单层板到八层板的叠层,究竟应该怎么设计与选择

传感器技术 2017-11-27 14:00 次阅读

 

电路板的叠层安排是对PCB的整个系统设计的基础。叠层设计如有缺陷,将最终影响到整机的EMC性能。总的来说叠层设计主要要遵从两个规矩:

  • 1. 每个走线层都必须有一个邻近的参考层(电源或地层);

  • 2. 邻近的主电源层和地层要保持最小间距,以提供较大的耦合电容;

下面列出从单层板到八层板的叠层:

1单面板和双面板的叠层

  对于两层板来说,由于板层数量少,已经不存在叠层的问题。控制EMI辐射主要从布线和布局来考虑;

  单层板和双层板的电磁兼容问题越来越突出。造成这种现象的主要原因就是因是信号回路面积过大,不仅产生了较强的电磁辐射,而且使电路对外界干扰敏感。要改善线路的电磁兼容性,最简单的方法是减小关键信号的回路面积。

  关键信号:从电磁兼容的角度考虑,关键信号主要指产生较强辐射的信号和对外界敏感的信号。能够产生较强辐射的信号一般是周期性信号,如时钟或地址的低位信号。对干扰敏感的信号是指那些电平较低的模拟信号。

  单、双层板通常使用在低于10KHz的低频模拟设计中:

  • 1 在同一层的电源走线以辐射状走线,并最小化线的长度总和;

  • 2 走电源、地线时,相互靠近;在关键信号线边上布一条地线,这条地线应尽量靠近信号线。这样就形成了较小的回路面积,减小差模辐射对外界干扰的敏感度。当信号线的旁边加一条地线后,就形成了一个面积最小的回路,信号电流肯定会取道这个回路,而不是其它地线路径。

  • 3 如果是双层线路板,可以在线路板的另一面,紧靠近信号线的下面,沿着信号线布一条地线,一线尽量宽些。这样形成的回路面积等于pcb线路板的厚度乘以信号线的长度。

2四层板的叠层

  推荐叠层方式:

  • 2.1 SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;

  • 2.2 GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

  对于以上两种叠层设计,潜在的问题是对于传统的1.6mm(62mil)板厚。层间距将会变得很大,不仅不利于控制阻抗,层间耦合及屏蔽;特别是电源地层之间间距很大,降低了板电容,不利于滤除噪声。

  对于第一种方案,通常应用于板上芯片较多的情况。这种方案可得到较好的SI性能,对于EMI性能来说并不是很好,主要要通过走线及其他细节来控制。主要注意:地层放在信号最密集的信号层的相连层,有利于吸收和抑制辐射;增大板面积,体现20H规则。

  对于第二种方案,通常应用于板上芯片密度足够低和芯片周围有足够面积(放置所要求的电源覆铜层)的场合。此种方案PCB的外层均为地层,中间两层均为信号/电源层。信号层上的电源用宽线走线,这可使电源电流的路径阻抗低,且信号微带路径的阻抗也低,也可通过外层地屏蔽内层信号辐射。从EMI控制的角度看,这是现有的最佳4层PCB结构。主要注意:中间两层信号、电源混合层间距要拉开,走线方向垂直,避免出现串扰;适当控制板面积,体现20H规则;如果要控制走线阻抗,上述方案要非常小心地将走线布置在电源和接地铺铜岛的下边。另外,电源或地层上的铺铜之间应尽可能地互连在一起,以确保DC和低频的连接性。

3六层板的叠层

  对于芯片密度较大、时钟频率较高的设计应考虑6层板的设计

  推荐叠层方式:

  • 3.1 SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

    对于这种方案,这种叠层方案可得到较好的信号完整性,信号层与接地层相邻,电源层和接地层配对,每个走线层的阻抗都可较好控制,且两个地层都是能良好的吸收磁力线。并且在电源、地层完整的情况下能为每个信号层都提供较好的回流路径。

  • 3.2 GND-SIG-GND-PWR-SIG -GND;

    对于这种方案,该种方案只适用于器件密度不是很高的情况,这种叠层具有上面叠层的所有优点,并且这样顶层和底层的地平面比较完整,能作为一个较好的屏蔽层来使用。需要注意的是电源层要靠近非主元件面的那一层,因为底层的平面会更完整。因此,EMI性能要比第一种方案好。

  小结:对于六层板的方案,电源层与地层之间的间距应尽量减小,以获得好的电源、地耦合。但62mil的板厚,层间距虽然得到减小,还是不容易把主电源与地层之间的间距控制得很小。对比第一种方案与第二种方案,第二种方案成本要大大增加。因此,我们叠层时通常选择第一种方案。设计时,遵循20H规则和镜像层规则设计

4八层板的叠层

  八层板通常使用下面三种叠层方式

  4.1 由于差的电磁吸收能力和大的电源阻抗导致这种不是一种好的叠层方式。它的结构如下:

  • 1 Signal 1 元件面、微带走线层

  • 2 Signal 2 内部微带走线层,较好的走线层(X方向)

  • 3 Ground

  • 4 Signal 3 带状线走线层,较好的走线层(Y方向)

  • 5 Signal 4 带状线走线层

  • 6 Power

  • 7 Signal 5 内部微带走线层

  • 8 Signal 6 微带走线层

  4.2 是第三种叠层方式的变种,由于增加了参考层,具有较好的EMI性能,各信号层的特性阻抗可以很好的控制

  • 1 Signal 1 元件面、微带走线层,好的走线层

  • 2 Ground 地层,较好的电磁波吸收能力

  • 3 Signal 2 带状线走线层,好的走线层

  • 4 Power 电源层,与下面的地层构成优秀的电磁吸收

  • 5 Ground 地层

  • 6 Signal 3 带状线走线层,好的走线层

  • 7 Power 地层,具有较大的电源阻抗

  • 8 Signal 4 微带走线层,好的走线层

  4.3 最佳叠层方式,由于多层地参考平面的使用具有非常好的地磁吸收能力。

  • 1 Signal 1 元件面、微带走线层,好的走线层

  • 2 Ground 地层,较好的电磁波吸收能力

  • 3 Signal 2 带状线走线层,好的走线层

  • 4 Power 电源层,与下面的地层构成优秀的电磁吸收

  • 5 Ground 地层

  • 6 Signal 3 带状线走线层,好的走线层

  • 7 Ground 地层,较好的电磁波吸收能力

  • 8 Signal 4 微带走线层,好的走线层

五、小结

对于如何选择设计用几层板和用什么方式的叠层,要根据电路板上信号网络的数量,器件密度,PIN密度,信号的频率,板的大小等许多因素。对于这些因素我们要综合考虑。对于信号网络的数量越多,器件密度越大,PIN密度越大,信号的频率越高的设计应尽量采用多层板设计。为得到好的EMI性能最好保证每个信号层都有自己的参考层。


热门推荐

原文标题:一到八层电路板的叠层设计方式

文章出处:【微信号:WW_CGQJS,微信公众号:传感器技术】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

高层线路板在生产中遇到的主要加工难点

由于传统曝光机的解析能力在50μm左右,对于高层板生产制作,可以引进激光直接成像机(LDI),提高图....

的头像 PCB商情 发表于 05-23 17:30 58次阅读
高层线路板在生产中遇到的主要加工难点

崇达技术专注于PCB小批量板,为该细分行业领先

目前,公司的产能利用率高,几乎处于超负荷生产状态。通过江门崇达和大连崇达技改项目,公司能有效的提高生....

的头像 PCBworld 发表于 05-23 17:24 113次阅读
崇达技术专注于PCB小批量板,为该细分行业领先

PCB上镀金与镀银是否有差别?

PCB表面需要焊接元件,就要求有一部分铜层暴露在外用于焊接。这些暴露在外的铜层被称为焊盘,焊盘一般都....

的头像 PCB资讯 发表于 05-23 17:21 52次阅读
PCB上镀金与镀银是否有差别?

SOT-23 FCOL封装的散热效能

发表于 05-23 17:05 85次阅读
SOT-23 FCOL封装的散热效能

输入输出电容器选择

当使用开关调节器设计时,应用要求确定需要多少输入电容。

发表于 05-23 16:04 12次阅读
输入输出电容器选择

一文了解pcb贴装元器件焊盘设计规范

PCB焊盘元件通过PCB上的引线孔,用焊锡焊接固定在PCB上,印制导线把焊盘连接起来,实现元件在电路....

发表于 05-23 15:47 17次阅读
一文了解pcb贴装元器件焊盘设计规范

PCB信号完整性有哪几步_如何确保PCB设计信号完整性

本文首先介绍了PCB信号完整性的问题,其次阐述了PCB信号完整性的步骤,最后介绍了如何确保PCB设计....

发表于 05-23 15:08 67次阅读
PCB信号完整性有哪几步_如何确保PCB设计信号完整性

Microchip EMC118x系列温度传感器的简单介绍

EMC118x系列温度传感器是针对最新智能手机/平板/电脑芯片组的温度传感器,兼容1.8V SMBu....

的头像 亚德诺半导体(ADI)视频 发表于 05-23 14:47 51次阅读
Microchip EMC118x系列温度传感器的简单介绍

PCB生产文件格式Gerber和用IPC-2581对比 谁才是最优格式

在过去一年中,新的PCB设计与制造流程数据传递令PCB设计师和制造商感到十分振奋。通常而言数据传递可....

发表于 05-23 07:18 83次阅读
PCB生产文件格式Gerber和用IPC-2581对比 谁才是最优格式

有源晶振的EMC设计

原理图设计要点:(1)、晶振电源去耦非常重要,建议加磁珠,去耦电容选两到三个,容值递减。(2)、时钟....

的头像 硬件十万个为什么 发表于 05-22 16:03 199次阅读
有源晶振的EMC设计

五层做硬件的境界

能创新,能够在已有电路或者方案之上,做出创新产品;或者在某个技术领域能够实现技术先进性,做出的产品有....

的头像 玩转单片机 发表于 05-22 11:01 227次阅读
五层做硬件的境界

PCB设计时铜箔厚度走线宽度和电流的关系(高清晰矢量曲线图)

PCB 设计时铜箔厚度走线宽度和电流的关系(高清晰矢量曲线图),在PCB走线过程中能给你很好的参考

发表于 05-22 10:55 31次阅读
PCB设计时铜箔厚度走线宽度和电流的关系(高清晰矢量曲线图)

设计PCB电路板,需要学习哪些科目?pcb板设计有哪些书籍

本文首先介绍了PCB设计的一般原则,其次介绍了设计PCB电路板需要学习的一些科目,最后详细介绍了详细....

发表于 05-22 10:46 142次阅读
设计PCB电路板,需要学习哪些科目?pcb板设计有哪些书籍

PCB市场回暖 能否跨过第2季传统淡季

Altium Content团队很高兴地向您宣布,我们发布了德州仪器的精密运算放大器。 全部的459....

发表于 05-22 07:18 37次阅读
PCB市场回暖 能否跨过第2季传统淡季

2017全球EDA市场曾达22亿美元 Cadence公司EDA让人刮目相看

Altium Content研发团队很高兴地向您宣布,Microchip板级元件的更新——1500个....

发表于 05-22 07:18 68次阅读
2017全球EDA市场曾达22亿美元  Cadence公司EDA让人刮目相看

如何解决高速PCB的SI/EMI问题

高速讯号会导致PCB板上的长互连走线产生传输线效应,它使得PCB设计者必须考虑传输线的延迟和阻抗搭配....

发表于 05-22 07:18 115次阅读
如何解决高速PCB的SI/EMI问题

在AD里画PCB的时候,请问出现pin swapper错误是什么原因?

发表于 05-21 23:13 478次阅读
在AD里画PCB的时候,请问出现pin swapper错误是什么原因?

新手求教PCB怎么画这种漏洞形的孔,不是连有网络的过孔

发表于 05-21 18:37 658次阅读
新手求教PCB怎么画这种漏洞形的孔,不是连有网络的过孔

如何使用TPS65552A充电闪光灯电容器

该器件的TPS6555X是高度集成的反激式转换器,用于充电光闪光灯电容器。

发表于 05-21 17:42 32次阅读
如何使用TPS65552A充电闪光灯电容器

PCB专用油墨市场需求增长,中国成为PCB行业第一制造大国

全球 PCB 产业重心向亚洲转移,中国成为PCB行业的第一制造大国。 2008年至2016年,美洲、....

的头像 PCB商情 发表于 05-21 14:35 391次阅读
PCB专用油墨市场需求增长,中国成为PCB行业第一制造大国

东山精密年初战略调整 巩固市场地位

东山精密将按照年初制订的战略,重点推进FPC、PCB、LED等业务,同时将继续保证传统的通信设备相关....

的头像 高工LED 发表于 05-21 14:09 237次阅读
东山精密年初战略调整 巩固市场地位

一文读懂电磁兼容性原理、方法及设计方法

什么是电磁兼容 电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备....

发表于 05-21 02:54 124次阅读
一文读懂电磁兼容性原理、方法及设计方法

分享FPGA设计中信号完整性需要注意的几个方面

FPGA设计需注意的方方面面 目前市场上有几百种关于信号完整性和降噪的书。如果你是个新手或者需要一....

的头像 电子设计 发表于 05-20 10:52 234次阅读
分享FPGA设计中信号完整性需要注意的几个方面

汽车LED照明应用中的热模拟设计方案

目前照明技术的许多领域都使用并接受发光二极管(LED)。但是如果没有正确的散热设计,LED灯将不可行....

的头像 华强LED网 发表于 05-20 10:29 538次阅读
汽车LED照明应用中的热模拟设计方案

EMC测量到底测量哪些内容?

电磁兼容,简称EMC(electromagnetic compatibility)。它包含两个方面,....

的头像 张飞实战电子 发表于 05-20 10:03 377次阅读
EMC测量到底测量哪些内容?

日本人脑洞大开:制造印刷电路板和服、美少女PCB、LED超短裙

和服是日本的民族服饰,在出席冠礼(成人式)、婚礼、葬礼、祭礼、剑道、弓道、棋道、茶道、花道等以及庆祝....

的头像 ittbank 发表于 05-20 09:31 447次阅读
日本人脑洞大开:制造印刷电路板和服、美少女PCB、LED超短裙

PCB电路板边缘区域没有阻焊层问题

当生成阻焊层的输出数据时,不需要加大或补偿阻焊层焊盘。最好将阻焊垫留在与铜焊盘相同的尺寸上。然后,我....

的头像 汽车电子硬件设计 发表于 05-20 08:04 783次阅读
PCB电路板边缘区域没有阻焊层问题

手机PCB板的在设计RF布局时必须满足的条件总结

射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性,因此常被形容为一种“黑色艺术”,但这个观点只有部....

的头像 奈因PCB电路板设计 发表于 05-19 09:43 456次阅读
手机PCB板的在设计RF布局时必须满足的条件总结

支持热插拔等优点的USB接口应用方案

USB是一种快速、双向、同步传输、廉价、方便使用的可热拔插的串行接口。由于数据传输快,接口方便,支持....

的头像 EDA设计智汇馆 发表于 05-19 09:17 995次阅读
支持热插拔等优点的USB接口应用方案

Altium如何为您的汽车电子设计保驾护航?

在汽车电子行业,随着智能化便捷性要求越来越高,以及信息互联的紧密性时效性程度越来越严格, 为保障一台....

发表于 05-19 09:13 153次阅读
Altium如何为您的汽车电子设计保驾护航?

PCB设计成败应该要注意的问题

本篇设计规则之制造工艺相关的博客,主要根据PCB在制造加工阶段所需要的基本要求,比如最小线宽线距,最....

发表于 05-19 08:20 257次阅读
PCB设计成败应该要注意的问题

PCB设计指南之散热膏用法

散热膏是一种由特殊聚合物组成的糊状物,其中填充有细微分散的固体颗粒。使用丝网印刷或模板印刷可以容易地....

的头像 汽车电子硬件设计 发表于 05-18 15:33 117次阅读
PCB设计指南之散热膏用法

PCB钻孔生产过程中经常出现故障详细分解

限制钻头重磨的次数及重磨尺寸变化。对于钻多层板每钻500孔刃磨一次,允许刃磨2~3次;每钻1000孔....

的头像 PCB资讯 发表于 05-18 14:55 178次阅读
PCB钻孔生产过程中经常出现故障详细分解

机器视觉助力PCB智能制造

进入PCB行业以来,鹰眼科技相继推出了FPC钢片补强机系列以及长剑AOI系列,以先进可靠的机器视觉技....

的头像 PCBworld 发表于 05-18 14:46 1474次阅读
机器视觉助力PCB智能制造

日益电机于展台设置的过滤系统在线展示十分引人注目

以展台设置的过滤系统为例,管窥日益电机产品的技术实力。据昆山日益电机的张先生介绍,该系统各单元在设计....

的头像 PCBworld 发表于 05-18 14:42 1505次阅读
日益电机于展台设置的过滤系统在线展示十分引人注目

一个合适的机械层对于PCB的良好和完美的生产非常重要

路由数据是生产特定的,取决于每个PCB制造商使用的路由工具,刀具补偿,路由顺序和方向。这意味着我们不....

的头像 汽车电子硬件设计 发表于 05-18 11:37 169次阅读
一个合适的机械层对于PCB的良好和完美的生产非常重要

如何快速测量ADC输入阻抗和印刷电路板(PCB)寄生的步骤详细概述

TI公司引进了一套适合高速和高IF采样系统需求的高速模数转换器(ADC)。为了达到最高的系统整体性能....

发表于 05-18 11:17 31次阅读
如何快速测量ADC输入阻抗和印刷电路板(PCB)寄生的步骤详细概述

PCB设计电源模块隔离问题?

发表于 05-18 10:48 353次阅读
PCB设计电源模块隔离问题?

珠海越亚封装在全球手机射频芯片封装基板市场占有率居前三位 打破国外IC封装厂商垄断市场的局面

越亚封装是珠海唯一一家中以合资企业,也是中以两国间首批进行科技创新合作的企业之一,图为越亚封装生产车....

发表于 05-18 09:56 199次阅读
珠海越亚封装在全球手机射频芯片封装基板市场占有率居前三位 打破国外IC封装厂商垄断市场的局面

AN-2026 PCB设计对简单开关电源模块热性能的影响

该应用报告侧重于低电流模块,在7引脚,10.16×4.57×9.81毫米封装。

发表于 05-18 08:56 18次阅读
AN-2026 PCB设计对简单开关电源模块热性能的影响

射频板叠层结构与射频板布线要求

同层内带状线要做包地铜皮处理并在地铜皮上加地过孔,孔间距小于λ/20,均匀排列整齐。地铜箔边缘要光滑....

的头像 EDN电子技术设计 发表于 05-18 08:38 181次阅读
射频板叠层结构与射频板布线要求

东山精密收购刚性电路板(HDI)及软硬结合板的Multek_PCB业务如虎添翼

东山精密发布资产购买预案,计划2.925亿美元,收购FLEX下属PCB制造业务相关主体Multek,....

发表于 05-18 01:17 133次阅读
东山精密收购刚性电路板(HDI)及软硬结合板的Multek_PCB业务如虎添翼

PCB中TOP PASTE和TOP SOLDER的区别_PCB层的含义详解

本文首先介绍了PCB的作用及特点,其次阐述了PCB中TOP PASTE和TOP SOLDER的区别,....

发表于 05-17 18:11 95次阅读
PCB中TOP PASTE和TOP SOLDER的区别_PCB层的含义详解

郑州工程师接PCBLayout私活了,各位老板有需要的联系

发表于 05-17 18:07 245次阅读
郑州工程师接PCBLayout私活了,各位老板有需要的联系

PCB板和集成电路有什么区别?

本文首先介绍了PCB板的组成与特点,其次介绍了集成电路特点及集成电路的应用实例,最后分析了PCB板和....

发表于 05-17 17:18 162次阅读
PCB板和集成电路有什么区别?

什么是双层电路板_如何画双层和四层的PCB

本文首先介绍了电路板的分类及双层电路板的概念,其次介绍了双层PCB的画法步骤及案例,最后介绍了四层P....

发表于 05-17 16:51 98次阅读
什么是双层电路板_如何画双层和四层的PCB

应用说明2026 PCB设计对简单开关电源模块热性能的影响

SIMPLE SWITCHER ® 电源模块使用的TO-PMOD封装与TO-263类似。

发表于 05-17 16:22 42次阅读
应用说明2026 PCB设计对简单开关电源模块热性能的影响

基于低压照明的可调光LED驱动器的设计

Cirrus公司的CS1680是低压照明的可调光LED驱动器,具有最好的变压器兼容性,调光特性以及高....

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 05-17 16:16 293次阅读
基于低压照明的可调光LED驱动器的设计

PCB与原理图更新一致性,出现PCB上元器件及布线出现绿色的小叉,求解?

发表于 05-17 12:31 271次阅读
PCB与原理图更新一致性,出现PCB上元器件及布线出现绿色的小叉,求解?

电源重新上电引起的MCU启动失败的原因分析

对于主电源掉电后需要继续工作一段时间来用于数据保存或者发出报警的产品,我们往往都能够看见产品PCB板....

的头像 人间烟火123 发表于 05-16 18:08 925次阅读
电源重新上电引起的MCU启动失败的原因分析

六个好习惯让你的PCB设计更优

发表于 05-16 15:25 195次阅读
六个好习惯让你的PCB设计更优

高速ADC设备使用的CDCE72010时钟合成器芯片的详细资料概述

低相位噪声时钟解决方案的ADS5483和其他高速ADC设备使用CDCE72010时钟合成器芯片。通过....

发表于 05-16 14:33 25次阅读
高速ADC设备使用的CDCE72010时钟合成器芯片的详细资料概述

stc串口pcb样板资料下载

stc串口pcb样板

发表于 05-16 11:06 34次阅读
stc串口pcb样板资料下载

各类电机位置编码器及接口电磁兼容

电机位置编码器广泛用于伺服驱动器、机器人、机床、印刷机、纺织机和电梯等工业电机控制应用。用接口把这些....

的头像 电子设计 发表于 05-16 08:43 523次阅读
各类电机位置编码器及接口电磁兼容

明阳电路:全球布局 前景广阔

明阳电路成立十多年来,一直专注于印制电路板(PCB)研发、生产和销售,拥有PCB全制程的生产能力,在....

的头像 PCB资讯 发表于 05-15 17:12 213次阅读
明阳电路:全球布局 前景广阔

电子表格建模工具有助于分析电源和接地平面电压降

在处理器核中朝向更小几何形状的趋势驱动了低电压电源的要求。例如,来自德克萨斯仪器(TI)的DSPs,....

发表于 05-15 15:03 15次阅读
电子表格建模工具有助于分析电源和接地平面电压降

用手接触pcb可能会带来严重的后果

、如何杜绝裸手触板是根治手指印的关键环节A、要求每个员工养成一个良好的取、放板的习惯B、随手携带手套....

的头像 EDA设计智汇馆 发表于 05-14 17:49 408次阅读
用手接触pcb可能会带来严重的后果

如何将 EMC影响减为最小

发表于 05-11 10:24 324次阅读
如何将 EMC影响减为最小

第一次画蓝牙PCB,用的8640,大神帮我看看指点指点,感谢!!

发表于 05-10 15:22 328次阅读
第一次画蓝牙PCB,用的8640,大神帮我看看指点指点,感谢!!

AD铺地后有一个引脚没有连上,虽然可以手动连上,想知道为什么,求大神解答

发表于 05-05 09:06 101次阅读
AD铺地后有一个引脚没有连上,虽然可以手动连上,想知道为什么,求大神解答