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原創(chuàng)|詳解PCB層疊設(shè)計基本原則,非專業(yè)人士也能看懂

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ID:159936 發(fā)表于 2017-3-1 11:41 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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(jìn)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(biāo)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。

正文

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、Cross Section 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(jìn)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. Loss Tangent:損耗角
7. Negative Artwork
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?dāng)_。
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(jìn)而控制層間布線串?dāng)_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(dāng)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?dāng)_,或者相鄰布線層間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)行PCB設(shè)計運用,根據(jù)實際單板的需求進(jìn)行合理的分析。




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