PCB層疊設(shè)計入門基本原則

PCB設(shè)計工程師在完成預(yù)布局后，重點需要對板子布線瓶頸處進行分析，再結(jié)合PCB設(shè)計軟件關(guān)于布線要求來確定布線層數(shù)，綜合單板的性能指標要求與成本承受能力，確定單板的電源、地的層數(shù)以及它們與信號層的相對排布位置。

本節(jié)主要介紹PCB層疊設(shè)計方法：PCB設(shè)計軟件CrossSection界面、PCB層疊設(shè)計的基本原則。

一、CrossSection 界面介紹

Allegro提供了一個集成、方便、強大的層疊設(shè)計與阻抗計算控制的工具，叫做Cross Section。如下圖所示，可以非常直觀地進行材料選擇，參數(shù)確定，然后得到最終阻抗結(jié)果。

其中各選項的含義：

1.Type：選擇各層的類型：電導(dǎo)、介質(zhì)、平面

2. Material：材料，常用為 FR-4

3.Thickness：每一層的厚度

4.Conductivity：電導(dǎo)率

5.Dielectric Constant：介電常數(shù)

6. LossTangent：損耗角

7. NegativeArtwork

8. Shield：參考平面

二、層疊設(shè)計的基本原則

考慮到信號質(zhì)量控制因素，PCB層疊設(shè)置的一般原則如下：

1、元件面相鄰的第二層為地平面，提供器件屏蔽層以及頂層布線提供參考平面。

2、所有信號層盡可能與地平面相鄰，以保證完整的回流通道。

3、盡量避免兩層信號層直接相鄰，以減少串擾。

4、主電源盡可能與其對應(yīng)地相鄰，構(gòu)成平面電容，降低電源平面阻抗。

5、兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱，利于制版生產(chǎn)時的翹曲控制。

以上為層疊設(shè)計的常規(guī)原則，在實際開展層疊設(shè)計時，電路板設(shè)計師可以通過增加相鄰布線層的間距，縮小對應(yīng)布線層到參考平面的間距，進而控制層間布線串擾率的前提下，可以使用兩信號層直接相鄰。對于比較注重成本的消費類產(chǎn)品，可以弱化電源與地平面相鄰降低平面阻抗的方式，從而盡可能減少布線層，降低PCB成本。當然，這樣做的代價是存在信號質(zhì)量設(shè)計風(fēng)險的。

對于背板(Backplane或midplane)的層疊設(shè)計，鑒于常見背板很難做到相鄰走線互相垂直不可避免地出現(xiàn)平行長距離布線。對于高速背板，一般層疊原則如下：

1、Top面、Bottom面為完整的地平面，構(gòu)成屏蔽腔體。

2、無相鄰層平行布線，以減少串擾，或者相鄰布線層間距遠遠大于參考平面間距。

3、所有信號層盡可能與地平面相鄰，以保證完整的回流通道。

需要說明的是，在具體的PCB層疊設(shè)置時，要對以上原則靈活進行PCB設(shè)計運用，根據(jù)實際單板的需求進行合理的分析。