PCB從結構上可分為單面板、雙面板和多層板。
其中,多層板是指兩層以上的印製板,它是由幾層絕緣基板上的連線導線和裝配焊接電子元件用的焊盤組成,既具有導通各層線路,又具有相互間絕緣的作用,高速PCB普遍採用多層板來進行設計。
常見的多層板一般為4層板或6層板,複雜的多層板可達幾十層。
PCB多層板的特點
PCB多層板與單面板、雙面板最大的不同就是增加了內部電源層(保持內電層)和接地層,電源和地線網路主要在電源層上佈線。但是,多層板佈線主要還是以頂層和底層為主,以中間佈線層為輔。
多層PCB主要由以下層面組成:Signal Layers(訊號層)、InternalPlanes(內部電源)、Mechanical Layers(機械層)、Masks(阻焊層)、Silkscreen(絲印層)、及System(系統工作層)。
多層PCB有諸多優點,如:裝配密度高,體積小;電子元器件之間的連線縮短,訊號傳輸速度快,方便佈線;遮蔽效果好等等。
PCB多層板的設計
層板在設計的時候,各層應保持對稱,而且最好是偶數銅層,若不對稱,容易造成扭曲。多層板佈線是按電路功能進行,在外層佈線時,要求在焊接面多佈線,元器件面少佈線,有利於印製板的維修和排故。
在走線方面,需要把電源層、地層和訊號層分開,減少電源、地、訊號之間的干擾。相鄰兩層印製板的線條應儘量相互垂直或走斜線、曲線,不能走平行線,以減少基板的層間耦合和干擾。
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板外形、尺寸、層數的確認
印製板的外形與尺寸,須以產品整機結構為依據。從生產工藝角度考慮,應儘量簡單,一般為長寬比不太懸殊的長方形,以利於裝配提高生產效率,降低勞動成本。
層數方面,必須根據電路效能的要求、板尺寸及線路的密集程度而定。對多層印製板來說,以四層板、六層板的應用最為廣泛。
多層板的各層應保持對稱,而且最好是偶數銅層,即四、六、八層等。因為不對稱的層壓,板面容易產生翹曲,特別是對錶面貼裝的多層板,更應該引起注意。
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元器件的位置及擺放方向
元器件的位置、擺放方向,首先應從電路原理方面考慮,迎合電路的走向。擺放的合理與否,將直接影響該印製板的效能,特別是高頻類比電路,對器件的位置及擺放要求,顯然更加嚴格。
所以,工程師在著手編排印製板的版面、決定整體佈局的時候,應該對電路原理進行詳細的分析,先確定特殊元器件(如大規模IC、大功率管 、訊號源等)的位置,然後再安排其他元器件,儘量避免可能產生干擾的因素。
另一方面,應從印製板的整體結構來考慮,避免元器件的排列疏密不均,雜亂無章。這不僅影響了印製板的美觀,同時也會給裝配和維修工作帶來很多不便。
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導線布層、佈線區的要求
一般情況下,多層印製板佈線是按電路功能進行。在外層佈線時,要求在焊接面多佈線,元器件面少佈線,有利於印製板的維修和排故。
細、密導線和易受干擾的訊號線,通常是安排在內層。大面積的銅箔應比較均勻分佈在內、外層,這將有助於減少板的翹曲度,也使電鍍時在表面獲得較均勻的鍍層。
為防止外形加工傷及印製導線和機械加工時造成層間短路,內外層佈線區的導電圖形離板緣的距離應大於50mil。
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導線走向的確認
多層板走線要把電源層、地層和訊號層分開,減少電源、地、訊號之間的干擾。
相鄰兩層印製板的線條應儘量相互垂直或走斜線、曲線,不能走平行線,以減少基板的層間耦合和干擾。且導線應儘量走短線,特別是對小訊號電路來講,線越短,電阻越小,干擾越小。
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安全間距的要求
安全間距的設定,應滿足電氣安全的要求。一般來說,外層導線的最小間距不得小於4mil,內層導線的最小間距不得小於4mil。
在佈線能排得下的情況下,間距應儘量取大值,以提高制板時的成品率及減少成品板故障的隱患。
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提高整板抗干擾能力的要求
多層印製板的設計,還必須注意整板的抗干擾能力,以下為一些可行方法:
在各IC的電源、地附近加上濾波電容 ,容量一般為473或104。
對於印製板上的敏感訊號,應分別加上伴行遮蔽線,且訊號源附近儘量少佈線。
選擇合理的接地點。
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