前段時間,有幾個小伙伴問我,多層PCB印制電路板內部長什么樣子啊?見過嗎?新人對未知的事物都比較好奇,相信很多老人也沒怎么看過里面的構造吧。
就想著能夠盡可能的滿足大家,做一個多層PCB的拆解,然后順便科普一下相關知識,本文主要從以下三個方面進行講解。
PCB的組成和概念
PCB的內部結構及疊層設計
多層PCB實物拆解
1、PCB的組成和概念
?PCB也叫印制電路板,是英文Printed Circuit Board的首字母縮寫。它主要是電子元器件的載體,通過導電銅箔+絕緣材料(如環氧樹脂)把電路中的各個電子元器件連起來,建立一個完整的電氣連接。
圖中這些名詞都是基本的術語,不清楚的同學網上搜一下。
假如沒有PCB板,你要實現電路功能的話,可能就得像下圖的面包板一樣,導線得一個個搭,簡單的可能還可以工作,復雜的根本用不了,也無法焊接。
2、PCB的內部結構及疊層設計
?在PCB設計過程中,可能會分很多層,也就是大家口中常說的幾層板(疊層)。層數少,可能不利于走線;層數多,雖然走線方便,但是價格較貴。所以需要根據板子的尺寸、元件的個數以及EMC多方面進行考量,以求達到一個平衡點。
確認好層數后,就需要確認具體每一層的信號網絡,也就是信號網絡的放置順序。這里以4層板和6層板為例。
四層板疊層方案:1、SIN01→GND02→PWR03→SIN04 2、SIN01→PWR02→GND03→SIN04
3、PWR01→SIN02→SIN03→GND04
方案選取的依據是什么呢?這取決于我們主要的元器件放在頂層還是底層,GND層要靠近它,這樣才能為器件提供完整的地平面,從而增強屏蔽干擾,保證信號的穩定性,所以方案1、2可取。
方案3是把GND和電源分布在第一層和第四層,二、三層走線。但是我們一般會將元件放置在頂層和底層,這樣就不能保證地平面的完整性了,信號走線也沒有完整的參考平面,而且電源、地之間的距離較遠,電源平面阻抗較大,總體來說,EMC屏蔽方面效果是比較差的,不可取。 下面看看六層板的疊層方案:
1、SIN01→GND02→SIN03→SIN04→PWR05→SIN06 2、SIN01→SIN02→GND03→PWR04→SIN05→SIN06 3、SIN01→GND02→SIN03→GND04→PWR05→SIN06 4、SIN01→GND02→SIN03→PWR04→GND05→SIN06
通過上面四層板的分析,大家應該能夠有基本的判斷
方案1、具有較多的信號層,有利于布線。但電源層和地層分隔較遠,沒有充分耦合,需要處理好電源分配網絡的阻抗曲線,增加足夠的去耦電容來降低阻抗。信號層之間直接相鄰,隔離性不好,容易發生串擾,所以在布線的時候要注意相鄰層要采用正交走線,避免平行走線。
方案2、電源層和地層充分耦合,但信號層的相鄰層也為信號層,容易發生串擾,且最外層距離地平面和電源平面太遠,信號完整性可能會差些,所以最外層盡量走低頻信號。
方案3、相比前面兩組,增加了一組地層,減少了一組信號層,其中第三層最好,兩邊都是地,高速信號優先走這一層。
方案4、相比3,就是把電源和地層交換了位置,區別不是太大,電源和地兩層緊密耦合,內層信號受到電源和地平面的保護,EMC方面會比較好。
小結:在優先考慮信號的情況下,選擇方案3和方案4會更優。但對大多數公司產品,成本才是大頭,層數盡量少,通常會選擇方案1,2來做層結構。
3、多層PCB實物拆解
王工嘗試拆解,想給大家看看PCB實物內部的樣子,奈何板子太硬,給干廢了好幾塊,拍照出來也很丑。最后在網上找了一下,B站發現了一個博主的拆解視頻。
這是一個四層板
把板子拆開后如下圖箭頭所示,每一層都做了標記,其中1/2和3/4之間的絕緣層比較薄(半固化片),2/3層之間有著比較厚的絕緣層(FR4芯板)。
再看一個6層板
把板子拆開后如下圖箭頭所示,每一層都做了標記。
不知道大家在看這個視頻的時候,有沒有注意到一個細節:如下圖,6層板采用的是嘉立創的盤中孔工藝,4層板采用的是普通工藝。
1、焊盤對比四層板的焊盤是白色鍍錫的; 六層板的工藝是金黃色沉金的,焊盤平整,更有利于焊接。 2、過孔對比四層板過孔很多,是為了方便走線;
六層板采用的是盤中孔工藝,把過孔打在焊盤上,節省了很多空間,表面幾乎看不到過孔,特別是主芯片周圍的走線對比,地平面更完整,看起來也更加美觀。
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四層板
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原文標題:慚愧 !!! 干了三年才真正認識6層板
文章出處:【微信號:FANYPCB,微信公眾號:凡億PCB】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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