PCB布局中板层叠置技术
关键的外卖
电路板堆叠层的变化会影响电路板的可制造性和成本。
信号和电源完整性细节要考虑你的层堆叠配置。
不同的PCB堆叠技术和您的设计工具可以帮助您达到那里。
将电路板层分隔开来是PCB堆叠技术的一种
我们大多数人都不知道我们在日常生活中使用的不同产品和设备是怎么回事。你的汽车换挡很容易，但你知道自动变速器是怎么工作的吗?大多数电子产品用户不知道在他们的许多设备的核心构造复杂的电路板需要什么，这并不奇怪。然而，对于我们这些设计pcb的人来说，了解如何使用和设计不同的层配置是必不可少的。
电路板不仅仅是一个支撑和连接一系列电子元件的简单平台。信号和电源完整性电路板中电路的大小会受到电路板各层配置方式的很大影响。这种层的安排不仅仅影响电路板的电气性能;它还将决定该板的生产方式和成本。让我们更深入地了解这个主题，看看不同的PCB堆叠技术将如何影响一个板，以及设计师需要知道什么来使用它们。
三个“M”——材料、可制造性和金钱
电路板的每一层只能包含有限数量的路由，因此，设计中的网越多，需要的路由层就越多。但是，在开始向设计中添加层次之前，重要的是后退一步，看看更大的图景。你应该考虑的第一个细节是板本身的制造。的电路板的层数受其材料、可制造性和建造成本的影响(或将对其产生影响)。
材料
用FR-4制作的标准数字/模拟电路板是已知的数量，但如果您的电路板使用更奇特的、高速的材料，改变层数可能会带来一些挑战。尽管这些材料在控制阻抗、信号性能、尺寸稳定性、热管理等方面更好，但它们很难使用，而且建造电路板的成本更高。在你添加额外的图层对之前，确保你首先理解了所有的含义。
可制造性
电路板的层数越高，制造过程就越复杂。这不仅会影响生产原料板所需的时间和金钱，还可能改变制造商承诺的产量。在您决定添加额外的层之前，请确保您的制造商也同意您的决定。
钱
你添加到电路板上的每一层对都会增加它的成本。一般来说，从两层到四层，或者从四层到六层，你可以期望看到高达40%的制造费用增加。在那之后，它会降低到35%或30%，但它仍然会影响你的预算底线。而且，当你在原型阶段时，这似乎不是什么大问题，不要忘记这个价格需要扩展到每块板的整个生产寿命。
另一方面，在某些情况下，增加层次可以节省你的钱。根据设计中路由的复杂性，它最终可能为您节省添加额外层的钱，并节省开发预算的时间。额外的层还可以让你改变孔的数量和大小，痕迹宽度和间距，以及板的尺寸和厚度-所有这些都可能节省制造时间和费用。使用额外的图层也可能是在设计中添加更多组件的唯一方法。重要的是，就像我们一开始说的，先退一步，看看大局。当涉及到层堆叠将如何影响PCB的电气性能时，这是更重要的。
电路板上的组件，其下方显示多层路由
PCB电气方面的考虑
两层电路板将不得不与放置在其上的组件共享表层，因此，添加层可以为部件提供更多的空间。此外，还有其他的设计领域将受益于向板中添加层。
信号路由
对于有很多网的设计，多层电路板通常是完成的唯一选择跟踪路由．此外，额外的层将有助于以下:
相声:当所有的痕迹都挤在一个层上时，它们就有可能存在痕迹相互结合，产生噪音．在板上添加层可以使那些敏感的网展开，也可以在相邻的层上垂直布设。
电磁干扰:额外的层允许设计师将布线层与地面分开，以降低电磁干扰的易感性和排放。
高速:传输线路由也可以利用额外的层，如果它们被用作参考平面，以确保一个干净的信号返回路径。
电力和地面飞机
电路板上的许多元件需要多个电压等级来满足其功率需求。试图在两层电路板上保持良好的电源完整性，其中所有的电源都必须与单独的轨迹运行，可能是具有挑战性的。使用额外的层在一个板额外的动力平面有助于解决这个问题。即使在板上有多个电压级别，电源平面也可以分割，以管理组件的不同电源需求。
在电路板中增加层的主要好处之一是能够配置多个地平面层。除了帮助改善板的电力输送网络，地面的飞机作为信号返回路径的参考平面。在两层设计中，这些返回路径通常被限制在地面轨迹上，并可能在电路板中造成许多信号完整性问题。通过在多层板中使用专用的参考平面，高速路由可以直接位于与其参考平面相邻的层上，从而获得干净的信号返回。
信号的完整性
高速设计通常需要微带或带状线层配置用于布线敏感传输线。微带配置在外部层路由，而带状线配置需要内部路由层和接地平面，这些只能通过多层设计实现。您可以在下面的插图中看到这些PCB层配置的一些示例。
过去，增加多层电路板的层数只是为了在电路板上创建路由额外网络的空间。然而，现在必须设计一个良好的多层堆叠配置，以保护单板不受外部噪声源的影响，并防止其传播。接下来，我们将看一些PCB堆叠技术，可用于多层设计。
微带和带状线路由层配置示例
不同的层配置和PCB堆叠技术
多层电路板从三层开始，一直往上走，直到受限于板的宽度和可用的制造技术。通常，设计师会在四层、六层和八层板之间进行选择。下面是这些板中的层配置的一些示例。
但是董事会
四层板的变化不大。通常，这些板将有固体金属平面和路由电源和接地的混合物。在某些情况下，可能在内层上有一个完整的接面层，或者在外部层上使用电源和接地填充，并在内部进行信号路由。
Six-Layer董事会
传统的六层线路板堆叠顺序为:上、信号、接地、电源、信号、下。这种配置提供非常差的信号完整性，因为内部信号层不在两个平面之间，它会产生大量的电磁干扰。更好的配置如下:
前的信号
地平面
内部信号
内部信号
动力飞机
底部的信号
这种配置提供了一个更清晰的信号完整性解决方案，只要敏感的迹线保留在内部信号层上。这样，传输线可以使用相邻的电源和地线作为它们的参考平面，尽管它们仍然没有对称的带状结构来利用。最好的六层堆叠之一，交换了一个内部信号层为另一个地面层，以创建带状线配置。当然，问题是整个路由层丢失了，但是对于高速设计，该板将有更好的信号完整性保护。
培育董事会
随着层数的增加，可能的变化也会增加，所以我们不会看不同的变化。相反，这里有一个八层板堆叠，将提供良好的信号完整性保护:
顶层
地平面
内部信号
动力飞机
地平面
内部信号
动力飞机
底层
现在的任务是如何设置这些板层堆叠，这就是PCB设计工具可以帮助的地方。
使用Cadence Allegro PCB编辑器的横截面编辑器来设置PCB设计中的层配置
利用PCB设计工具的力量
为了创建电路板设计的多层配置，PCB CAD工具通常有一个编辑工具或功能这样工作就容易多了。在上图中，你可以看到Cadence的Allegro PCB编辑器中的横截面编辑器的一个例子。使用这个工具，您可以输入板层细节的值，如宽度，材料和介电常数。编辑器还显示了图层堆叠的侧视图，方便参考图层如何配置以及盲孔和埋孔的深度。Allegro的另一个有用功能是3D画布，它可以让设计师更好地了解他们的设计层之间是如何相互作用的。
PCB设计者的另一个非常重要的资源是他们的电路板制造商。这些人已经建立了他们的业务为客户配置和构建板层堆叠，他们知道自己在做什么。他们将能够建议您的最佳PCB堆叠技术的设计类型，所需的材料，和成本。在许多情况下，PCB制造商可以使用您的信息来制定最佳的PCB层堆叠，然后将数据直接发送回您的CAD系统。使用ipc - 2581接口使设计和制造之间的沟通更容易拉入层堆叠信息和发送完成的制造文件。
要了解更多关于PCB堆叠技术的信息，请查看关于堆叠策略的两部分电子书系列。请点击这里查看第1部分而且第2部分．
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．