原創|詳解PCB層疊設計基本原則，非專業人士也能看懂

ID:159936 · 發表于 2017-3-1 11:41

PCB設計工程師在完成預布局后，重點需要對板子布線瓶頸處進行分析，再結合PCB設計軟件關于布線要求來確定布線層數，綜合單板的性能指標要求與成本承受能力，確定單板的電源、地的層數以及它們與信號層的相對排布位置。

正文

本節主要介紹PCB層疊設計方法：PCB設計軟件CrossSection界面、PCB層疊設計的基本原則。

一、Cross Section 界面介紹

Allegro提供了一個集成、方便、強大的層疊設計與阻抗計算控制的工具，叫做Cross Section。如下圖所示，可以非常直觀地進行材料選擇，參數確定，然后得到最終阻抗結果。

其中各選項的含義：
1.Type：選擇各層的類型：電導、介質、平面
2. Material：材料，常用為 FR-4
3. Thickness：每一層的厚度
4. Conductivity：電導率
5. Dielectric Constant：介電常數
6. Loss Tangent：損耗角
7. Negative Artwork
8. Shield：參考平面
二、層疊設計的基本原則

考慮到信號質量控制因素，PCB層疊設置的一般原則如下：

1、元件面相鄰的第二層為地平面，提供器件屏蔽層以及頂層布線提供參考平面。
2、所有信號層盡可能與地平面相鄰，以保證完整的回流通道。
3、盡量避免兩層信號層直接相鄰，以減少串擾。
4、主電源盡可能與其對應地相鄰，構成平面電容，降低電源平面阻抗。
5、兼顧層壓結構對稱，利于制版生產時的翹曲控制。

以上為層疊設計的常規原則，在實際開展層疊設計時，電路板設計師可以通過增加相鄰布線層的間距，縮小對應布線層到參考平面的間距，進而控制層間布線串擾率的前提下，可以使用兩信號層直接相鄰。對于比較注重成本的消費類產品，可以弱化電源與地平面相鄰降低平面阻抗的方式，從而盡可能減少布線層，降低PCB成本。當然，這樣做的代價是存在信號質量設計風險的。

對于背板（Backplane或midplane）的層疊設計，鑒于常見背板很難做到相鄰走線互相垂直不可避免地出現平行長距離布線。對于高速背板，一般層疊原則如下：

1、Top面、Bottom面為完整的地平面，構成屏蔽腔體。
2、無相鄰層平行布線，以減少串擾，或者相鄰布線層間距遠遠大于參考平面間距。
3、所有信號層盡可能與地平面相鄰，以保證完整的回流通道。

需要說明的是，在具體的PCB層疊設置時，要對以上原則靈活進行PCB設計運用，根據實際單板的需求進行合理的分析。

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