設(shè)計多層板時的重要注意事項

除了大多數(shù)印刷電路板（PCB）設(shè)計軟件提供的常規(guī)設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）以及設(shè)計PCB時必須遵循的各種標準外，還有其他一些重要的考慮因素適用于設(shè)計過程。除非首先對PCB進行適當?shù)脑O(shè)計，否則最終會出現(xiàn)問題。這些注意事項雖然不完整，但可以總結(jié)如下：

l定義PCB疊層

l介紹合適的通孔類型

l制定突圍策略

l檢查信號完整性

l檢查電源完整性

定義PCB疊層

這是設(shè)計多層板中最重要的步驟。隨著電路板成本的增加與層數(shù)成正比，在開始時指定堆疊非常重要，因為這定義了PCB的最佳層數(shù)。這也有助于設(shè)計者/工程師在各個層上建立特征阻抗。在實際實踐中，定義PCB疊層/層數(shù)通常是在制造過程中做出的折衷，設(shè)計者/工程師便會通過這些過程來實現(xiàn)所需的可靠性，成本目標和良率。為了使設(shè)計人員了解PCB的堆疊方式，有必要讓他們知道制造商如何構(gòu)建多層PCB。

所有多層板均由面板形式的芯，預(yù)浸料和銅箔組成。核心本質(zhì)上是雙面PCB。它由兩面預(yù)先粘合有銅箔的剛性基礎(chǔ)層壓板組成。制造多層PCB時，制造商應(yīng)在芯的每一側(cè)放置一層或多層預(yù)浸料，然后每層再鋪一層銅箔。

在實踐中，設(shè)計人員從計算機上的PCB設(shè)計軟件生成Gerber文件，每層具有一組圖案，而鉆取文件則包含該層中所有孔的詳細信息。制造商首先對芯埋孔（如果需要）進行鉆孔，然后對其進行電鍍。下一步涉及根據(jù)最內(nèi)層的圖案進行圖像轉(zhuǎn)印，并在芯的兩側(cè)蝕刻銅箔。通常對銅圖案進行化學(xué)涂層處理，以使其適合于與后續(xù)層的粘合。

預(yù)浸料是用未固化的樹脂對玻璃纖維布進行預(yù)浸（預(yù)浸）而形成的。對于額外的層，PCB制造商使用壓力和熱量將銅箔和預(yù)浸料片粘合到成品芯上。該過程將預(yù)浸料中的樹脂固化，同時將面板粘合在一起。然后，使用深度控制的鉆孔機在構(gòu)建體兩側(cè)的銅箔上鉆孔以形成盲孔，然后對孔進行電鍍。然后將兩層的銅圖案圖像轉(zhuǎn)移到面板上，并對側(cè)面進行蝕刻。對所有后續(xù)層重復(fù)此過程。

一旦電路板的所有層都建立起來，最外面的銅層也將接受相同的鉆孔處理，包括盲孔和通孔，電鍍，圖像轉(zhuǎn)印以及后續(xù)蝕刻。在最外層上應(yīng)用了綠色掩模，以防止在焊接過程中發(fā)生意外短路，而絲網(wǎng)印刷的應(yīng)用有助于組件的安裝。然后，根據(jù)客戶要求對所有裸露的可焊銅焊盤進行拋光處理。最后，布線機將各個板與面板分開，并將PCB切割成所需的形狀和尺寸。

介紹合適的通孔類型

在PCB上有多層時，它們之間必須有某種連接方式。設(shè)計人員使用各種類型的鍍通孔來互連多層和組件上的電路。通常，這些是直通，埋入，盲孔和微型通孔，并且每個都有自己的功能。顧名思義，通孔提供了一種用于安裝帶引線組件的方法。這些孔貫穿整個堆棧，并將最頂層的電路連接到底層的電路，并將其連接到中間的任何其他層。

在PCB的兩個表面上都看不到埋孔，因為它們主要連接除頂層和底層之外的內(nèi)層電路。盲孔將最外層的電路連接到任何內(nèi)層的電路。因此，盲孔僅在最外層的任何一層上可見。

諸如球柵陣列（BGA）等高度集成的封裝的推出，以及現(xiàn)代電子產(chǎn)品輪廓的縮小，也減少了PCB的可用空間。為了在有限的空間內(nèi)封裝更多電路，設(shè)計人員現(xiàn)在使用微通孔。這些是直徑極小的通孔，通常被放置在焊盤和走線上，從而為設(shè)計人員提供了更多空間來布線。放置在焊盤或走線上的通孔是電鍍的，通常用銅填充和覆蓋。

設(shè)計人員應(yīng)確保選擇的過孔具有所需的載流能力。他們可以并聯(lián)其他通孔以建立必要的大電流路徑。

制定突圍策略

設(shè)計人員必須確保有可能在當今非常普遍的高引腳數(shù)集成電路上進行信號分配和布線，因為這也會影響PCB的堆疊。這可能需要大量使用深入堆棧中的微通孔和焊盤內(nèi)通孔。定義堆棧后，設(shè)計人員必須決定要用于電路板的布線策略-基于層的分組，傳統(tǒng)的East，West，North和South或混合樣式。

檢查信號完整性

這是設(shè)計好的PCB的重要部分。工程師通常會考慮諸如軌道長度，特性阻抗以及信號在它們上的上升和下降時間之類的問題。他或她還將考慮駕駛員的驅(qū)動力以及由于終止而導(dǎo)致的壓擺率。為了確保最佳性能，布局前和布局后信號完整性仿真非常有用，對串擾預(yù)算的考慮也是如此。

檢查電源完整性

現(xiàn)代高性能設(shè)備，尤其是ASIC和FPGA，通常在低電壓下工作，但需要大電流。因此，對配電網(wǎng)絡(luò)及其在多層板上的靜態(tài)和動態(tài)性能的考慮具有更大的意義，并且在堆疊中定義電源層和接地層對于表征這種性能很重要。電源層和接地層相對于信號層的放置也會影響信號的完整性，特別是對于攜帶高頻或高速信號的走線而言。

結(jié)論

以上內(nèi)容并不一定涵蓋所有類型的多層PCB設(shè)計的所有方面，而僅是提供一個良好起點的最重要的多層PCB。例如，用于電源電路的多層PCB的設(shè)計人員必須考慮更寬的走線，以承受更高的電流，將內(nèi)層用作控制接地，并使電源和控制接地保持分開。

同樣，用于混合信號電路的多層板的設(shè)計人員必須考慮保護模擬接地免受噪聲影響，并使數(shù)字接地與模擬接地分開。

最后，多層PCB設(shè)計人員應(yīng)考慮兩個非常重要的方面。首先，他們應(yīng)該與具有該領(lǐng)域公認能力的PCB制造商合作。其次，設(shè)計人員應(yīng)與PCB供應(yīng)商保持聯(lián)系，以確保他們提出的設(shè)計是可制造的。