PCB设计之“叠层设计原则”从这几个方面着手

xinxi2014

随着芯片集成度的增加，PCB板的设计也越来越复杂，PCB的层数也越来越多，在多层PCB中，通常包含有信号层（S）、电源层（PWR）和地层（GND）。电源层和地层是为相邻信号走线的电流提供一个好的低阻抗的电流返回路径。信号层大部分位于这些电源或地参考平面层之间，构成对称带状线或非对称带状线。

在进行PCB叠层设计时主要从以下几个方面入手考虑：
板厚。一般常规的PCB成品厚度为0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm、3.2mm、6.4mm等等，面积越小的板厚可以做得薄一些，面积越大的，从结构可靠性角度一般会做得厚一些。经常插拔、安装应力较大的板子也会做得厚一些。

层数。常见的PCB层数有单层、双层、4层、6层等等，最多的可以做到几十层上百层。层数越多，价格越贵，布线越简单。

阻抗。由于很多接口信号线都有阻抗的要求，比如常见的单端50Ω、75Ω，差分90Ω、100Ω等等。如果要进行阻抗控制，至少需要有参考平面，所以两层板很难做阻抗板，至少得四层以上。

信号完整性。从信号完整性的角度设计PCB叠层，常见的一些设计原则包括：每个信号层需要有完整的参考平面，高速信号尽可能与地平面相邻，电源层与地层相邻， 避免两个信号层相邻等等。

EMC。从EMC的角度设计PCB叠层，常见的一些设计原则包括：元件面、焊接面下面为完整的地平面，尽量避免两信号层直接相邻，所有信号层尽可能与地平面相邻，敏感信号、高辐射信号等关键信号布线层要与两个地平面相邻等等。

板材。常规使用的板材一般都是FR-4，高速PCB会选用高速板材，比如松下的Megtron4/6等，射频板会选用Rogers的射频板材，甚至可能会选用陶瓷板材。

成本。PCB层数越多，成本越高；PCB工艺越复杂，成本越高；PCB面积越大，成本越高；板材不同，成本不同等等，很多因素都会影响成本。

制造工艺。线宽、最小孔径、板厚、盘中孔、盲埋孔、背钻、镀金、沉金、多阶HDI等等工艺都会影响PCB的叠层设计。

生产周期。层数越多，周期越长；工艺越复杂，周期越长。

结构可靠性。从结构、散热、可靠性等角度设计PCB叠层时，主要从线宽、线间距、布局布线、避让、散热等方面进行考虑。

其他一些常规的原则，比如一般都采用偶数层，尽量做到层压结构对称，以便翘曲控制。
以上这些因素很多是相互制约的，实际PCB叠层设计需要根据实际的情况进行权衡决定。