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PCB部落格 - 基於PCB多層板的設計方法分析

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基於PCB多層板的設計方法分析

2022-12-09
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Author:iPCB

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1.板形狀、尺寸和層數的確定

1)任何印刷電路板都存在與其他結構部件匹配的問題。 囙此,印刷電路板的形狀和尺寸必須基於產品的整體結構。 然而,從生產科技的角度來看,它應該盡可能簡單。 一般是長寬比小的長方形,有利於提高生產效率,降低人工成本。

2.)層數必須根據電路效能、電路板尺寸和電路密度的要求確定。 對於多層印刷電路板,四層板和六層板是使用最廣泛的。 例如,四層板是兩個導線層(部件表面和焊接表面)、一個電源層和一個層。

3)多層板的每一層都應是對稱的,最好有偶數個銅層,即四層、六層、八層等。由於層壓不對稱,板表面容易彎曲,尤其是表面安裝的多層板,這一點應引起更多的注意。


2.部件的位置和放置方向

1)應首先從電路原理出發考慮元件的位置和放置方向,以滿足電路的趨勢。 佈局是否合理將直接影響印刷電路板的效能,尤其是高頻類比電路,其對器件的位置和佈局有更嚴格的要求。

2)在某種意義上,組件的合理放置表明了印刷電路板設計的成功。 囙此,在準備印刷電路板的佈局和决定總體佈局時,應詳細分析電路原理,首先確定特殊組件(如大型集成電路、大功率管、信號源等)的位置,然後再安排其他組件,以避免可能的干擾因素。

3)另一方面,應從印刷電路板的整體結構考慮,以避免組件的不均勻排列。 這不僅影響了印刷電路板的美觀性,而且給組裝和維護帶來了許多不便。


3.電線佈置和接線面積要求

通常,多層印刷電路板的佈線是根據電路功能進行的。 在外層佈線時,焊接表面需要更多的佈線,部件表面需要更少的佈線,這有利於印刷電路板的維護和故障排除。 易受干擾的細而密的電線和訊號線通常佈置在內層。

大面積銅箔應均勻分佈在內層和外層,這將有助於减少板材的翹曲,並在電鍍過程中在表面上形成更均勻的塗層。 為了防止外觀加工在加工過程中損壞印刷線路並導致層間短路,內外佈線區域的導電圖案與板邊緣之間的距離應大於5.0毫升。

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4.導線方向和寬度要求

多層板佈線應將電源層、地層和訊號層分開,以减少電源、地面和訊號之間的干擾。 相鄰兩層印製板的線路應盡可能相互垂直,或採用斜線和曲線,而不是平行線,以减少基板的層間耦合和干擾。


電線應盡可能短。 特別是對於小訊號電路,導線越短,電阻越小,干擾越小。 對於同一層上的訊號線,改變方向時應避免尖角。 導線的寬度應根據電路的電流和阻抗要求確定。 電源輸入線應較大,訊號線可較小。


對於一般的數位板,電源輸入線的線寬可以為50~8.0密耳,訊號線的線寬為6.~10mil。

導線寬度:0.5、1、0、1.5、2.0;

允許電流:0.8、2.0、2.5、1.9;

導體電阻:0.7.、0.41、0.31、0.25;


佈線時,線路寬度應盡可能一致,避免電線突然變粗變細,有利於阻抗匹配。


5.鑽孔尺寸和襯墊要求

1)多層板上組件的鑽孔尺寸與所選組件的銷尺寸有關。 如果鑽孔太小,將影響組件的組裝和錫焊; 鑽孔過大,焊接時焊點不够飽滿。 通常,元件孔直徑和襯墊尺寸的計算方法為:

2)元件孔孔徑=元件銷直徑(或對角線)+(10~30mil)

3)元件墊直徑–元件孔直徑+18mm

4)至於孔徑,主要取決於成品板的厚度。 對於高密度多層板,通常應控制在板厚度範圍內:孔徑為5:1。 通孔焊盤的計算方法為:

5)通孔墊直徑((通孔焊盤))–通孔直徑+12mil。


6.動力層、地層劃分和開孔要求

對於多層印刷電路板,至少有一個電源層和一個層。 由於印刷電路板上的所有電壓都連接到同一電源層,囙此電源層必須通過區域隔離。 區域線的尺寸通常為20~80密耳寬。 電壓越高,區域線越厚。

對於焊接孔與電源層和地層之間的連接,為了提高其可靠性,减少焊接過程中由於大面積金屬吸熱而造成的虛焊,一般連接板應設計成花孔形式。 隔離墊的孔徑–孔徑+20mil。


7.安全間距要求

安全距離的設定應符合電氣安全的要求。 一般而言,外導體之間的最小距離不得小於4英里,內導體之間的最大距離不得小於4mm。 如果可以佈線,間距應盡可能大,以提高成品板的成品率,减少成品板的隱患。


8.提高全板抗干擾能力的要求

在多層印刷電路板的設計中,還必須注意整個電路板的抗干擾能力。 一般方法如下:

a、在每個集成電路的電源和接地附近添加濾波電容器,容量通常為473或104。

b、對於印製板上的敏感訊號,應單獨新增附帶的遮罩線,並儘量減少信號源附近的佈線。

c、選擇合理的接地點。


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