多層PCB如何定義疊層？

總的來(lái)說(shuō)疊層設計主要要遵從兩個(gè)規矩:

1. 每個(gè)走線(xiàn)層都必須有一個(gè)鄰近的參考層(電源或地層);

2. 鄰近的主電源層和地層要保持最小間距,以提供較大的耦合電容;

下面列出從兩層板到八層板的疊層來(lái)進(jìn)行示例講解：

一、單面PCB板和雙面PCB板的疊層

對于兩層板來(lái)說(shuō)，由于板層數量少，已經(jīng)不存在疊層的問(wèn)題?？刂艵MI輻射主要從布線(xiàn)和布局來(lái)考慮；

單層板和雙層板的電磁兼容問(wèn)題越來(lái)越突出。造成這種現象的主要原因就是因是信號回路面積過(guò)大，不僅產(chǎn)生了較強的電磁輻射，而且使電路對外界干擾敏感。要改善線(xiàn)路的電磁兼容性，最簡(jiǎn)單的方法是減小關(guān)鍵信號的回路面積。

關(guān)鍵信號：從電磁兼容的角度考慮，關(guān)鍵信號主要指產(chǎn)生較強輻射的信號和對外界敏感的信號。能夠產(chǎn)生較強輻射的信號一般是周期性信號，如時(shí)鐘或地址的低位信號。對干擾敏感的信號是指那些電平較低的模擬信號。

單、雙層板通常使用在低于10KHz的低頻模擬設計中:

1）在同一層的電源走線(xiàn)以輻射狀走線(xiàn)，并最小化線(xiàn)的長(cháng)度總和；

2）走電源、地線(xiàn)時(shí)，相互靠近；在關(guān)鍵信號線(xiàn)邊上布一條地線(xiàn)，這條地線(xiàn)應盡量靠近信號線(xiàn)。這樣就形成了較小的回路面積，減小差模輻射對外界干擾的敏感度。當信號線(xiàn)的旁邊加一條地線(xiàn)后，就形成了一個(gè)面積最小的回路，信號電流肯定會(huì )取道這個(gè)回路，而不是其它地線(xiàn)路徑。

3）如果是雙層線(xiàn)路板，可以在線(xiàn)路板的另一面，緊靠近信號線(xiàn)的下面，沿著(zhù)信號線(xiàn)布一條地線(xiàn)，一線(xiàn)盡量寬些。這樣形成的回路面積等于線(xiàn)路板的厚度乘以信號線(xiàn)的長(cháng)度。

二、四層板的疊層

1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG；

2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND；

對于以上兩種疊層設計，潛在的問(wèn)題是對于傳統的1.6mm（62mil）板厚。層間距將會(huì )變得很大，不僅不利于控制阻抗，層間耦合及屏蔽；特別是電源地層之間間距很大，降低了板電容，不利于濾除噪聲。

對于第一種方案，通常應用于板上芯片較多的情況。這種方案可得到較好的SI性能，對于EMI性能來(lái)說(shuō)并不是很好，主要要通過(guò)走線(xiàn)及其他細節來(lái)控制。主要注意：地層放在信號最密集的信號層的相連層，有利于吸收和抑制輻射；增大板面積，體現20H規則。

對于第二種方案，通常應用于板上芯片密度足夠低和芯片周?chē)凶銐蛎娣e(放置所要求的電源覆銅層)的場(chǎng)合。此種方案PCB的外層均為地層，中間兩層均為信號 /電源層。信號層上的電源用寬線(xiàn)走線(xiàn)，這可使電源電流的路徑阻抗低，且信號微帶路徑的阻抗也低，也可通過(guò)外層地屏蔽內層信號輻射。從EMI控制的角度看， 這是現有的最佳4層PCB結構。

主要注意：中間兩層信號、電源混合層間距要拉開(kāi)，走線(xiàn)方向垂直，避免出現串擾；適當控制板面積，體現20H規則；如果要控 制走線(xiàn)阻抗，上述方案要非常小心地將走線(xiàn)布置在電源和接地鋪銅島的下邊。另外，電源或地層上的鋪銅之間應盡可能地互連在一起，以確保DC和低頻的連接性。

三、六層板的疊層

對于芯片密度較大、時(shí)鐘頻率較高的設計應考慮6層板的設計，推薦疊層方式：

1.SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG；

對于這種方案，這種疊層方案可得到較好的信號完整性，信號層與接地層相鄰，電源層和接地層配對，每個(gè)走線(xiàn)層的阻抗都可較好控制，且兩個(gè)地層都是能良好的吸收磁力線(xiàn)。并且在電源、地層完整的情況下能為每個(gè)信號層都提供較好的回流路徑。

2.GND－SIG－GND－PWR－SIG －GND；

對于這種方案，該種方案只適用于器件密度不是很高的情況，這種疊層具有上面疊層的所有優(yōu)點(diǎn)，并且這樣頂層和底層的地平面比較完整，能作為一個(gè)較好的屏蔽層 來(lái)使用。需要注意的是電源層要靠近非主元件面的那一層，因為底層的平面會(huì )更完整。因此，EMI性能要比第一種方案好。

小結：對于六層板的方案,電源層與地層之間的間距應盡量減小，以獲得好的電源、地耦合。但62mil的板厚,層間距雖然得到減小,還是不容易把主電源與地 層之間的間距控制得很小。對比第一種方案與第二種方案，第二種方案成本要大大增加。因此，我們疊層時(shí)通常選擇第一種方案。設計時(shí)，遵循20H規則和鏡像層 規則設計

四、八層板的疊層

1、由于差的電磁吸收能力和大的電源阻抗導致這種不是一種好的疊層方式。它的結構如下：

1.Signal 1 元件面、微帶走線(xiàn)層

2.Signal 2 內部微帶走線(xiàn)層，較好的走線(xiàn)層（X方向）

3.Ground

4.Signal 3 帶狀線(xiàn)走線(xiàn)層，較好的走線(xiàn)層（Y方向）

5.Signal 4 帶狀線(xiàn)走線(xiàn)層

6.Power

7.Signal 5 內部微帶走線(xiàn)層

8.Signal 6 微帶走線(xiàn)層

2、是第三種疊層方式的變種，由于增加了參考層，具有較好的EMI性能，各信號層的特性阻抗可以很好的控制

1.Signal 1 元件面、微帶走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層
2.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力    
3.Signal 2 帶狀線(xiàn)走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層    
4.Power 電源層，與下面的地層構成優(yōu)秀的電磁吸收 5.Ground 地層    
6.Signal 3 帶狀線(xiàn)走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層    
7.Power 地層，具有較大的電源阻抗    
8.Signal 4 微帶走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層

3、最佳疊層方式，由于多層地參考平面的使用具有非常好的地磁吸收能力。

1.Signal 1 元件面、微帶走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層
2.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力     
3.Signal 2 帶狀線(xiàn)走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層      
4.Power 電源層，與下面的地層構成優(yōu)秀的電磁吸收 5.Ground 地層     
6.Signal 3 帶狀線(xiàn)走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層     
7.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力     
8.Signal 4 微帶走線(xiàn)層，好的走線(xiàn)層

對于如何選擇設計用幾層板和用什么方式的疊層，要根據板上信號網(wǎng)絡(luò )的數量，器件密度，PIN密度，信號的頻率，板的大小等許多因素。對于這些因素我們要綜 合考慮。對于信號網(wǎng)絡(luò )的數量越多，器件密度越大，PIN密度越大，信號的頻率越高的設計應盡量采用多層板設計。為得到好的EMI性能最好保證每個(gè)信號層都 有自己的參考層。