高速電路板設計的電路板層堆棧注意事項

只有使用正確的PCB疊層進(jìn)行構建，高速設計才能成功運行。您的疊層必須正確布置電源和接地層，為信號分配足夠的層，并且所有材料組和銅選擇均能以適當的規模和成本制造。如果設計人員能夠獲得正確的疊層，那么在確保信號完整性的情況下布線(xiàn)就會(huì )容易得多，并且可以抑制或防止許多更簡(jiǎn)單的EMI問(wèn)題。

只有使用正確的PCB疊層進(jìn)行構建，高速設計才能成功運行。您的疊層必須正確布置電源和接地層，為信號分配足夠的層，并且所有材料組和銅選擇均能以適當的規模和成本制造。如果設計人員能夠獲得正確的疊層，那么在確保信號完整性的情況下布線(xiàn)就會(huì )容易得多，并且可以抑制或防止許多更簡(jiǎn)單的EMI問(wèn)題。
為了幫助設計人員更快地設計和構建支持所需布線(xiàn)和信號完整性的高速疊層，我們?yōu)椴煌?lèi)別的高速疊層編譯了重要資源。
低層數疊層
更簡(jiǎn)單的高速PCB將從4層電路板開(kāi)始。我堅定認為，2層電路板不應該用于支持阻抗控制的高速數字接口的設計，因為其無(wú)法保證信號完整性或噪聲控制。任何設計專(zhuān)業(yè)人士均認同這一點(diǎn)。
可以支持高速信號的三種主要類(lèi)型的4層PCB疊層如下所示。在這些疊層中，選項1可以說(shuō)是最佳選擇，因為它提供了最大的布線(xiàn)靈活性，并且可以用作雙面電路板。選項2也可用于雙面放置，但它限制了信號的布線(xiàn)位置，因為內層可能存在串擾。選項3適用于有高功率需求，但只能在一層上布線(xiàn)高速信號；被動(dòng)元件或機械元件仍可以放置在背面層上。
·  詳細了解雙面PCB的最佳4層疊層選項

可支持高速布線(xiàn)的4層PCB疊層示例
如果需要將低速信號放入內層等更高的信號數，則下一步是將選項1擴展到更高的層數。這將從一個(gè)6層疊層開(kāi)始，其中一個(gè)專(zhuān)用電源層和一個(gè)信號層被添加到上面選項1所示的疊層中。此疊層之所以有用，有兩個(gè)原因：
·  表層適用于受控阻抗高速接口
·  內層可以支持大多數較慢的接口或控制信號
·  電源層可以分成多個(gè)大電源軌以支持不同的核心電壓電平
可以使用相同的步驟將疊層擴展到具有高速信號的8層或更多層；下一節將討論這種類(lèi)型的PCB疊層。
·  詳細了解可支持高速PCB的6層PCB疊層
適中層數
在某些時(shí)候，電路板疊層會(huì )變得非常厚，以至于PCB的總厚度會(huì )大于標準值。就制造方面而言，這不是問(wèn)題；標準層壓過(guò)程可以處理超出標準厚度值并達到數毫米厚度的板。如果您的目標是薄板，那么您將需要更薄的層；選項是增強型PTFE層壓板（將在下文討論）或直接轉向HDI過(guò)程。
適中層數的電路板（約8層以上）往往會(huì )將多個(gè)平面層分配給電源，并具有額外的信號層。對于適中層數的電路板，很少會(huì )有簡(jiǎn)單的指南可以幫助抑制EMI并確保電源完整性：
·  只要信號不參考該平面層，就可以將電源層分成多個(gè)軌道
·  如果有多個(gè)電源平面，不要將電源平面堆疊在相鄰的層上，而是用一個(gè)GND層將其分開(kāi)
·  將快速信號放在兩個(gè)GND平面之間的內層上，不要將其參考有任何拆分的電源平面
·  僅將表層用于快速微帶線(xiàn)，可以使用一些電源布線(xiàn)（如有需要），也可以使用一些GND灌注（如有需要）
這些指南可能會(huì )導致您在設計中添加幾個(gè)額外的層，但優(yōu)勢是噪聲控制、電源完整性和信號完整性要好得多。

將層分組到更高層數的策略
更多高級疊層
在高速PCB設計的背景下，“更先進(jìn)”的想法可能意味著(zhù)很多事情。在高速數字設計中，它在層選擇和排列方面可能有兩種可能的含義：
·  支持HDI布線(xiàn)的薄層
·  層數過(guò)高會(huì )迫使使用薄層
·  在多層的細間距BGA中進(jìn)行布線(xiàn)（但不一定要用HDI）
換句話(huà)說(shuō)，您可以擁有非常薄的信號層（例如4密耳）和低層數的玻璃增強型FR4，或者您可以擁有非常高的層數，從而迫使采用薄層和可能的替代材料。
這些PCB高速疊層設計的考量重點(diǎn)是元件所需的線(xiàn)寬和可制造性，而不僅僅是疊層的Dk和Df值。在某些情況下，信號層需要使用低Dk、低Df的層壓板，但并不只是因為損耗較低。在這些設計中，可制造性和信號完整性至高無(wú)上，薄層壓板可以解決具有高層數和/或薄信號層的高速疊層中的許多挑戰。如今，較薄電路板的主要選擇是增強型PTFE層壓板，其厚度可低于4密耳，從而無(wú)需轉向最先進(jìn)的工藝或HDI過(guò)程。