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使用精密PCB工程工具完善多层电路性能

智能家居物联网设备的图片

随着电子设备的新特性和功能的不断增长,这些设备的尺寸正在稳步缩小。对于印刷电路板设计者来说,这通常意味着你必须在更小的电路板尺寸中封装更多的电路。尽管先进的制造工艺和下一代组件对增加的电路密度提供了一些帮助,但仍然必须适应更高速度设计的信号完整性要求。

这一切都归结为,如果您还没有使用多层PCB设计,您可能很快就会使用了。一个成功的多层设计,除了添加图层到你的CAD系统,还有更多。你必须有一个计划,在你开始之前,如何层堆叠板将配置,以获得最佳的多层电路性能。这里有一些关于如何准备你的多层设计的想法,以及PCB设计CAD工具可以如何帮助。

在规划多层印刷电路板时,什么是关键考虑因素?

评估a的需求时的主要考虑因素多层印刷电路板的功能和性能是设计的重点.随着PCB上的元件和电路密度的增加,您将需要更多的空间来布线所有的迹线。此外,这些设计将需要特定的板层堆叠配置,以促进更好的信号和电源完整性。当你决定是否需要设计多层板时,这里有一些你应该记住的考虑因素:

  • 路由的空间这听起来可能很简单,但是你的设计中有更多的电路,你需要更多的板空间,以便路线的痕迹.此外,增加板上组件的数量也将消耗过去用于路由的空间。

  • 阻抗控制路由:这些迹线必须在特定的迹线宽度和间距上布线,并且通常要求在夹在电源层和地平面层之间的内板层上。

  • 微带或带状线配置:为了帮助提高信号的完整性,敏感的跟踪路由通常被路由在一个接地面的板层上,或者在两个接地面之间的层上。

  • 明确的返回路径:为了帮助减少电路中的噪音,你应该在平面层上是否有清晰的返回路径.随着设计中电路数量的增加,你可能需要更多的平面层。

  • 噪音隔离为获得更好的电路板性能,您需要将噪声电路与其他敏感电路隔离开来。这可能需要额外的电源和接地层,以分离模拟和数字电路,或屏蔽电源。

另一方面,多层设计会增加制造成本,这也是需要考虑的。更高的速度设计可能需要更多的异域板材料,制造成本将取决于所使用的板层配置。设计时间也可能增加,因为电路密度和板层变得更复杂,增加了另一个成本。

这就是PCB合同制造商的服务可以提供帮助的地方。他们有丰富的经验,建立各种不同的印刷电路板层配置,他们可以帮助您做出决定,什么将是最好的设计。他们将能够给你不同的选择,在船上的材料,堆叠配置,甚至建议布局策略之前,你开始。他们甚至可以向您发送电路板堆叠数据,供PCB设计CAD工具使用。

显示顶部蚀刻和组件的3D布局截图

PCB的顶部蚀刻和组件的3D布局

PCB设计CAD工具如何帮助完善多层电路性能

今天的PCB设计CAD工具通常提供的不仅仅是简单的原理图捕获或位置和路径功能。最好的工具将使您能够在布局之前和布局期间评估设计的需求。为了帮助你,你的工具应该具备以下一些特性和功能:

  • 模拟:电路模拟器在获取原理图时,您可以看到您的设计将如何工作。这将帮助您选择零件和确定布局所需的层。当你在布局中,你可以使用信号和电源完整性工具来帮助你创建一个干净的地方和路线。

  • 计算器:你的布局工具将有计算器,以确定在你的设计中需要的层的宽度,基于你的控制阻抗路由要求。当构建板层配置时,这些信息也将被你的工具中的层堆叠生成器使用。

  • ipc - 2581:越来越多的PCB设计CAD工具现在将IPC-2581功能整合到它们的工具中。除了能力传送制造和装配文件对于您的合同制造商,它还使工具能够从CM拉入信息,例如推荐的层堆叠配置。

与您的合同制造商的输入,您的设计工具将能够帮助您的多层PCB堆叠计划。您将能够平衡层成本,将采取多层PCB制作,并计划6层板堆叠,标准的8层PCB堆叠,甚至通过配置与4层PCB盲工作。

3D布局截图显示组件和所有蚀刻层下面

同样的3D PCB布局显示了组件下面的内层

多层印刷电路板提示

为了帮助您进行多层PCB规划,我们在这里编译了一些您应该会发现有用的信息。

仔细的多层PCB堆叠计划的重要性

多层线路板的生产成本比单面或双面线路板要高,而且每增加一层,成本就会增加。但制造电路板的成本不仅仅是层数,在某些情况下,通过增加层数,你可能会节省开支。试图将更多的电路挤进更少的层中会增加钻孔的数量和电路密度,最终增加制造成本。在你决定哪个板层堆叠配置是最好的之前,你需要计算所有的成本。

如果你想了解更多关于这一主题的内容,请阅读相关内容在这里

多层设计的PCB成本考虑

为了充分计算制造印刷电路板的成本,你需要了解其制造和组装的决定因素。这包括板的材料,板的尺寸,以及设计中的层数。你还需要考虑板面光洁度的类型,在板面上钻孔的大小和数量,以及纵横比。为了做出一个完全明智的决定,还有许多其他的因素你也应该考虑。

如果你想了解更多关于这些注意事项的信息,你可以找到它在这里

了解多层PCB制作步骤

在你走得更远之前,你可能会发现它有助于理解多层PCB制作过程是如何工作的。在制作多层板时,有一些基本步骤,如曝光光刻胶材料以在每一对层上创建正确的铜像,然后将层合在一起。了解这些过程是如何一起工作的,可以帮助您创建最适合多层制造的布局。

要了解更多关于多层PCB制作过程,请看一看在这里

OrCAD PCB设计器的横截面编辑器截图

OrCAD PCB设计器中的横截面编辑器

6层板堆叠的布局考虑

一旦你决定设计一个多层板,你可以选择建立一个六层板。6层板多年来一直是PCB设计行业的主力,但是如何配置这些层可以对板的性能产生巨大的影响。错误的层配置,你的电路可能容易受到电磁干扰和其他信号性能问题。取决于你的电路需求将决定你的6层板的最佳配置是什么。

举个6层板堆叠的例子,试试这个:

  • 前的信号

  • 地平面

  • 内部信号

  • 动力飞机

  • 地平面

  • 底部的信号

有关六层PCB的不同层配置的更多信息,请单击在这里

标准8层PCB堆叠的布局考虑

在某些情况下,使用有八层的PCB可能会更好。尽管有许多不同的方法可以配置八层,但有一种标准方法是更常用的。如何使用这些层并将它们设置为路由方向、返回路径和其他设计考虑因素是成功使用标准8层堆叠的关键。

要了解更多关于标准的8层PCB堆叠,阅读它在这里

四层PCB盲通孔的一种新方法

在某些情况下,例如设计高密度互连(HDI)电路,使用先进的制造技术可能比更传统的方法更好。盲孔和埋孔就是这样一种选择,允许更小的孔,为更多的路径创造空间。另一个选择是使用3D打印去除传统的通过制造步骤。

如果你想了解更多关于盲孔的知识,你可以阅读它在这里

显示微通孔的Padstack Editor的截图

微通孔可能有助于HDI多层设计

把你的PCB设计CAD工具的工作

在你的印刷电路板设计中成功的关键是了解和计划什么配置的电路板层将最适合你的电路需求。为了实现这一点,您需要从您的合同制造商可靠的制造输入和最好的PCB设计工具来工作。正如我们之前讨论的,拥有轻松的能力配置单板层在你的设计中交换板层配置数据和你的CM会对你的成功大有帮助。

好消息是PCB设计系统有了这些特性和功能,您就可以按照需要的方式构建您的层堆叠配置。OrCAD PCB设计者是您需要的工具集,从最初的概念,到最终的制造文件的所有方式的设计。

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