PCB多层板设计建议及实例说明

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简介:接下来就为大家讲解如何设计pcb多层板

pcb多层板是一种特殊的印制板,它的存在“地点”一般都比较特殊,例如说 电路板 之中就会有pcb多层板的存在呢。这种多层板可以帮助机器导通各种不同的线路呢,不仅如此,还可以起到绝缘的效果,不会让电与电之间相互碰撞,绝对的安全。如果,您想要使用到一款比较好性能的pcb多层板,就一定要精心设计了,接下来就为大家讲解如何设计pcb多层板。

多层pcb版的设计步骤

一、板外形、尺寸、层数的确定

1、任何一块印制板,都存在着与其他结构件配合装配的问题,所以,印制板的外形与尺寸,必须以产品整机结构为依据。但从生产工艺角度考虑,应尽量简单,一般为长宽比不太悬殊的长方形,以利于装配提高生产效率,降低劳动成本。

2、层数方面,必须根据电路性能的要求、板尺寸及线路的密集程度而定。对多层印制板来说,以四层板、六层板的应用最为广泛,以四层板为例,就是两个导线层(元件面和焊接面)、一个电源层和一个地层。

3、多层板的各层应保持对称,而且最好是偶数铜层,即四、六、八层等。因为不对称的层压,板面容易产生翘曲,特别是对表面贴装的多层板,更应该引起注意。

二、元器件的位置及摆放方向

1、元器件的位置、摆放方向,首先应从电路原理方面考虑,迎合电路的走向。摆放的合理与否,将直接影响了该印制板的性能,特别是高频模拟电路,对器件的位置及摆放要求,显得更加严格。

2、合理的放置元器件,在某种意义上,已经预示了该印制板设计的成功。所以,在着手编排印制板的版面、决定整体布局的时候,应该对电路原理进行详细的分析,先确定特殊元器件(如大规模IC、大功率管、信号源等)的位置,然后再安排其他元器件,尽量避免可能产生干扰的因素。

3、另一方面,应从印制板的整体结构来考虑,避免元器件的排列疏密不均,杂乱无章。这不仅影响了印制板的美观,同时也会给装配和维修工作带来很多不便。

三、导线布层、布线区的要求

一般情况下,多层印制板布线是按电路功能进行,在外层布线时,要求在焊接面多布线,元器件面少布线,有利于印制板的维修和排故。细、密导线和易受干扰的信号线,通常是安排在内层。大面积的铜箔应比较均匀分布在内、外层,这将有助于减少板的翘曲度,也使电镀时在表面获得较均匀的镀层。为防止外形加工伤及印制导线和机械加工时造成层间短路,内外层布线区的导电图形离板缘的距离应大于50mil。

四、导线走向及线宽的要求

多层板走线要把电源层、地层和信号层分开,减少电源、地、信号之间的干扰。相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直或走斜线、曲线,不能走平行线,以减少基板的层间耦合和干扰。且导线应尽量走短线,特别是对小信号电路来讲,线越短,电阻越小,干扰越小。同一层上的信号线,改变方向时应避免锐角拐弯。导线的宽窄,应根据该电路对电流及阻抗的要求来确定,电源输入线应大些,信号线可相对小一些。对一般数字板来说,电源输入线线宽可采用50~80mil,信号线线宽可采用6~10mil。

导线宽度:0.5、1、0、1.5、2.0;允许电流:0.8、2.0、2.5、1.9;导线电阻:0.7、0.41、0.31、0.25;布线时还应注意线条的宽度要尽量一致,避免导线突然变粗及突然变细,有利于阻抗的匹配。

五、钻孔大小与焊盘的要求

1、多层板上的元器件钻孔大小与所选用的元器件引脚尺寸有关,钻孔过小,会影响器件的装插及上锡;钻孔过大,焊接时焊点不够饱满。一般来说,元件孔孔径及焊盘大小的计算方法为:

2、元件孔的孔径=元件引脚直径(或对角线)+(10~30mil)

3、元件焊盘直径≥元件孔直径+18mil4.至于过孔孔径,主要由成品板的厚度决定,对于高密度多层板,一般应控制在板厚∶孔径≤5∶1的范围内。过孔焊盘的计算方法为:

4、过孔焊盘(VIAPAD)直径≥过孔直径+12mil。

六、电源层、地层分区及花孔的要求

对于多层印制板来说,起码有一个电源层和一个地层。由于印制板上所有的电压都接在同一个电源层上,所以必须对电源层进行分区隔离,分区线的大小一般采用20~80mil的线宽为宜,电压超高,分区线越粗。

焊孔与电源层、地层连接处,为增加其可靠性,减少焊接过程中大面积金属吸热而产生虚焊,一般连接盘应设计成花孔形状。

隔离焊盘的孔径≥钻孔孔径+20mil

七、安全间距的要求安全间距的设定,应满足电气安全的要求

一般来说,外层导线的最小间距不得小于4mil,内层导线的最小间距不得小于4mil。在布线能排得下的情况下,间距应尽量取大值,以提高制板时的成品率及减少成品板故障的隐患。

八、提高整板抗干扰能力的要求多层印制板的设计,还必须注意整板的抗干扰能力,一般方法有:

a、在各IC的电源、地附近加上滤波电容,容量一般为473或104。

b、对于印制板上的敏感信号,应分别加上伴行屏蔽线,且信号源附近尽量少布线。

c、选择合理的接地点。

PCB多层板设计建议及实例说明

pcb多层板设计建议及实例说明

设计要求:

A、元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽);

B、无相邻平行布线层;

C、所有信号层尽可能与地平面相邻;

D、关键信号与地层相邻,不跨分割区。

四层板设计实例

PCB多层板设计建议及实例说明

方案1:在元件面下有一地平面,关键信号优先布在TOP层;至于层厚设置,有以下建议:

1、满足阻抗控制

2、芯板(GND到POWER)不宜过厚,以降低电源、地平面的分布阻抗;保证电源平面的去耦效果。

PCB多层板设计建议及实例说明

方案2:缺陷

1、电源、地相距过远,电源平面阻抗过大

2、电源、地平面由于元件焊盘等影响,极不完整 3: 由于参考面不完整,信号阻抗不连续

方案3:

同方案1类似,适用于主要器件在BOTTOM布局或关键信号在底层布线的情况。

6层板设计实例

PCB多层板设计建议及实例说明

方案1、减少了一个信号层,多了一个内电层,虽然可供布线的层面减少了,但是该方案解决了方案1和方案2共有的缺陷。 优点:

1、电源层和地线层紧密耦合。

2、每个信号层都与内电层直接相邻,与其他信号层均有有效的隔离,不易发生串扰。

3、Siganl_2(Inner_2)和两个内电层GND(Inner_1)和POWER(Inner_3)相邻,可以用来传输高速信号。两个内电层可以有效地屏蔽外界对Siganl_2(Inner_2)层的干扰和Siganl_2(Inner_2)对外界的干扰。

方案2、采用了4层信号层和2层内部电源/接地层,具有较多的信号层,有利于元器件之间的布线工作。

缺陷:

1、电源层和地线层分隔较远,没有充分耦合。

2、信号层Siganl_2(Inner_2)和Siganl_3(Inner_3)直接相邻,信号隔离性不好,容易发 生串扰。

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