PCB EMC设计中的PCB叠层结构
pcb结构堆叠技术
pcb结构堆叠技术摘要:1.Pcb结构堆叠技术简介2.Pcb结构堆叠技术的分类3.Pcb结构堆叠技术的优势4.Pcb结构堆叠技术在电子行业的应用5.我国在Pcb结构堆叠技术方面的研究和发展正文:PCB(Printed Circuit Board)结构堆叠技术是一种将电子元件固定在电路板上的技术。
这种技术可以通过将PCB堆叠在一起来增加电路板的复杂性和功能。
以下是有关PCB结构堆叠技术的详细信息。
PCB结构堆叠技术可以根据其堆叠方式和层数进行分类。
常见的分类包括:单面板、双面板、多层板、HDI板等。
单面板只有一层线路,元件直接焊接在铜层上;双面板有两层线路,元件焊接在顶层和底层;多层板有多层线路,每层都有不同的功能;HDI板则是一种高密度互连板,可以实现更复杂的电路连接。
PCB结构堆叠技术具有许多优势。
首先,它可以减少电路板的体积和重量,提高电子产品的便携性。
其次,堆叠技术可以增加电路板的层数,从而提高其集成度和性能。
此外,堆叠技术还有助于简化电子产品的制造过程,降低生产成本。
PCB结构堆叠技术在电子行业中得到了广泛应用,尤其是在通信、计算机、消费电子等领域。
例如,智能手机、平板电脑等便携式电子设备中都使用了堆叠技术,以实现更高的性能和更轻薄的设计。
我国在PCB结构堆叠技术方面取得了显著的研究成果和发展。
随着我国电子产业的快速发展,对PCB技术的需求不断增加。
为满足这一需求,我国加大了在PCB技术研究方面的投入,取得了一系列重要突破。
目前,我国在PCB 结构堆叠技术方面已具备国际竞争力,为国内外市场提供了大量高质量的PCB 产品。
总之,PCB结构堆叠技术在电子行业中具有广泛的应用前景。
PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构
PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构叠层设计层的排布原则和常用层叠结构在设计多层PCB板之前,设计者需要首先按照电路的规模、电路板的尺寸和电磁兼容()的要求来确定所采纳的电路板结构,也就是打算采纳4层,6层,还是更多层数的电路板。
确定层数之后,再确定内电层的放置位置以及如何在这些层上分布不同的信号。
这就是多层PCB层叠结构的挑选问题。
层叠结构是影响PCB板EMC性能的一个重要因素,也是抑制电磁干扰的一个重要手段。
本文介绍多层PCB板层叠结构的相关内容。
对于电源、地的层数以及信号层数确定后,它们之间的相对排布位置是每一个PCB工程师都不能回避的话题;层的排布普通原则:1、确定多层PCB板的层叠结构需要考虑较多的因素。
从布线方面来说,层数越多越利于布线,但是制板成本和难度也会随之增强。
对于生产厂家来说,层叠结构对称与否是PCB板创造时需要关注的焦点,所以层数的挑选需要考虑各方面的需求,以达到最佳的平衡。
对于有阅历的设计人员来说,在完成元器件的预布局后,会对PCB的布线瓶颈处举行重点分析。
结合其他工具分析电路板的布线密度;再综合有特别布线要求的信号线如差分线、敏感信号线等的数量和种类来确定信号层的层数;然后按照电源的种类、隔离和抗干扰的要求来确定内电层的数目。
这样,囫囵电路板的板层数目就基本确定了。
2、元件面下面(其次层)为地平面,提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面;敏感信号层应当与一个内电层相邻(内部电源/地层),利用内电层的大铜膜来为信号层提供屏蔽。
电路中的高速信号传输层应当是信号中间层,并且夹在两个内电层之间。
这样两个内电层的铜膜可以为高速信号传输提供电磁屏蔽,同时也能有效地将高速信号的辐射限制在两个内电层之间,不对外造成干扰。
3、全部信号层尽可能与地平面相邻;4、尽量避开两信号层挺直相邻;相邻的信号层之间简单引入串扰,从而导致电路功能失效。
在两信号层之间加入地平面可以有效地避开串扰。
pcb的叠层内缩规则
印制电路板(PCB)的叠层内缩规则印制电路板(PCB)作为电子设备中的关键部件,其设计与制造质量直接关系到电子产品的性能与可靠性。
在PCB设计中,叠层设计是一个至关重要的环节,而叠层内缩规则更是确保信号完整性、减少电磁干扰(EMI)以及提高制造良率的关键因素。
本文将详细探讨PCB叠层内缩规则的原理、应用及其实践中的注意事项。
一、叠层内缩规则的基本概念叠层内缩,顾名思义,是指在PCB的多层结构中,内层线路的图形相对于外层线路图形向内收缩的一种设计策略。
这种收缩不是随意的,而是根据信号的传输特性、板材的电气性能以及制造工艺的要求来确定的。
内缩的主要目的是减少信号在传输过程中的损耗和反射,同时避免由于层间对准误差导致的短路风险。
二、叠层内缩规则的原理1. 信号完整性考虑:高速信号在PCB上传输时,如果线路边缘不规整或存在突变,会引起信号的反射和辐射,导致信号质量下降。
通过内缩设计,可以使线路边缘更加平滑,减少信号的反射和辐射。
2. 电磁兼容性(EMC)考虑:电磁干扰是电子设备中普遍存在的问题。
内缩设计有助于减少层间信号的耦合,从而降低电磁干扰。
3. 制造工艺考虑:在PCB制造过程中,由于层间对准误差的存在,如果内外层线路完全对齐,可能会导致层间短路。
通过内缩设计,可以为制造误差提供一定的容差空间,提高制造良率。
三、叠层内缩规则的应用1. 内缩量的确定:内缩量的大小应根据信号的传输速率、板材的介电常数、线路宽度以及制造工艺的精度等因素来综合考虑。
一般来说,信号速率越高、板材介电常数越大、线路宽度越窄,所需的内缩量就越大。
2. 不同层级的内缩策略:在多层PCB设计中,不同层级可能需要采用不同的内缩策略。
例如,对于高速信号层,可能需要采用较大的内缩量以减少信号反射;而对于电源层或地层,内缩的需求可能相对较小。
3. 特殊结构的处理:在PCB设计中,经常会遇到一些特殊结构,如盲孔、埋孔等。
对于这些结构,内缩规则的应用需要特别注意。
PCB线路板常用阻抗设计及叠层结构
PCB线路板常用阻抗设计及叠层结构PCB线路板(Printed Circuit Board)是现代电子设备中常用的一种基础组件,用于支持和连接电子元件,实现电路功能。
在PCB设计过程中,阻抗是一个重要的设计参数,特别是在高频信号传输和高速数字信号传输中。
1.电源和地线:电源和地线通常被设计成具有低阻抗的结构,以确保稳定的电源供应和良好的信号接地。
在PCB布局中,电源和地线一般会采用较宽的铜箔,以降低电阻和电感。
2.信号线:对于高速数字信号和高频信号的传输,常常需要控制信号线的阻抗。
阻抗匹配可以提高信号传输的带宽和抗干扰能力。
常见的阻抗设计包括单端阻抗和差分阻抗。
单端线路一般采用50欧姆的阻抗,而差分线路一般采用90欧姆的阻抗。
3.地平面:在高速数字信号传输中,地平面既可以作为信号的返回路径,同时也可以帮助抑制信号的辐射和干扰。
为了保持地平面的阻抗一致性,通常会在地平面上布满大面积的铜箔,以降低电阻和电感。
5.间距和宽度:阻抗的大小与线路的宽度和间距密切相关。
调整线路的宽度和间距可以实现对阻抗的精确控制。
在设计过程中,可以使用专业的PCB设计工具进行阻抗仿真和优化,以满足设计需求。
对于PCB线路板的叠层结构,常见的设计包括以下几种:1. 单面板(Single Layer PCB):单面板是最简单的PCB结构,只有一层导电层,通常用于简单的电路或低成本的产品中。
2. 双面板(Double Layer PCB):双面板具有两层导电层,信号可以在两层之间进行传输。
双面板可以实现更复杂的电路布局和更高的密度,通常用于中等复杂度的产品。
3. 多层板(Multilayer PCB):多层板由内外多个导电层组成,其中通过绝缘层来隔离。
多层板可以实现更高的集成度和更复杂的布局,用于高速数字信号传输和复杂电路的设计。
4. 刚性-柔性板(Rigid-Flex PCB):刚性-柔性板结合了刚性电路板和柔性电路板的优势。
一到八层电路板的叠层设计方式
一到八层电路板的叠层设计方式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:一、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。
二、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。
PCB叠层结构参考即多层板叠层建议
PCB叠层结构参考即多层板叠层建议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;下面列出从两层板到十层板的叠层:一、单面PCB板和双面PCB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线路板的厚度乘以信号线的长度。
、四层板的叠层;推荐叠层方式:1. SIG —GND(PWR) —PWR (GND) —SIG ;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。
PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构
PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构
一、PCB叠层设计层的排布原则
1、符合设计要求
PCB的叠层设计层要符合系统的结构要求,如信号传输、控制线路、
电源线路等。
这些要求具体取决于系统的功能和特点,要根据系统的需求
做出具体的叠层设计。
2、选择合适的铜厚度
叠层的设计要根据系统的参数,如电源电压和负载,确定线路的电阻
和电容,并估算线路的截面积。
根据截面积和PCB板材的铜厚度,确定叠
层设计中适当的铜厚度。
3、信号传输需求
叠层的设计需要考虑信号传输的需求,包括信号传输的速度、范围和
灵敏度。
线路的长度、铜厚度和布线方式,均会影响信号的传输特性。
因此,在叠层设计中要充分考虑信号传输的需求,进行合理的设计。
4、传输功耗过大
在进行叠层设计时,要注意线路的连接方式,避免节点功耗过大,以
免引起线路内部温度升高,影响系统的稳定性和可靠性。
5、保证叠层间的绝缘性
在PCB的叠层设计中,要注意保证叠层间的绝缘性,避免接触和短路。
这不仅有利于线路的正常工作,也有助于降低功耗,提高系统性能。
1、4层PCB
4层 PCB(4 Layer PCB)是一种常见的PCB叠层结构。
PCB叠层结构知识多层板设计技巧
PCB叠层结构知识多层板设计技巧PCB(Printed Circuit Board)叠层结构是指将多个层(Layer)的电路板通过堆叠的方式组合在一起形成一个整体。
多层板设计技巧包括了布线规则、信号与电源分离、地电平整、阻抗控制等方面的知识。
下面将详细介绍PCB叠层结构知识和多层板设计技巧。
首先,关于PCB的叠层结构。
PCB的叠层结构可以根据电路设计的需要选择不同的层数,一般常见的有4层、6层、8层等不同层数的叠层结构。
叠层结构具有以下几个优点:1.紧凑性:叠层结构可以将电路板的整体尺寸缩小,提高电子产品的集成度。
2.信号完整性:通过在内层设置地电平、电源电平和信号层,可以有效减少信号串扰和引入的干扰,提高信号完整性。
3.电路效率:叠层结构可以实现电路的分区布局,提高电路的工作效率。
在进行多层板设计时,需要注意以下一些设计技巧:1.PCB分区:将电路板按照不同功能进行分区,将信号层、地电平、电源电平等布局在不同的分区内,以减小信号串扰和电磁干扰。
2.信号与电源分离:将高频信号与低频信号的电源层分离开来,以减小高频信号对低频信号的干扰。
3.地电平规划:在每一层中都设置地电平层,通过整体的地电平规划和细致的连接,可以有效减小信号引入的误差和电磁辐射。
4.阻抗控制:针对高频信号的传输需要控制信号线的阻抗,通过在叠层结构中选择合适的层间间距和层间介质常数,可以实现所需的阻抗匹配。
5.差分信号布线:对于差分信号,要注意将两条线平行布线,且长度相等,以减小信号的模式转换和串扰。
6.信号引线规划:信号引线的布线应尽量短且直,以减小传输延迟和信号失真。
7.确保电源稳定:多层板设计中,要保证各个层的电源电平稳定,避免因电源干扰导致的工作异常。
综上所述,PCB的叠层结构是一种优化电路设计的方法,可以提高电路性能和可靠性。
在进行多层板设计时,需要根据具体的电路要求选择合适的叠层结构,并采用相关的设计技巧,以确保电路板的性能达到设计目标。
多层PCB层叠结构
多层PCB层叠结构多层PCB层叠结构是指将多层电路板垂直堆叠在一起形成的复合结构。
每层电路板通过内层连接铜箔或盲孔连接进行互联,形成多层互联的电路板结构。
多层PCB层叠结构在电子产品中广泛应用,可以提供更高的集成度、更好的信号完整性和更好的电磁兼容性。
以下是对多层PCB层叠结构的详细介绍。
1.多层PCB层叠结构的形成在多层PCB层叠结构中,每一层电路板都通过内层连接铜箔或盲孔连接进行互联。
内层连接铜箔是涂覆在电路板表面的一层薄铜箔,用于互联内层电路板。
而盲孔连接是通过在电路板上钻孔并在钻孔内填充导电材料,实现不同层之间的互联。
通过这些互联方式,多层PCB层叠结构中的各层电路板可以实现信号的传输和电力的供应。
2.多层PCB层叠结构的优势-更高的集成度:多层PCB层叠结构可以将大量的电路布局在一个小尺寸的电路板上,提高了电子产品的集成度,降低了产品的体积和重量。
-更好的信号完整性:多层PCB层叠结构可以通过控制互联线的长度和层间电容来降低信号的传输延迟和传输损耗,提高信号的完整性和稳定性。
-更好的电磁兼容性:多层PCB层叠结构可以通过分层布局、层间隔绝、屏蔽层等措施来减少电磁干扰和串扰,提高产品的电磁兼容性。
-更高的可靠性:多层PCB层叠结构中的内层连接铜箔和盲孔连接可以提供更好的连接可靠性,降低连接线路的应力和故障率。
3.多层PCB层叠结构的设计考虑在设计多层PCB层叠结构时,需要考虑以下因素:-信号/电源分层:将不同类型的信号和电源分层布局在不同的层次,避免信号和电源之间的互相干扰。
-分层布局:在多层PCB层叠结构中,需要将布局相似或相关的电路放在相邻层,以便进行互联。
-地面层设置:在多层PCB层叠结构中,通常在每一层上设置一个地面层,用于减少电磁噪声和提供良好的地面引用。
-信号层与地面层的隔离:为了减少信号层和地面层之间的串扰,通常在它们之间设置一层隔离层。
-控制层间阻抗:在多层PCB层叠结构中,需要控制层间连接线的宽度和间距以满足特定的阻抗要求,以确保信号传输的完整性。
PCB阻抗设计及叠层结构设计
PCB阻抗设计及叠层结构设计前言随着信号传输速度的迅猛提高以及高频电路的广泛应用,对印刷电路板也提出了更高的要求。要得到完整、可靠、精确、无干扰、噪音的传输信号。就必须保证印刷电路板提供的电路性能保证信号在传输过程中不发生反射现象,信号完整,传输损耗低,起到匹配阻抗的作用。为了使信号,低失真﹑低干扰、低串音及消除电磁干扰EMI。阻抗设计在PCB设计中显得越来越重要。对我们而言,除了要保证PCB板的短、断路合格外,还要保证阻抗值在规定的范围内,只有这两方向都合格了印刷板才符合客户的要求。
牧泰莱电路技术有限公司作为快速响应市场的PCB制造服务商,在建厂以来我们就对阻抗进行了大量的研究和开发。并且该类产品已成为公司的特色产品,在pcb业界留下很好的口碑。随着“阻抗”的进一步扩展和延伸,我们作为专业的PCB制造服务商,为能向客户提供优质的产品和高质的服务,对该类PCB的合作方面做如下建议:对于PCB 的阻抗控制而言,其所涉及的面是比较广泛的,但在具体的加工和设计时我们一般控制主要四个因素:Er--介电常数H---介质厚度W---走线宽度T---走线厚度Er(介电常数)大多数板料选用FR-4,该种材料的Er特性为随着加载频率的不同而变化,一般情况下Er的分水岭默认为1GHZ(高频)。目前材料厂商能够承诺的指标<5.4(1MHz)根据实际加工的经验,在使用频率为1GHZ以下的其Er认为4.2左右1.5—2.0GHZ的使用频率其仍有下降的空间。故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。我们全部采用行业内最好的生益板料,其各项参数都比较稳定。
7628----4.5(全部为1GHz状态下)2116----4.21080----3.8H(介质层厚度)该因素对阻抗控制的影响最大,如对阻抗的精确度要求很高,则该部分的设计应力求精准 ,FR-4的H的组成是由各种半固化片组合而成的(包括内层芯板),常用的半固化片为:1080 厚度 0.075MM、3313厚度 0.09MM、2116 厚度 0.115MM、2116H厚度 0.12MM、7628 厚度 0.175MM、7628H厚度 0.18MM。在多层PCB中H一般有两类:A、内层芯板中H的厚度:虽然材料供应商所提供的板材中H的厚度也是由以上几种半固化片组合而成,但其在组合的过程中必然会考虑材料的特性,而绝非无条件的任意组合,因此板材的厚度就有了一定的约束,形成了一个相应的板料清单,同时H也有了一定的限制。如 0.18mm 1/1 OZ的芯板为: 2116如 0.5mm 1/1 OZ的芯板为:7628*2+1080……B、多层板中压合部分的H的厚度:其方法基本上与A相同但需注意层压中由于填胶的损失。举例:如GROUND~GROUND 或POWER~POWER之间用半固化片进行填充,因GROUND、POWER在制作内层的过程中铜箔被蚀刻掉的部分很少,则半固化片中树脂对该区的填充会很少,则半固化片的厚度损失会很少。反之如SIGNAL~SIGNAL之间用半固化片进行填充SIGNAL在制作内层的过程中铜箔被蚀刻掉的部分较多,则半固化片的厚度损失会很大。因此理论上的计算厚度与实际操作过程所形成的实际厚度会有差异。故建议设计时对该因素应予以充分的考虑。同时我们在市场部资料审核的岗位也有专人对此通过工具进行计算和校正。W(设计线宽)该因素一般情况下是由客户决定的。但在设计时应充分考虑线宽对该阻抗值的匹配,即为达到该阻抗值在一定的介质厚度H、介电常数Er和使用频率等条件下线宽的使用是有一定的限制的,并且还需考虑厂商可制造性。当然阻抗控制不仅仅是上述这些因素,上面所提的只是比较而言影响度较大的几个因素,也只是局限于从PCB的制造厂商的角度来看待该问题的。以下是我们公司在PCB实际生产加工过程中,总结出来的一些PCB板的结构示例。
电子电路板层叠有什么讲究?没设计好,EMC一大堆问题,来看看
电子电路板层叠有什么讲究?没设计好,EMC一大堆问题,来看看介绍PCB层叠是决定产品EMC性能的一个重要因素。
良好的层叠可以非常有效地减少来自PCB环路的辐射(差模发射),以及连接到板上的电缆的辐射(共模发射)。
另一方面,一个不好的层叠可以大大增加这两种机制的辐射。
对于板层叠的考虑,有四个因素是很重要的:1、层数;2、使用的层的数量和类型(电源和/或地面);3、层的排列秩序或顺序;4、层间的间隔。
通常只考虑到层数。
在许多情况下,其他三个因素同样重要,第四项有时甚至不为PCB设计者所知。
在决定层数时,应考虑以下几点:1、布线的信号数量和成本;2、频率;3、产品是否必须符合Class A或Class B发射要求?4 、PCB是在屏蔽机壳或非屏蔽机壳中;5 、设计团队的EMC工程专业知识。
通常只考虑第一项。
实际上,所有项目都是至关重要的,应当平等地加以考虑。
如果要以最少的时间和最低的成本实现优化设计,最后一项就特别重要,不应忽视。
使用接地和/或电源平面的多层板相比两层板提供了显著的辐射发射减少。
通常使用的经验法则是四层板产生的辐射比两层板少15dB,所有其他因素都是相等的。
有平面的板比没有平面的板要好得多,原因如下:1.它们允许信号以微带线(或带状线)的结构进行布线。
这些结构是被控制的阻抗传输线,比在两层板上使用的随机走线的辐射要小得多;2,接地平面显著降低了地面阻抗(因此也降低了地面噪声)。
虽然在20-25MHz的无屏蔽外壳中成功地使用了两层板,但这些情况是例外,而不是规则。
在大约10-15MHz以上,通常应该考虑多层板。
当使用多层板时,您应该尝试实现五个目标。
它们是:1、信号层应始终与平面相邻;2、信号层应紧密耦合(接近)到其相邻的平面;3、电源平面和地平面应该紧密地结合在一起;4、高速信号应埋在两个平面之间走线,平面就能起到屏蔽作用,并能抑制高速印制线的辐射;5、多个接地平面有很多优势,因为它们将降低电路板的接地(参考平面)阻抗,减少共模辐射。
PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构
PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构PCB(Printed Circuit Board)叠层设计是指在PCB板上合理地布局和堆叠不同层的电路板,以满足电路功能和性能要求的技术。
叠层设计不仅涉及到电路布线的密度和走线规则,还涉及到信号传输、电磁兼容和散热等因素。
在进行PCB叠层设计时,需要考虑以下几个原则:1.信号分类:根据电路板上的信号类型,将信号分类到不同的层,以便优化布局和提高信号的完整性。
2.电源和地层布局:将电源和地层布置在电路板的内层,并尽量使用连续的电源和地平面,以确保稳定的供电和减少信号噪声。
3.分析和隔离敏感信号:将敏感信号和高速信号分离并在不同的层上布置,以避免信号相互干扰。
4.电磁兼容性:在叠层设计中,需要考虑电磁兼容性问题,通过合理地堆叠层,减少信号层之间的串扰和辐射。
5.散热:在叠层设计中,需要考虑电路板散热问题,将散热层布置在适当的位置,以提高散热效果。
常用的PCB层叠结构有以下几种:1.单层结构:最简单、最常见的层叠结构,只有一层的电路板。
适用于简单的电路设计,成本低,但信号干扰较大,布线规则受限。
2.双层结构:由两层电路板组成,上层布置信号层,下层布置电源和地层。
适用于较复杂的电路设计,信号传输性能较好,但布线密度有限。
3.四层结构:由四层电路板组成,上下各一层信号层,中间两层为电源和地层。
适用于中等复杂度的电路,具有良好的抗干扰性和信号完整性。
4.六层结构:由六层电路板组成,与四层结构类似,但在两个信号层之间增加了一层作为地层。
适用于复杂的电路设计,更好地隔离信号层和提高信号完整性。
5.多层结构:由六层以上的电路板组成,可根据实际需要增加信号层、电源层和地层。
适用于超高密度和复杂的电路设计,但成本较高。
以上是常用的PCB层叠结构,实际应用还需要根据具体的设计要求和成本考虑进行选择。
正确的叠层设计可以提高电路的性能和可靠性,减少信号干扰和电磁辐射。
多层PCB层叠结构
多层PCB层叠结构
1. 四层板经典结构:
TOP-------------Singnal顶层信号层
Inner1----------GND内电层
Inner2----------POWER内电层
BOTTOM----------Singnal2底层信号层
这种结构适用于:顶层信号层完成大部分布线,底层信号层少量布线;元件放置在顶层
这种结构好处:内电层GND 与内电层Power 紧邻,能实现较好的耦合每层信号层紧邻内电层信号层间隔大,不会产生较大干扰
注意:在底层【Bottom Layer】信号线较少的一层铺设大面积的地网络铜膜。
使之与内电层电源良好耦合!
2. 六层板层叠结构:
TOP------------------------Single1信号层1
Inner1---------------------GND内电层地
Inner2---------------------Single2信号层2
Inner3---------------------Power内电层电源
Inner4---------------------GND内电层地
Bottom---------------------Single3信号层3
三层内电层,三层信号层
优点:(1)电源与地层耦合,
(2)每个信号层与内电层相邻,没有直接相邻的信号层
(3)高速信号线布设在Inner2层,可以在内电层的有效屏蔽下运作
这是六层板常用结构!。
四层PCB电路板叠层设计方案
四层PCB电路板叠层设计方案
设计四层PCB电路板时,叠层一般理论上来,可以有三个方案:方案一,1个电源层,1个地层和2个信号层,分别是这样排列:TOP(信号层), L2(地层),L3(电源层),BOT(信号层)。
方案二,1个电源层,1个地层和2个信号层,分别是这样排列:TOP(电源层), L2(信号层),L3(信号层),BOT(地层)。
方案三,1个电源层,1个地层和2个信号层,分别是这样排列:TOP(信号层), L2(电源层),L3(地层),BOT(信号层)。
这三种方案的优缺点:
方案一,此方案四层 PCB 的主叠层设计方案,在元件面下有一地平面,关键信号优选布TOP 层;至于层厚设置,有以下建议:
满足阻抗控制芯板(GND 到 POWER)不宜过厚,以降低电源、地平面的分布阻抗;保证电源平面的去藕效果。
方案二,主要为了达到一定的屏蔽效果,把电源、地平面放在 TOP 、BOTTOM 层,但是此方案要达到理想的屏蔽效果,至少存在以下缺陷:1、电源、地相距过远,电源平面阻抗较大。
2、电源、地平面由于元件焊盘等影响,极不完整。
由于参考面不完整,信号阻抗不连续,实际上,由于大量采用表贴器件,对于器件越来越密的情况下,本方案的电源、地几乎无法作为完整的参考平面,预期的屏蔽效果很难实现;方案二使用范围有限。但在个别单板中,方案二不失为最佳层设置方案。
方案三:此方案同方案 1 类似,适用于主要器件在 BOTTOM 布局或关键信号底层布线的情况;。
PCB的EMC设计之常见的PCB叠层结构
PCB的EMC设计之常见的PCB叠层结构MCU开发加油站·来源:未知·作者:李倩· 2018-03-30 16:05 · 9100次阅读一、电源平面和地平面要满足20H规则二、当电源层、底层数及信号的走线层数确定后,为使PCB具有良好的EMC性能它们之间的相对排布位置基本要求如下:元器件层下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层及为顶层布线提供参考平面。
所有信号层尽可能与地平面相邻尽量避免两信号层走线相邻。
如果无法避免,应加大相邻信号层的走线间距,是两层信号线走线在上下位置呈垂直走线状态主电源尽可能与其对应地相邻,并尽可能减小电源和地平面之间的距离,以小于5mil为优,最好不要超过10mil兼顾层压结构的对称叠层还要兼顾PCB制造工艺和控制PCB的翘曲度。
通常民用产品采用IPC_II标准,要求PCB的翘曲度要小于0.75%。
采用偶数层结构。
三、常见的PCB叠层结构1、四层板的叠层结构:TOP、GND02、PWR03、BOTTOM;(TOP层下面有完整的地平面为最优布线层,关键信号应该优先布置在该层。
电源平面和地平面的距离不宜过厚最好不超过5mil)TOP、PWR02、GND03、BOTTOM;(此方案和方案a类似)GND01、S02、S03、GND04/PWR04(为达到一定的屏蔽效果,有时采用此方案)2、六层板的叠层结构TOP、GND02、S03、PWR04、GND05、BOTTOM(此方案是业界主推的6层PCB的叠层设计方案,有3个布线层,一个电源平面,2个地平面。
第4、5层之间的厚度要尽可能小弟3层是最佳布线层,告诉信号和高风险信号优先布置在该层)TOP、GND02、S03、S04、PWR05、BOTTOM (当需要的布线层数多,对成本要求苛刻时可以采用此方案。
该方案中S03是最优布线层)TOP、S02、GND03、PWR04、S05、BOTTOM(第3、4层之间芯板的厚度尽量小使电源阻抗较低,第1、2层要交叉走线,第5、6层要交叉走线靠近地平面的S02是最优布线层)3、八层板的叠层结构TOP、GND02、S03、GND04、PWR05、S06、GND07、BOTTOM(业界主推的叠层方案,S03是最优布线层)TOP、GND02、S03、PWR1_04、GND05、S06、PWR2_07、BOTTOM(此方案试用于电源种类多,采用一个电源平面无法满足PCB 供电需求的情况、PCB电源有交叉的情况;第3层和第6层是最佳布线层)TOP、GND1_02、S03、S04、PWR05、GND2_07、BOTTOM(此叠层结构电源平面和地平面的去耦效果很差,一般应用在布线层数要求较多且成本控制严格的设计中,如消费类平板;第2层和第6层是较好布线层,一般在平板类设计时,DDR及其他高速类的信号根据信号性质分类后布置在TOP层、第3层、第6层、第8层;叠层设计时应加大第3、4层的距离并交叉走线)4、十层板的叠层结构TOP、GND1_02、S03、S04、GND2_05、PWR06、S07、S08、GND3_09、BOTTOM(单一电源平面的方案优先采用此叠层方案) TOP、GND1_02、S03、S04、PWR1_05、GND2_06、S07、S08、PWR2_09、BOTTOM(3、7层是最佳布线层)TOP、GND1_02、S03、GND2_04、PWR1_05、PWR2_06、GND3_07、S08、GND4_09、BOTTOM(在成本要求不高,EMC要求指标高且必须双电源平面供电要求情况下建议采用此方案;3、8层是最优布线层,可以适当加大5、6层两个电源平面的距离)。
pcb叠层设计原则
pcb叠层设计原则1 PCB叠层设计原则PCB(印制电路板)叠层设计是一种复杂的多层结构,它具有良好的电磁屏蔽性能和散热性能。
为了有效的设计PCB叠层结构,需要掌握一些原则和重要的设计技巧。
1 符合EMC要求电磁兼容(EMC)要求是设计师经常需要考虑的重要问题,这是由于外部高频电磁场引起的射频干扰(RFI)和无线电技术所产生的干扰。
要求板设计具备EMC水平,一般采取的措施是合适的布局,使用低通滤波网络,使用EMI导体等,对敏感信号进行屏蔽并平衡电流,以减少RFI和EMI的发射。
2 电流性能电流性能是保证高效电流流动的设计技术,它考虑了板上跟踪宽度,电源网络,连接桥接,地线优化以及其他板上电流流动的设计要素。
正确的电流设计有助于数字控制器和常规回路部件之间或在多个电路和每层之间共享更电流,有效降低板上电阻,从而提高板上电电路的整体性能。
3 连接性能连接性是指将多个电路连接起来或与外部设备进行连接的功能。
它考虑板上信号的传输,包括接线布线,针能连接,插件,带护套连接,板对板连接,低通滤波网络,阻抗补偿和连接等。
一般来说,板上信号的传输要求使用针连接,以防止外部电磁干扰,同时带来传输信号的可靠性。
4 其他考虑除了上面提到的原则外,在设计PCB叠层结构时,还需要考虑布局的视觉外观,减小热量对组件的影响,对噪音的抑制以及连接器,可靠性和安全性等。
在此过程中,本身使用的应是环保材料,以及按要求进行工装制作。
总之,PCB叠层设计决定了叠层中每一个电路的整体性能,因此,在进行叠层设计之前,必须根据不同要求确定每一层的电子连接配置,确保设计满足严格的EMC,电流和连接性等要求。
PCB四层板典型叠层方法与板厚控制
PCB四层板典型叠层方法与板厚控制四层板是一种常见的印制电路板(PCB)类型,其内部有四层铜箔,分别是两层信号层、一层地平面层和一层电源层。
这种叠层结构能够提供更好的电磁兼容性(EMC)和信号完整性,适用于较复杂的电路设计。
在设计四层板时,需要考虑叠层方法和板厚控制,以确保电路板的性能和可靠性。
一、四层板典型叠层方法1.信号层-地平面层-电源层-信号层叠层方法:这是最常见的四层板叠层方法。
信号层分布在两个对称层,地平面层用于提供地平面,电源层用于提供电源。
这种叠层方法可以减少信号层之间的干扰,并提供良好的电源和地平面。
2.信号层-电源层-地平面层-信号层叠层方法:这种叠层方法与第一种方法相似,只是地平面层和电源层的顺序颠倒。
这种叠层方法较少使用,但在一些特殊情况下可能会有特定要求。
3.隔层地平面层的叠层方法:在一些高频应用中,需要在信号层之间插入地平面层,以提供更好的环境屏蔽和电磁兼容性。
这种叠层方法可以减少信号层之间的互相干扰,并提供更好的信号完整性。
二、板厚控制在四层板设计中,板厚控制至关重要,常见的四层板标准厚度为1.6mm。
以下是一些常见的板厚控制要求:1.信号层和电源层铜箔厚度:通常,信号层和电源层的铜箔厚度相同,常用的铜箔厚度有1oz(约35um)和2oz(约70um)。
选择合适的铜箔厚度可以满足电流要求,并提供足够的导电性。
2.地平面层铜箔厚度:地平面层的铜箔厚度通常要比信号层和电源层的铜箔厚度大,以提供更好的导电性和地平面。
3.内层铜箔厚度:内层铜箔厚度一般与信号层和电源层的铜箔厚度相同,用于提供信号层之间的连接。
4.外层厚度:除了铜箔层之外,四层板还包括外层的基材。
通常,外层基材的厚度为0.1mm至0.2mm,可以根据需要进行选择。
5.高频应用板厚控制:对于高频应用,板厚控制更为严格。
通常要求板厚公差小于±5%。
在设计和制造过程中需要更加注意,以避免高频信号的传输损耗。
PCB设计中叠层结构的设计建议
PCB设计中层叠结构的设计建议:
1、PCB叠层方式推荐为Foil叠法
2、尽可能减少PP片和CORE型号及种类在同一层叠中的使用(每层介质不超过3张PP 叠层)
3、两层之间PP介质厚度不要超过21MIL(厚的PP介质加工困难,一般会增加一个芯板导致实际叠层数量的增加从而额外增加加工成本)
4、PCB外层(Top、Bottom层)一般选用0.5OZ厚度铜箔、内层一般选用1OZ厚度铜箔
说明:一般根据电流大小和走线粗细决定铜箔厚度,如电源板一般使用2-3OZ铜箔,普通信号板一般选择1OZ的铜箔,走线较细的情况还可能会使用1/3QZ铜箔以提高良品率;同时避免在内层使用两面铜箔厚度不一致的芯板。
5、PCB板布线层和平面层的分布,要求从PCB板层叠的中心线上下对称(包括层数,离中心线距离,布线层铜厚等参数)
说明:PCB叠法需采用对称设计,对称设计指绝缘层厚度、半固化片类别、铜箔厚度、图形分布类型(大铜箔层、线路层)尽量相对于PCB的中心线对称。
6、线宽及介质厚度设计需要留有充分余量,避免余量不足产生SI等设计问题
PCB的层叠由电源层、地层和信号层组成。
信号层顾名思义就是信号线的布线层。
电源层、地层有时被统称为平面层。
在少量PCB设计中,采用了在电源地平面层布线或者在布线层走电源、地网络的情况,对于这种混合类型的层面设计统一称为信号层。
下图为6层的典型层叠示意图快点PCB学院。
[整理版]pcb叠层结构常识
pcb叠层结构知识(汇总)2011-11-16 13:58:14标签:休闲多层板职场随着高速电路的不断涌现,PCB板的复杂度也越来越高,为了避免电气因素的干扰,信号层和电源层必须分离,所以就牵涉到多层PCB 的设计。
在多层板的设计中,对于叠层的安排显得尤为重要。
一个好的叠层设计方案将会大大减小EMI及串扰的影响,在下面的讨论中,我们将具体分析叠层设计如何影响高速电路的电气性能。
一.多层板和铺铜层(Plane)多层板在设计中和普通的PCB板相比,除了添加了必要的信号走线层之外,最重要的是安排了独立的电源和地层(铺铜层)。
在高速数字电路系统中,使用电源和地层来代替以前的电源和地总线的优点主要在于:1.为数字信号的变换提供一个稳定的参考电压。
2.均匀地将电源同时加在每个逻辑器件上3.有效地抑制信号之间的串扰原因在于,使用大面积铺铜作为电源和地层大大减小了电源和地的电阻,使得电源层上的电压很均匀平稳,而且可以保证每根信号线都有很近的地平面相对应,这同时减小了信号线的特征阻抗,对有效地较少串扰也非常有利。
所以,对于某些高端的高速电路设计,已经明确规定一定要使用6层(或以上的)的叠层方案,如Intel对PC133内存模块PCB板的要求。
这主要就是考虑到多层板在电气特性,以及对电磁辐射的抑制,甚至在抵抗物理机械损伤的能力上都明显优于低层数的PCB板。
如果从成本的因素考虑,也并不是层数越多价格越贵,因为PCB板的成本除了和层数有关外,还和单位面积走线的密度有关,在降低了层数后,走线的空间必然减小,从而增大了走线的密度,甚至不得不通过减小线宽,缩短间距来达到设计要求,往往这些造成的成本增加反而有可能会超过减少叠层而降低的成本,再加上电气性能的变差,这种做法经常会适得其反。
所以对于设计者来说,一定要做到全方面的考虑。
二.高频下地平面层对信号的影响如果我们将PCB的微带布线作为一个传输线模型来看,那么地平面层也可以看成是传输线的一部分,这里可以用“回路”的概念来代替“地”的概念,地铺铜层其实是信号线的回流通路。
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一、电源平面和地平面要满足20H规则
二、当电源层、底层数及信号的走线层数确定后,为使PCB具有良好的EMC性能它们之间的相对排布位置基本要求如下:
元器件层下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层及为顶层布线提供参考平面。
所有信号层尽可能与地平面相邻
尽量避免两信号层走线相邻。
如果无法避免,应加大相邻信号层的走线间距,是两层信号线走线在上下位置呈垂直走线状态
主电源尽可能与其对应地相邻,并尽可能减小电源和地平面之间的距离,以小于5mil为优,最好不要超过10mil
兼顾层压结构的对称叠层还要兼顾PCB制造工艺和控制PCB的翘曲度。
通常民用产品采用IPC_II标准,要求PCB的翘曲度要小于0.75%。
采用偶数层结构。
三、常见的PCB叠层结构
1、四层板的叠层结构:
TOP、GND02、PWR03、BOTTOM;(TOP层下面有完整的地平面为最优布线层,关键信号应该优先布置在该层。
电源平面和地平面的距离不宜过厚最好不超过5mil)
TOP、PWR02、GND03、BOTTOM;(此方案和方案a类似)
GND01、S02、S03、GND04/PWR04(为达到一定的屏蔽效果,有时采用此方案)
2、六层板的叠层结构
TOP、GND02、S03、PWR04、GND05、BOTTOM(此方案是业界主推的6层PCB的叠层设计方案,有3个布线层,一个电源平面,2个地平面。
第4、5层之间的厚度要尽可能小弟3层是最佳布线层,告诉信号和高风险信号优先布置在该层)
TOP、GND02、S03、S04、PWR05、BOTTOM (当需要的布线层数多,对成本要求苛刻时可以采用此方案。
该方案中S03是最优布线层)
TOP、S02、GND03、PWR04、S05、BOTTOM(第3、4层之间芯板的厚度尽量小使电源阻抗较低,第1、2层要交叉走线,第5、6层要交叉走线靠近地平面的S02是最优布线层)
3、八层板的叠层结构
TOP、GND02、S03、GND04、PWR05、S06、GND07、BOTTOM(业界主推的叠层方案,S03是最优布线层)
TOP、GND02、S03、PWR1_04、GND05、S06、PWR2_07、BOTTOM(此方案试用于电源种类多,采用一个电源平面无法满足PCB供电需求的情况、PCB电源有交叉的情况;第3层和第6层是最佳布线层) TOP、GND1_02、S03、S04、PWR05、GND2_07、BOTTOM(此叠层结构电源平面和地平面的去耦效果很差,一般应用在布线层数要求较多且成本控制严格的设计中,如消费类平板;第2层和第6层是较好布线层,一般在平板类设计时,DDR及其他高速类的信号根据信号性质分类后布置在TOP层、第3层、第6层、第8层;叠层设计时应加大第3、4层的距离并交叉走线)
4、十层板的叠层结构
TOP、GND1_02、S03、S04、GND2_05、PWR06、S07、S08、GND3_09、BOTTOM(单一电源平面的方案优先采用此叠层方案)
TOP、GND1_02、S03、S04、PWR1_05、GND2_06、S07、S08、PWR2_09、BOTTOM(3、7层是最佳布线层) TOP、GND1_02、S03、GND2_04、PWR1_05、PWR2_06、GND3_07、S08、GND4_09、BOTTOM(在成本要求不高,EMC要求指标高且必须双电源平面供电要求情况下建议采用此方案;3、8层是最优布线层,可以适当加大5、6层两个电源平面的距离)。