如何在PCB设计软件中建立你的堆叠

2020年8月3日

关键的外卖

在PCB设计中一个好的层堆叠的重要性和理解在创建它的挑战。
设计师需要帮助他们为PCB设计创建正确的层堆叠。
关于使用PCB设计工具创建最佳层堆叠配置的提示。

3D PCB布局绘制的剖面图

密集PCB层堆叠的侧视图和俯视图

过去，PCB布局设计师通常不参与规划用于构建他们所设计的电路板的层堆叠。显然，为了设置设计工具，他们必须知道正确的层数及其配置，但除此之外，他们不会有任何进一步的交互。这主要是由于三个原因:

pcb的性能要求不像今天那么严格。
用于制造多氯联苯的材料很少。
PCB设计工具根本不具备今天所具备的板层堆叠和配置能力。

值得庆幸的是，PCB布局过程的这一部分现在非常不同，因为大多数主要的设计工具都配备了先进的PCB层配置功能。也就是说，设计师仍然有责任为他们的设计通过配置正确的板层堆叠的过程。我们将看看这个过程，并讨论在PCB设计软件中构建和配置板层堆叠的一些想法。

PCB设计中正确堆叠的重要性

印刷电路板的层数一度与所需的网数直接相关路由．随着PCB电路要求的增加，组件数量也增加了，最终网的数量也增加了。与此同时，活动组件的复杂性和引脚数也在增加，这推动了板上的净计数。解决这些问题的方法是减少描线宽度或增加板的层数，或两者兼有，但不幸的是，这导致了更高的制造成本。

而平均分量和净计数在PCB上增加，电路板的电气性能规格也增加了。设计师们很快就发现，虽然以前的四层板现在需要六层来布线，但他们实际上必须走八层才能达到所需的电气性能。这些额外层次的一些原因包括:

隔离控制阻抗路由的空间更大。
差别对路由限制在尽可能少的层。
微带和带线板层堆叠配置。
额外的平面层为多个电力和地网．

随着电路板能力的不断发展，另一个因素被引入到创建电路板层堆叠的过程中。现在的电路板运行速度越来越快，可能需要比以前使用的更先进的电路板制造材料。这也适用于非常高功率的板，或将在恶劣环境中使用的板。这些材料可能会改变输电线路特点电路的原始计算标准FR-4材料，这反过来可能需要改变层堆叠配置。

随着今天先进的电子技术，关键是要创建正确的板层堆叠，以确保板将在其峰值性能运行。由于我们刚刚探索了所有的要求，版式设计者比以往任何时候都有更大的压力来得到正确的堆叠。让我们来看看版式设计师还需要应对哪些困难。

设计师在堆叠创作中的一些挑战

PCB设计者今天面临着许多复杂的挑战，过去的电路板设计者不必担心。这些听起来像你曾经处理过的事情吗?

时间表:

现在将产品推向市场的需求比以往任何时候都要强烈。不仅企业面临更大的竞争压力，还有其他因素在起作用。例如，最近的COVID-19疫情引发了医疗设计工作的狂潮，以便尽快生产新的医疗设备，以帮助抗击病毒。当所有方面的设计都感受到满足这些需求的压力时，PCB设计师尤其受到挑战，要快速且无错误地完成电路板。

信息:

正如我们前面所指出的，对层结构和板材料的需求每天都变得越来越复杂。许多设计师并不熟悉所有这些过程或材料，需要外部帮助来创建最适合他们所设计的板层堆叠。

工具:

一些PCB设计工具仍然不够友好，设计人员在创建PCB层堆叠时无法有效使用。这不仅会减慢他们的工作速度，增加工作的挫败感，而且还会影响董事会的设计。

PCB布局设计人员在完成工作时面临许多挑战。当试图创建一个板层堆叠配置，以确保板按预期工作，同时能够生产它没有错误和最低成本时，这是特别正确的。让我们看看PCB设计工具可以帮助设计者的一些方法。

节拍板向导蚀刻横截面菜单

在PCB板轮廓创建向导中添加板堆叠层

图层堆叠创建帮助

有很多PCB CAD工具可以帮助布局设计师创建和配置板层堆叠。首先是合并自动生成器或者像上图那样的巫师。这允许设计者为堆叠指定层数和配置，而工具则在数据库中创建它。下一步将给予设计师对层堆叠细节的全面控制，包括指定导电和介电板材料的能力。设计人员应该能够指定值和公差，以及配置层应该如何安排设置参数的布局。

然而，并非设计师需要的所有帮助都来自于工具。设计师需要掌握大量的行业知识，以便更好地理解他们所使用的材料和工艺。在这里，设计师可以通过发展与PCB合同制造商的关系，以获得准确的信息，以创建他们的板层堆叠巨大的利益。如前所述，制造商做这项工作已经很多年了，他们非常擅长。应该鼓励布局设计人员在开始PCB设计之前，尽早与PCB CMs进行接触，以便有正确的层堆叠。

最后，能够将工具与合同制造商的工业知识结合起来将是两全其美的。这就是像Cadence这样的EDA供应商在Allegro PCB Designer系统上取得真正进展的地方。Allegro为设计人员提供了与参与厂商双向沟通的能力，以便通过IPC-2581格式交换板层堆叠信息。设计人员可以直接从CM接收板层堆叠信息，然后将制造和组装数据发送给他们进行制造。

Cadence快板横截面编辑器菜单

使用PCB工具中的堆叠创建实用程序

为了展示这是如何做到的，让我们看看Cadence Allegro在创建板层堆叠方面的能力。Allegro是一个功能齐全的设计工具，可以从你的设计图解的方式，通过布局．在上图中，您可以看到使用Allegro板创建向导自动生成的六层板堆叠。注意，这些值都是通用的，显示了几个下拉菜单，以显示可供设计人员选择的板介质材料选项。

在下图中，图层堆叠已经完全完成。添加了其他层，包括丝印、锡膏和锡掩膜。此外，添加了层名称、功能和宽度，以及对板材料和介电常数的微调。现在这些层已经完全定义，它们被正确地配置为与Allegro PCB Designer中的其余功能一起工作，以计算受控阻抗路由和其他设计数据。

完全加载的横截面编辑器在节奏快板