pcb多層板是一種特殊的印制板,它的存在“地點”一般都比較特殊,例如說 電路板 之中就會有pcb多層板的存在呢。這種多層板可以幫助機器導通各種不同的線路呢,不僅如此,還可以起到絕緣的效果,不會讓電與電之間相互碰撞,絕對的安全。如果,您想要使用到一款比較好性能的pcb多層板,就一定要精心設(shè)計了,接下來就為大家講解如何設(shè)計pcb多層板。
多層pcb版的設(shè)計步驟
一、板外形、尺寸、層數(shù)的確定
1、任何一塊印制板,都存在著與其他結(jié)構(gòu)件配合裝配的問題,所以,印制板的外形與尺寸,必須以產(chǎn)品整機結(jié)構(gòu)為依據(jù)。但從生產(chǎn)工藝角度考慮,應盡量簡單,一般為長寬比不太懸殊的長方形,以利于裝配提高生產(chǎn)效率,降低勞動成本。
2、層數(shù)方面,必須根據(jù)電路性能的要求、板尺寸及線路的密集程度而定。對多層印制板來說,以四層板、六層板的應用最為廣泛,以四層板為例,就是兩個導線層(元件面和焊接面)、一個電源層和一個地層。
3、多層板的各層應保持對稱,而且最好是偶數(shù)銅層,即四、六、八層等。因為不對稱的層壓,板面容易產(chǎn)生翹曲,特別是對表面貼裝的多層板,更應該引起注意。
二、元器件的位置及擺放方向
1、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,將直接影響了該印制板的性能,特別是高頻模擬電路,對器件的位置及擺放要求,顯得更加嚴格。
2、合理的放置元器件,在某種意義上,已經(jīng)預示了該印制板設(shè)計的成功。所以,在著手編排印制板的版面、決定整體布局的時候,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(guī)模IC、大功率管、信號源等)的位置,然后再安排其他元器件,盡量避免可能產(chǎn)生干擾的因素。
3、另一方面,應從印制板的整體結(jié)構(gòu)來考慮,避免元器件的排列疏密不均,雜亂無章。這不僅影響了印制板的美觀,同時也會給裝配和維修工作帶來很多不便。
三、導線布層、布線區(qū)的要求
一般情況下,多層印制板布線是按電路功能進行,在外層布線時,要求在焊接面多布線,元器件面少布線,有利于印制板的維修和排故。細、密導線和易受干擾的信號線,通常是安排在內(nèi)層。大面積的銅箔應比較均勻分布在內(nèi)、外層,這將有助于減少板的翹曲度,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制導線和機械加工時造成層間短路,內(nèi)外層布線區(qū)的導電圖形離板緣的距離應大于50mil。
四、導線走向及線寬的要求
多層板走線要把電源層、地層和信號層分開,減少電源、地、信號之間的干擾。相鄰兩層印制板的線條應盡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。且導線應盡量走短線,特別是對小信號電路來講,線越短,電阻越小,干擾越小。同一層上的信號線,改變方向時應避免銳角拐彎。導線的寬窄,應根據(jù)該電路對電流及阻抗的要求來確定,電源輸入線應大些,信號線可相對小一些。對一般數(shù)字板來說,電源輸入線線寬可采用50~80mil,信號線線寬可采用6~10mil。
導線寬度:0.5、1、0、1.5、2.0;允許電流:0.8、2.0、2.5、1.9;導線電阻:0.7、0.41、0.31、0.25;布線時還應注意線條的寬度要盡量一致,避免導線突然變粗及突然變細,有利于阻抗的匹配。
五、鉆孔大小與焊盤的要求
1、多層板上的元器件鉆孔大小與所選用的元器件引腳尺寸有關(guān),鉆孔過小,會影響器件的裝插及上錫;鉆孔過大,焊接時焊點不夠飽滿。一般來說,元件孔孔徑及焊盤大小的計算方法為:
2、元件孔的孔徑=元件引腳直徑(或?qū)蔷€)+(10~30mil)
3、元件焊盤直徑≥元件孔直徑+18mil4.至于過孔孔徑,主要由成品板的厚度決定,對于高密度多層板,一般應控制在板厚∶孔徑≤5∶1的范圍內(nèi)。過孔焊盤的計算方法為:
4、過孔焊盤(VIAPAD)直徑≥過孔直徑+12mil。
六、電源層、地層分區(qū)及花孔的要求
對于多層印制板來說,起碼有一個電源層和一個地層。由于印制板上所有的電壓都接在同一個電源層上,所以必須對電源層進行分區(qū)隔離,分區(qū)線的大小一般采用20~80mil的線寬為宜,電壓超高,分區(qū)線越粗。
焊孔與電源層、地層連接處,為增加其可靠性,減少焊接過程中大面積金屬吸熱而產(chǎn)生虛焊,一般連接盤應設(shè)計成花孔形狀。
隔離焊盤的孔徑≥鉆孔孔徑+20mil
七、安全間距的要求安全間距的設(shè)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于4mil,內(nèi)層導線的最小間距不得小于4mil。在布線能排得下的情況下,間距應盡量取大值,以提高制板時的成品率及減少成品板故障的隱患。
八、提高整板抗干擾能力的要求多層印制板的設(shè)計,還必須注意整板的抗干擾能力,一般方法有:
a、在各IC的電源、地附近加上濾波電容,容量一般為473或104。
b、對于印制板上的敏感信號,應分別加上伴行屏蔽線,且信號源附近盡量少布線。
c、選擇合理的接地點。
pcb多層板設(shè)計建議及實例說明
設(shè)計要求:
A、元件面、焊接面為完整的地平面(屏蔽);
B、無相鄰平行布線層;
C、所有信號層盡可能與地平面相鄰;
D、關(guān)鍵信號與地層相鄰,不跨分割區(qū)。
四層板設(shè)計實例
方案1:在元件面下有一地平面,關(guān)鍵信號優(yōu)先布在TOP層;至于層厚設(shè)置,有以下建議:
1、滿足阻抗控制
2、芯板(GND到POWER)不宜過厚,以降低電源、地平面的分布阻抗;保證電源平面的去耦效果。
方案2:缺陷
1、電源、地相距過遠,電源平面阻抗過大
2、電源、地平面由于元件焊盤等影響,極不完整 3: 由于參考面不完整,信號阻抗不連續(xù)
方案3:
同方案1類似,適用于主要器件在BOTTOM布局或關(guān)鍵信號在底層布線的情況。
6層板設(shè)計實例
方案1、減少了一個信號層,多了一個內(nèi)電層,雖然可供布線的層面減少了,但是該方案解決了方案1和方案2共有的缺陷。 優(yōu)點:
1、電源層和地線層緊密耦合。
2、每個信號層都與內(nèi)電層直接相鄰,與其他信號層均有有效的隔離,不易發(fā)生串擾。
3、Siganl_2(Inner_2)和兩個內(nèi)電層GND(Inner_1)和POWER(Inner_3)相鄰,可以用來傳輸高速信號。兩個內(nèi)電層可以有效地屏蔽外界對Siganl_2(Inner_2)層的干擾和Siganl_2(Inner_2)對外界的干擾。
方案2、采用了4層信號層和2層內(nèi)部電源/接地層,具有較多的信號層,有利于元器件之間的布線工作。
缺陷:
1、電源層和地線層分隔較遠,沒有充分耦合。
2、信號層Siganl_2(Inner_2)和Siganl_3(Inner_3)直接相鄰,信號隔離性不好,容易發(fā) 生串擾。