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六层板堆叠的PCB设计

埃尔维斯·普雷斯利为传唱定下标准的素描

生活中有些事情似乎为你目前所从事的任何领域设定了标准。有些人总是把棒球运动员比作杰基·罗宾逊,而另一些人则会说没有人能像猫王那样唱得那么准。对我来说,我倾向于将标准印刷电路板等同为6层设计。

当我第一次开始布局电路板时,6层板似乎是PCB设计世界的主力。虽然我们确实设计了许多具有不同多层配置的其他板,但那些6层工作是我印象最深刻的。对于6层板的堆叠仍然有很大的需求,因为它们可以满足许多不同的需求,因此,有不同的方式可以配置它们。下面是关于这些板的配置以及如何最好地使用它们的更多信息。

六层板堆叠在PCB设计中的重要性

几十年来,多层印刷电路板一直是设计界的主要产品。随着电子元件的缩小,可以在一块电路板上设计更多的电路,它们的性能增加了对新的PCB设计和制造技术的需求,以支持它们。曾经有一段时间,6层板堆叠仅仅是一种比2层或4层板所允许的在板上获得更多痕迹的方法。现在比以往任何时候都更重要的是在6层堆叠中创建正确的层配置,以最大化电路的性能。

未正确配置的PCB层堆叠将容易受到电磁干扰(EMI),因为信号性能较差。另一方面,设计良好的6层堆叠可以防止阻抗和串扰带来的问题,提高电路板的性能和可靠性。一个好的层堆叠配置也将有助于保护板免受外部噪声源的影响。下面是6层堆叠配置的一些例子。

OrCAD PCB Designer中的3D布局截图

带有6层堆叠板的印刷电路板示例

什么是最佳的6层堆叠配置?

你为你的6层板选择的堆叠配置将在很大程度上取决于你需要完成与你的设计。如果有很多信号需要路由,则需要在4个信号层上进行路由。另一方面,如果控制了信号的完整性高速电路是优先考虑的,你会想要选择提供最好保护的选项。下面是6层板中使用的一些不同的配置。

第一层堆叠选项是最初的堆叠配置,我在许多年前开始工作:

  1. 前的信号

  2. 内部信号

  3. 地平面

  4. 动力飞机

  5. 内部信号

  6. 底部的信号

这可能是您可以使用的最糟糕的配置,因为对信号层没有任何屏蔽,而且两个信号层不与一个平面相邻。由于信号完整性和性能要求变得更加重要,这种配置通常被放弃。然而,通过用一个地平面替换顶部和底部的信号层,您再次拥有一个良好的6层堆叠。缺点是它只留给您两个内部层来进行信号路由。

PCB设计中最常用的6层配置是将内部信号路由层放在堆叠的中间:

  1. 前的信号

  2. 地平面

  3. 内部信号

  4. 内部信号

  5. 动力飞机

  6. 底部的信号

平面的配置为内部信号路由层提供了更好的屏蔽,这通常用于更高频率的信号。通过使用较厚的介电材料增加两个内部信号层之间的距离,可以更好地增强这种叠加。这种配置的缺点是电源和地平面的分离降低了它们的规划电容。这就需要在设计中添加更多的解耦。

配置为提供PCB的6层堆叠最好的信号完整性和性能E不太常见。这里的信号层减少到3层,以便增加一个额外的地面层:

  1. 前的信号

  2. 地平面

  3. 内部信号

  4. 动力飞机

  5. 地平面

  6. 底部的信号

这种堆叠将每个信号层直接紧邻地平面,以获得最佳的返回路径特性。此外,通过让电源和地平面彼此相邻,形成了规划器电容。缺点是你确实失去了一个用于路由的信号层。

OrCAD PCB Designer的6层板堆叠横截面截图

使用正确的PCB设计工具将更好地帮助您配置您的6层板堆叠

让你的PCB设计工具工作

你如何创建你的板层堆叠将对你的六层PCB设计的成功有巨大的影响。幸运的是,今天的PCB设计工具将为您提供从您的设计中添加和删除层的能力,以便您可以选择最适合您的需求的层配置。重要的部分是选择一个PCB设计系统,给您最大的灵活性和功率,以便您可以轻松创建您的设计的6层堆叠类型。

一个关于PCB设计系统我们在这里讨论的是Cadence。OrCAD PCB设计者具有配置6层板的功能,或任何其他类型的PCB层堆叠,以满足您的确切需求。此外,OrCAD为您提供了许多强大的特性和功能,用于放置、路由和设置设计规则和约束,从而使您的设计按照您预期的方式构建。

如果你想了解更多关于Cadence如何为你提供解决方案,跟我们和我们的专家团队谈谈