多层PCB的要领

三．多层印制板设计的基本要求

       1．板外形、尺寸、层数的确定

       任何一块印制板，都存在着与其他结构件配合装配的问题，所以，印制板的外形与尺寸，必须以产品整机结构为依据。但从生产工艺角度考虑，应尽量简单，一般为长宽比不太悬殊的长方形，以利于装配，提高生产效率，降低劳动成本。

       层数方面，必须根据电路性能的要求、板尺寸及线路的密集程度而定。对多层印制板来说，以四层板、六层板的应用最为广泛，以四层板为例，就是两个导线层（元件面和焊接面）、一个电源层和一个地层，如图1。

                          图 1 多层印制板结构说明

       多层板的各层应保持对称，而且最好是偶数铜层，即四、六、八层等。因为不对称的层压，板面容易产生翘曲，特别是对表面贴装的多层板，更应该引起注意。

       2．元器件的位置及摆放方向

       元器件的位置、摆放方向，首先应从电路原理方面考虑，迎合电路的走向。摆放的合理与否，将直接影响了该印制板的性能，特别是高频模拟电路，对器件的位置及摆放要求，显得更加严格。合理的放置元器件，在某种意义上，已经预示了该印制板设计的成功。所以，在着手编排印制板的版面、决定整体布局的时候，应该对电路原理进行详细的分析，先确定特殊元器件（如大规模IC、大功率管、信号源等）的位置，然后再安排其他元器件，尽量避免可能产生干扰的因素。

       另一方面，应从印制板的整体结构来考虑，避免元器件的排列疏密不均，杂乱无章。这不仅影响了印制板的美观，同时也会给装配和维修工作带来很多不便。

       3．导线布层、布线区的要求

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nbsp;    一般情况下，多层印制板布线是按电路功能进行，在外层布线时，要求在焊接面多布线，元器件面少布线，有利于印制板的维修和排故。细、密导线和易受干扰的信号线，通常是安排在内层。大面积的铜箔应比较均匀分布在内、外层，这将有助于减少板的翘曲度，也使电镀时在表面获得较均匀的镀层。为防止外形加工伤及印制导线和机械加工时造成层间短路，内外层布线区的导电图形离板缘的距离应大于50mil，如图2：

                                                                   图 2 内外层布线区的导电图

       4．导线走向及线宽的要求

       多层板走线要把电源层、地层和信号层分开，减少电源、地、信号之间的干扰。相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直或走斜线、曲线，不能走平行线，以减少基板的层间耦合和干扰。且导线应尽量走短线，特别是对小信号电路来讲，线越短，电阻越小，干扰越小。同一层上的信号线，改变方向时应避免锐角拐弯。导线的宽窄，应根据该电路对电流及阻抗的要求来确定，电源输入线应大些，信号线可相对小一些。对一般数字板来说，电源输入线线宽可采用50～80mil，信号线线宽可采用6～10mil。印制板导线与允许通过的电流与电阻的关系如表一：

       布线时还应注意线条的宽度要尽量一致，避免导线突然变粗及突然变细，有利于阻抗的匹配。

       5．钻孔大小与焊盘的要求

       多层板上的元器件钻孔大小与所选用的元器件引脚尺寸有关，钻孔过小，会影响器件的装插及上锡；钻孔过大，焊接时焊点不够饱满。一般来说，元件孔孔径及焊盘大小的计算方法为：

       元件孔的孔径＝元件引脚直径（或对角线）+（10～30mil) ；
       元件焊盘直径≥元件孔直径＋18mil 。

       至于过孔孔径,主要由成品板的厚度决定,对于高密度多层板，一般应控制在板厚∶孔径≤5∶1的范围内。过孔焊盘的计算方法为：

       过孔焊盘(VIA  PAD)直径≥过孔直径＋12 mil 。

       6．电源层、地层分区及花孔的要求

       对于多层印制板来说，起码有一个电源层和一个地层。由于印制板上所有的电压都接在同一个电源层上，所以必须对电源层进行分区隔离，分区线的大小一般采用20～80mil的线宽为宜，电压超高，分区线越粗。如图3：

                                                  

                        图3 电源层

       焊孔与电源层、地层连接处，为增加其可靠性，减少焊接过程中大面积金属吸热而产生虚焊，一般连接盘应设计成花孔形状，如图4：

                                                                                             图4 地层

       与电源层、地层非连接功能的隔离盘应设计为如图5形状：

                                                                                                 图5 隔离层

       隔离焊盘的孔径≥钻孔孔径+20mil 。

       6．安全间距的要求

       安全间距的设定，应满足电气安全的要求。一般来说，外层导线的最小间距不得小于4mil，内层导线的最小间距不得小于4mil。在布线能排得下的情况下，间距应尽量取大值，以提高制板时的成品率及减少成品板故障的隐患。

     7．提高整板抗干扰能力的要求

       多层印制板的设计，还必须注意整板的抗干扰能力，一般方法有：

       a．在各IC的电源、地附近加上滤波电容，容量一般为473或104。
       b．对于印制板上的敏感信号，应分别加上伴行屏蔽线，且信号源附近尽量少布线。
       c．选择合理的接地点。

       四．多层印制板外协加工要求

       印制板的加工，一般都是外协加工，所以在外协加工提供图纸时，一定要准确无误，尽量说明清楚，应注意诸如材料的选型、压层的顺序、板厚、公差要求、加工工艺等等，都要说明清楚。在导出GERBER时，导出数据建议采用RS274X格式，因为它有如

下优点：CAM系统能自动录入数据，整个过程不须人工参与，可避免许多麻烦，同时能保持很好的一致性，减少出差率。

       总之，多层印制板的设计内容包含很广，在具体的设计过程中，还应注意其工艺性、可加工性。只有通过不断的实践和经验的积累，才能设计出高品质的产品。

 

板层排列一般原则：
①元件下面（第二层）为地平面，提供器件屏蔽以及为顶层布线提供参考平面。
②所有信号层尽可能与地平面相邻。
③尽量避免两信号层直接相邻。
④主电源尽可能与其对应地相邻。
⑤兼顾层压结构对称。

所以4层板最优的叠层方案为（依次从顶层到底层）：
信号层、地层、电源层、信号层

6层板的优先考虑叠层方案为：
信号、地、信号、地、电源、信号

其次可以选择(电路信号线较多的情况下使用）：
信号、地、信号、信号、电源、信号

当然还有其它的方案，只是提供较好的方案。