PCB電(diàn)路板叠层设计要注意这些问题

2022-09-16

PCB電(diàn)路板叠层设计要注意这些问题

PCB電(diàn)路板叠层设计需要注意哪些问题？下面让专业工程师告诉你。

在进行叠层设计时，一定要遵循两条规则：

1.每个走線(xiàn)层必须有(yǒu)一个相邻的参考层（電(diàn)源或地）；

2.相邻的主電(diàn)源平面和地平面应保持最小(xiǎo)距离，以提供更大的耦合電(diàn)容。

下面以二、四、六层板為(wèi)例进行说明：

单面和双面PCB的层压

对于两层板，控制EMI辐射主要是从布線(xiàn)和布局考虑。

单层板和双层板的電(diàn)磁兼容问题越来越突出。造成这种现象的主要原因是信号回路面积过大，不仅产生强烈的電(diàn)磁辐射，而且使電(diàn)路对外界干扰敏感。要提高線(xiàn)路的電(diàn)磁兼容性，最简单的办法就是减小(xiǎo)关键信号的环路面积；关键信号主要是指产生强辐射的信号和对外界敏感的信号。

单层和双层通常用(yòng)于10KHz以下的低频模拟设计：

1）同层電(diàn)源呈放射状走線(xiàn)，尽量减少線(xiàn)長(cháng)之和；

2) 電(diàn)源線(xiàn)和地線(xiàn)走線(xiàn)时，应相互靠近；在关键信号線(xiàn)一侧铺设地線(xiàn)，此地線(xiàn)应尽量靠近信号線(xiàn)。这样就形成了更小(xiǎo)的环路面积，降低了差模辐射对外界干扰的敏感性。

3）如果是双层電(diàn)路板，可(kě)以在電(diàn)路板的另一面沿着信号線(xiàn)铺设地線(xiàn)，靠近信号線(xiàn)，線(xiàn)尽量宽。

 四层板的层压

1. SIG-GND(PWR)-PWR(GND)-SIG；

2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND；

对于上述两种叠层设计，潜在问题在于传统的1.6mm (62mil)板厚。层间距会变得很(hěn)大，不利于控制阻抗、层间耦合和屏蔽；尤其是電(diàn)源地层间距过大，会降低单板電(diàn)容，不利于滤除噪声。

当板上的芯片很(hěn)多(duō)时，通常使用(yòng)第一种解决方案。这种方案可(kě)以获得更好的SI性能(néng)，但对EMI性能(néng)不是很(hěn)好，主要受布線(xiàn)等细节控制。

当板上的芯片密度足够低并且芯片周围有(yǒu)足够的區(qū)域时，通常使用(yòng)第二种解决方案。在此方案中，PCB的外层為(wèi)接地层，中间两层為(wèi)信号/電(diàn)源层。从EMI控制的角度来看，这是目前最好的4层PCB结构。

主要注意事项：信号和電(diàn)源混合层中间两层之间的距离要加宽，走線(xiàn)方向要垂直，避免串扰；应适当控制板的面积以反映20H规则。

六层板的层压

对于高芯片密度和高时钟频率的设计，应考虑6层板的设计。推荐的堆叠方式：

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG；

这种堆叠方案可(kě)以实现更好的信号完整性，信号层与地层相邻，電(diàn)源层和地层成对，每个走線(xiàn)层的阻抗都可(kě)以很(hěn)好的控制，并且两个地层都是很(hěn)好的吸收磁场線(xiàn).

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND；

这种方案只适用(yòng)于器件密度不是很(hěn)高的情况。这种叠层具有(yǒu)上述叠层的所有(yǒu)优点，而且顶层和底层的地平面比较完整，可(kě)以作為(wèi)较好的屏蔽层。因此，EMI 性能(néng)优于第一种解决方案。

总结：第一种方案与第二种方案相比，第二种方案的成本大大增加。因此，我们通常在堆叠时选择第一种解决方案。