KA_IX

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4层以上的PCB设计,如何选取合适的叠层方案?

2020-1-6 17:16:34 显示全部楼层
现在高速复杂的电路设计中常用到4层以上的PCB设计,如何选取合适的叠层呢?本文就常用的PCB叠层进行分析。
四层板叠层设计方案
1. 层叠方案一:TOP、GND2、PWR3、BOTTOM
此方案为业界现在主流4层选用方案。在主器件面(TOP)下有一个完善的地平面,为最优布线层。在层厚设置时,地平面层和电源平面层之间的芯板厚度不宜过厚,以降低电源、地平面的分布阻抗,保证平面电容滤波效果。
2. 层叠方案二:TOP、PWR2、GND3、BOTTOM
如果主元件面设计在BOTTOM层或关键信号线在BOTTOM层的话,则第三层需排在一个完整地平面。在层厚设置时,地平面层和电源平面层之间的芯板厚度同样不宜过厚。
3. 层叠方案三:GND1、S2、S3、GND4/PWR4
这种方案通常应用在接口滤波板、背板设计上。由于整板无电源平面,因此GND和PGND各安排在第一层和第四层。表层(TOP层)只允许走少量短线,同样我们在S02、S03布线层进行铺铜,以保证表层走线的参考平面及控制层叠对称。
六层板叠层设计方案
1. 层叠方案一:TOP、GND2、S3、PWR4、GND5、BOTTOM
此方案为业界现在主流6层选用方案,有3个布线层和3个参考平面。第4层和第5层之间的芯板厚度不宜过厚,以便获得较低的传输线阻抗。低阻抗特性可以改善电源的退耦效果。
第3层是最优的布线层,时钟线等高风险线必须布在这一层,可以保证信号完整性和对EMI能量进行抵制。底层是次好的布线层。顶层是可布线层。
2. 层叠方案二:TOP、GND2、S3、S4、PWR5、BOTTOM
当电路板上的走线过多,3个布线层安排不下的情况下,可以采用这种叠层方案。这种方案有4个布线层和两个参考平面,但电源平面和地平面之间夹有两个信号层,电源平面与接地层之间不存在任何电源退耦作用。
由于第3层靠近地平面,因此它是最好的布线层,应安排时钟等高风险线。第1层、第4层、第6层是可布线层。
3. 层叠方案三:TOP、S2、GND3、PWR4、S5、BOTTOM
此方案也有4个布线层和两个参考平面。这种结构的电源平面/地平面采用小间距的结构,可以提供较低的电源阻抗和较好的电源退耦作用。
顶层和底层是较差的布线层。靠近接地平面的第2层是最好的布线层,可以用来布时钟等高风险的信号线。在确保RF同流路径的条件下,也可以用第5层作为其他的高风险信号线的布线层。第1层和第2层、第5层和第6层应采用交叉布线。
八层板叠层设计方案
1. 层叠方案一:TOP、GND2、S3、GND4、PWR5、S6、GND7、BOTTOM
此方案为业界现行八层PCB的主选层设置方案,有4个布线层和4个参考平面。这种层叠结构的信号完整性和EMC特性都是最好的,可以获得最佳的电源退耦效果。
其顶层和底层是EMI可布线层。第3层和第6层相邻层都是参考平面,是最好的布线层。第3层两个相邻层都是地平面,因此是最优走线层。第4和第5层之间的芯板厚度不宜过厚,以便获得较低的传输线阻抗,这样可以改善电源的退耦效果。
2. 层叠方案二:TOP、GND2、S3、PWR4、GND5、S6、PWR7、BOTTOM
与方案一相比,此方案适用于电源种类较多,一个电源平面处理不了的情况。第3层为最优布线层。主电源应安排在第4层,可以与主地相邻。
第7层的电源平面为分割电源,为了改善电源的退耦效果,在底层应采用铺地铜的方式。为了PCB的平衡和减小翘曲度,顶层也需要铺地铜。
3. 层叠方案三:TOP、S2、GND3、S4、S5、PWR6、S7、BOTTOM
本方案有6个布线层和两个参考平面。这种叠层结构的电源退耦特性很差,EMI的抑制效果也很差。其顶层和底层是EMI特性很差的布线层。紧靠接地平面的第2层和第4层是时钟线的最好布线层,应采用交叉布线。
紧靠电源平面的第5层和第7层是可接受的布线层。此方案通常用于贴片器件较少的8层背板设计,由于表层只有插座,因此表层可以大面积铺地铜。

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