PCB分層及堆疊

2021-06-28 10:51:23 字數 2939 閱讀 4763

1.

概述多層印製板為了有更好的電磁相容性設計。使得印製板在正常工作時能滿足電磁相容和敏感度標準。正確的堆疊有助於遮蔽和抑制emi。

2.多層印製板設計基礎

多層印製板的電磁相容分析可以基於克希霍夫定律和法拉第電磁感應定律。

根據以上兩個定律,我們得出在多層印製板分層及堆疊中應遵徇以下基本原則:

①電源平面應盡量靠近接地平面,並應在接地平面之下。

②佈線層應安排與映象平面層相鄰。

③電源與地層阻抗最低。其中電源阻抗z0= 其中d為電源平面同地平面之間的間距。w為平面之間的面積。

④在中間層形成帶狀線,表面形成微帶線。兩者特性不同。

⑤重要訊號線應緊臨地層。

3.pcb板的堆疊與分層

①二層板,此板僅能用於低速設計。emc比較差。

②四層板。由以下幾種疊層順序。下面分別把各種不同的疊層優劣作說明。

第一層第二層

第三層第四層

agnd

s1+power

s2+power

gndb

sig1

gndpower

sig2

cgnd

s1s2

power 注:

s1 訊號佈線一層,

s2 訊號佈線二層;

gnd 地層

power 電源層

a種情況,應當是四層板中最好的一種情況。因為外層是地層,對emi有遮蔽作用,同時電源層同地層也可靠得很近,使得電源內阻較小,取得最佳郊果。但第一種情況不能用於當本板密度比較大的情況。因為這樣一來,就不能保證第一層地的完整性,這樣第二層訊號會變得更差。另外,此種結構也不能用於全板功耗比較大的情況。

b種情況,是我們平時最常用的一種方式。從板的結構上,也不適用於高速數位電路設計。因為在這種結構中,不易保持低電源阻抗。以乙個板2公釐為例:要求z0=50ohm. 以線寬為8mil.銅箔厚為35цm。這樣訊號一層與地層中間是0.14mm。而地層與電源層為1.58mm。這樣就大大的增加了電源的內阻。在此種結構中,由於輻射是向空間的,需加遮蔽板,才能減少emi。

c種情況,s1層上訊號線質量最好。s2次之。對emi有遮蔽作用。但電源阻抗較大。此板能用於全板功耗大而該板是干擾源或者說緊臨著干擾源的情況下。

③六層板

第一層第二層

第三層第四層

第五層第六層as1

gnds2

s3powers4b

s1s2

gndpower

s3s4cs1

gnds2

power

gnds3

bgnd

s1power

gnds2

gnda種情況,是常見的方式之一,s1是比較好的佈線層。s2次之。但電源平面阻抗較差。佈線時應注意s2對s3層的影響。

b種情況,s2層為好的佈線層,s3層次之。電源平面阻抗較好。

c種情況,這種情況是六層板中最好的情況,s1,s2,s3都是好的佈線層。電源平面阻抗較好。美中不足的是佈線層同前兩種情況少了一層。

d種情況,在六層板中,效能雖優於前三種,但佈線層少於前兩種。此種情況多在背板中使用。

④八層板

第一層第二層

第三層第四層

第五層第六層

第七層第八層as1

s2gnd

s3s4

power

s5s6bs1

s2s3

gndpower

s4s5s6c

s1gnd

s2s3

s4s5

powers6d

s1gnd

s2s3

gndpower

s4s5es1

gnds2

s3gnd

power

s4s5fs1

gnds2

gndpower

s3gnd

s4八層板,如果要有6個訊號層,以a種情況為最好。但此種排列不宜用於高速數位電路設計。如果是5個訊號層,以c種情況為最好。在這種情況中,s1,s2,s3都是比較好的佈線層。同時電源平面阻抗也比較低。如果是4個訊號層,以表三中b種情況為最好。每個訊號層都是良好佈線層。在這幾種情況中,相鄰訊號層應佈線。

⑤十層板

第一層第二層

第三層第四層

第五層第六層

第七層第八層

第九層第十層as1

gnds2

s3gnd

power

s4s5

gnds6bs1

gnds2

gnds3

power

s4s5

gnds6cs1

gndpower

s2s3

gnds4

s5gnds6d

s1gnd

s2gnd

s3gnd

power

s4gnds5e

s1gnd

s2s3

gndpower

s4gnd

s5gnd

fgnd

s1s2

gnds3

s4gnd

power

s5gnd

十層板如果有6個訊號層,有a,b,c三種疊層順序。a種情況為最好,c種次之,b種情況最差。其它沒有列出的情況,比這幾種情況更差。在a種情況中,s1,s6是比較好的佈線層。s2,s3,s5次之。這中間要特別指出的是,a同c,a種情況之所以好於c種情況,主要原因是因為在c種情況中,gnd層同power層的距離是由s5同gnd層距離決定的。這樣就不一定能保證gnd層同power層的電源平面阻抗最小。d種情況應當說是十層板中綜合性能最好的疊層順序。每個訊號層都是優良的佈線層。e、f多用於背板。其中f種情況對emc的遮蔽作用要好於e。不足之處是在於兩訊號層相接,在布線上要注意。

總之,pcb的分層及疊層是乙個比較複雜的事情。有多方面的因素要考慮。但我們應當記住我們要完成的功能,需要那些關鍵因素。這樣才能找到乙個符合我們要求的印製板分層及疊層順序。

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