6层PCB设计指南

2022-05-09

6层PCB设计指南

一旦您的4层PCB空间不足，就该升级到6层電(diàn)路板了。附加层可(kě)以為(wèi)您提供更多(duō)信号、附加平面对或混合导體(tǐ)的空间。与如何在PCB叠层中排列它们以及如何在6层PCB上布線(xiàn)相比，如何使用(yòng)这些额外层并不重要。如果您以前从未使用(yòng)过6层板，或者您遇到过难以解决的叠层EMI问题，请继续阅读以查看一些6层PCB设计指南和最佳实践。

為(wèi)什么使用(yòng)6层？

在开始制作電(diàn)路板之前，我认為(wèi)考虑使用(yòng)6层PCB的原因很(hěn)重要。除了简单地為(wèi)信号添加更多(duō)路径之外，还有(yǒu)几个原因。6层叠层的最基本版本将采用(yòng)与4层板上的 SIG/PWR/GND/SIG 叠层相同的方法，只是将信号放在叠层中心的另外两个上。实际上，从 EMC的角度来看，SIG/PWR/SIG/SIG/GND/SIG 是最差的6层PCB叠层，它可(kě)能(néng)只适用(yòng)于在 DC下运行的電(diàn)路板。

我会选择6层板而不是4层板的一些原因包括：

您使用(yòng)的是4层SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWR 叠层，并且您需要在表层上為(wèi)组件提供更多(duō)空间。将PWR和SIG置于内部层可(kě)以与PWR/GND平面对实现更多(duō)去耦。

对于混合信号板，您可(kě)以有(yǒu)一个专用(yòng)于模拟接口的整个表面层，并且会有(yǒu)一个额外的内部层用(yòng)于较慢的数字路由。

您正在使用(yòng)具有(yǒu)大量I/O数量的高速板，并且您想要一种将信号分(fēn)离到板的不同层的好方法。您可(kě)以实施与 #1 中相同的策略。

在所有(yǒu)这些配置中，您只需添加一个额外的信号层，而不是两个。另一层专用(yòng)于GND平面、電(diàn)源轨或全電(diàn)源平面。您的叠层将是您電(diàn)路板中 EMC 和信号完整性以及您的布局和布線(xiàn)策略的主要决定因素。

了解有(yǒu)关6层PCB叠层及其EMC特性的更多(duō)提示

如何路由信号

在开始布線(xiàn)之前，让我们看一下您将在6层PCB中使用(yòng)的典型PCB叠层：

6层PCB示例。

在这种叠层中，顶层和底层位于薄電(diàn)介质上，因此这些层应用(yòng)于阻抗控制信号。10 mil 可(kě)能(néng)是您应该使用(yòng)的最厚電(diàn)介质，因為(wèi)这将需要 15-20 mil 宽度的微带布線(xiàn)，具體(tǐ)取决于介電(diàn)常数。如果您使用(yòng)差分(fēn)对布線(xiàn)数字接口，间距也将允许减小(xiǎo)走線(xiàn)宽度，这将允许您布線(xiàn)到更细间距的组件中。举个例子，我们為(wèi)许多(duō)支持多(duō)个千兆位以太网通道的小(xiǎo)型网络产品使用(yòng)了上述堆叠的一个版本。

如果您需要在外层使用(yòng)更小(xiǎo)的走線(xiàn)宽度，只需减小(xiǎo)外层電(diàn)介质厚度（可(kě)能(néng)低至 4-5 mil），然后在 L3-L4 電(diàn)介质上增加一些厚度，以达到您的電(diàn)路板厚度目标. 接下来要考虑的一点是如何路由電(diàn)源。

如何路由電(diàn)源

在上述6层PCB叠层示例中，有(yǒu)一整层专用(yòng)于PWR。这在 6 层PCB中通常是一种很(hěn)好的做法，因為(wèi)它可(kě)以為(wèi)组件的表面腾出區(qū)域，并且通过通孔為(wèi)这些组件供電(diàn)会更容易。

仅作為(wèi)示例，请看下图所示的BGA。这种特殊的BGA是典型的高速接口控制器，在多(duō)个電(diàn)压下需要大量電(diàn)流，因此很(hěn)多(duō)球将连接到電(diàn)源和地。在FPGA之类的东西中，您可(kě)能(néng)会在整个封装中找到多(duō)个用(yòng)于電(diàn)源和接地的引脚。将单层专用(yòng)于供電(diàn)可(kě)以让您将平面分(fēn)解為(wèi)轨道，以便在必要时可(kě)以在高電(diàn)流下使用(yòng)多(duō)个電(diàn)压。这样，您就不需要在不同的電(diàn)压下重叠这些轨道，从而防止出现额外的EMI问题。

在这个FPGA BGA封装中，您可(kě)以看到中心區(qū)域的多(duō)个引脚专用(yòng)于GND和多(duō)个VCC轨。GND引脚可(kě)以直接连接到第2层的平面，而VCC引脚可(kě)以连接到第3层的不同電(diàn)源轨。

请注意，仅仅因為(wèi)您将電(diàn)源放在内部层上，并不意味着您不能(néng)将電(diàn)源放在其他(tā)地方。您仍然可(kě)以使用(yòng)覆铜将其他(tā)信号层上的電(diàn)源路由為(wèi)轨道，或作為(wèi)粗迹線(xiàn)。

如果您需要在6层板中进行大電(diàn)流操作，可(kě)能(néng)在多(duō)个電(diàn)压下，我建议使用(yòng)额外的電(diàn)源层而不是额外的信号层。换句话说，您将在叠层内部的内部层上有(yǒu)两个与接地交错的電(diàn)源层。您甚至可(kě)以更进一步，在底层放置一个電(diàn)源层，以获得更多(duō)電(diàn)流处理(lǐ)能(néng)力。这将為(wèi)您提供足够的空间来在大面积上布線(xiàn)，可(kě)能(néng)使用(yòng)较重的铜，以确保低直流電(diàn)阻和低功率损耗。

除了这些点之外，4层或8层板中用(yòng)于确保EMC的其他(tā)重要路由策略也适用(yòng)于6层板。如果您使用(yòng)与上述示例6层堆叠类似的东西，您将更轻松地进行布線(xiàn)并确保信号和電(diàn)源完整性。4层或8层板中的相同DFM考虑也适用(yòng)于6层板；在开始创建布局、调整走線(xiàn)尺寸和布線(xiàn)之前，让制造商(shāng)批准您的叠层。