快速多層PCB制作系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)多層PCB電路板之前，設(shè)計(jì)者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容（EMC）的要求來(lái)確定所采用的電路板結(jié)構(gòu)，也就是決定采用4層，6層，還是更多層數(shù)的電路板。確定層數(shù)之后，再確定內(nèi)電層的放置位置以及如何在這些層上分布不同的信號(hào)。這就是多層PCB層疊結(jié)構(gòu)的選擇問(wèn)題。層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB板EMC性能的一個(gè)重要因素，也是抑制電磁干擾的一個(gè)重要手段。本節(jié)將介紹多層PCB板層疊結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容。

11.1.1 層數(shù)的選擇和疊加原則

確定多層PCB板的層疊結(jié)構(gòu)需要考慮較多的因素。從布線方面來(lái)說(shuō)，層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會(huì)隨之增加。對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，層疊結(jié)構(gòu)對(duì)稱與否是PCB板制造時(shí)需要關(guān)注的焦點(diǎn)，所以層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求，以達(dá)到最佳的平衡。

對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在完成元器件的預(yù)布局后，會(huì)對(duì)PCB的布線瓶頸處進(jìn)行重點(diǎn)分析。結(jié)合其他EDA工具分析電路板的布線密度；再綜合有特殊布線要求的信號(hào)線如差分線、敏感信號(hào)線等的數(shù)量和種類來(lái)確定信號(hào)層的層數(shù)；然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來(lái)確定內(nèi)電層的數(shù)目。這樣，整個(gè)電路板的板層數(shù)目就基本確定了。

確定了電路板的層數(shù)后，接下來(lái)的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。在這一步驟中，需要考慮的因素主要有以下兩點(diǎn)。

（1）特殊信號(hào)層的分布。

（2）電源層和地層的分布。

如果電路板的層數(shù)越多，特殊信號(hào)層、地層和電源層的排列組合的種類也就越多，如何來(lái)確定哪種組合方式最優(yōu)也越困難，但總的原則有以下幾條。

（1）信號(hào)層應(yīng)該與一個(gè)內(nèi)電層相鄰（內(nèi)部電源/地層），利用內(nèi)電層的大銅膜來(lái)為信號(hào)層提供屏蔽。

（2）內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該緊密耦合，也就是說(shuō)，內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度應(yīng)該取較小的值，以提高電源層和地層之間的電容，增大諧振頻率。內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度可以在Protel的Layer Stack Manager（層堆棧管理器）中進(jìn)行設(shè)置。選擇【Design】/【Layer Stack Manager…】命令，系統(tǒng)彈出層堆棧管理器對(duì)話框，用鼠標(biāo)雙擊Prepreg文本，彈出如圖11-1所示對(duì)話框，可在該對(duì)話框的Thickness選項(xiàng)中改變絕緣層的厚度。

如果電源和地線之間的電位差不大的話，可以采用較小的絕緣層厚度，例如5mil（0.127mm）。

（3）電路中的高速信號(hào)傳輸層應(yīng)該是信號(hào)中間層，并且?jiàn)A在兩個(gè)內(nèi)電層之間。這樣兩個(gè)內(nèi)電層的銅膜可以為高速信號(hào)傳輸提供電磁屏蔽，同時(shí)也能有效地將高速信號(hào)的輻射限制在兩個(gè)內(nèi)電層之間，不對(duì)外造成干擾。

（4）避免兩個(gè)信號(hào)層直接相鄰。相鄰的信號(hào)層之間容易引入串?dāng)_，從而導(dǎo)致電路功能失效。在兩信號(hào)層之間加入地平面可以有效地避免串?dāng)_。

（5）多個(gè)接地的內(nèi)電層可以有效地降低接地阻抗。例如，A信號(hào)層和B信號(hào)層采用各自單獨(dú)的地平面，可以有效地降低共模干擾。

（6）兼顧層結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。

11.1.2 常用的層疊結(jié)構(gòu)

下面通過(guò)4層板的例子來(lái)說(shuō)明如何優(yōu)選各種層疊結(jié)構(gòu)的排列組合方式。

對(duì)于常用的4層板來(lái)說(shuō)，有以下幾種層疊方式（從頂層到底層）。

（1）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），POWER（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。

（2）Siganl_1（Top），POWER（Inner_1），GND（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。

（3）POWER（Top），Siganl_1（Inner_1），GND（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。

顯然，方案3電源層和地層缺乏有效的耦合，不應(yīng)該被采用。

那么方案1和方案2應(yīng)該如何進(jìn)行選擇呢？一般情況下，設(shè)計(jì)人員都會(huì)選擇方案1作為4層板的結(jié)構(gòu)。選擇的原因并非方案2不可被采用，而是一般的PCB板都只在頂層放置元器件，所以采用方案1較為妥當(dāng)。但是當(dāng)在頂層和底層都需要放置元器件，而且內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度較大，耦合不佳時(shí)，就需要考慮哪一層布置的信號(hào)線較少。對(duì)于方案1而言，底層的信號(hào)線較少，可以采用大面積的銅膜來(lái)與POWER層耦合；反之，如果元器件主要布置在底層，則應(yīng)該選用方案2來(lái)制板。

如果采用如圖11-1所示的層疊結(jié)構(gòu)，那么電源層和地線層本身就已經(jīng)耦合，考慮對(duì)稱性的要求，一般采用方案1。

在完成4層板的層疊結(jié)構(gòu)分析后，下面通過(guò)一個(gè)6層板組合方式的例子來(lái)說(shuō)明6層板層疊結(jié)構(gòu)的排列組合方式和優(yōu)選方法。

（1）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），Siganl_3（Inner_3），POWER（Inner_4），Siganl_4（Bottom）。

方案1采用了4層信號(hào)層和2層內(nèi)部電源/接地層，具有較多的信號(hào)層，有利于元器件之間的布線工作，但是該方案的缺陷也較為明顯，表現(xiàn)為以下兩方面。

① 電源層和地線層分隔較遠(yuǎn)，沒(méi)有充分耦合。

② 信號(hào)層Siganl_2（Inner_2）和Siganl_3（Inner_3）直接相鄰，信號(hào)隔離性不好，容易發(fā)生串?dāng)_。

（2）Siganl_1（Top），Siganl_2（Inner_1），POWER（Inner_2），GND（Inner_3），Siganl_3（Inner_4），Siganl_4（Bottom）。

方案2相對(duì)于方案1，電源層和地線層有了充分的耦合，比方案1有一定的優(yōu)勢(shì)，但是Siganl_1（Top）和Siganl_2（Inner_1）以及Siganl_3（Inner_4）和Siganl_4（Bottom）信號(hào)層直接相鄰，信號(hào)隔離不好，容易發(fā)生串?dāng)_的問(wèn)題并沒(méi)有得到解決。

（3）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），POWER（Inner_3），GND（Inner_4），Siganl_3（Bottom）。

相對(duì)于方案1和方案2，方案3減少了一個(gè)信號(hào)層，多了一個(gè)內(nèi)電層，雖然可供布線的層面減少了，但是該方案解決了方案1和方案2共有的缺陷。

① 電源層和地線層緊密耦合。

② 每個(gè)信號(hào)層都與內(nèi)電層直接相鄰，與其他信號(hào)層均有有效的隔離，不易發(fā)生串?dāng)_。

③ Siganl_2（Inner_2）和兩個(gè)內(nèi)電層GND（Inner_1）和POWER（Inner_3）相鄰，可以用來(lái)傳輸高速信號(hào)。兩個(gè)內(nèi)電層可以有效地屏蔽外界對(duì)Siganl_2（Inner_2）層的干擾和Siganl_2（Inner_2）對(duì)外界的干擾。

綜合各個(gè)方面，方案3顯然是最優(yōu)化的一種，同時(shí)，方案3也是6層板常用的層疊結(jié)構(gòu)。

通過(guò)對(duì)以上兩個(gè)例子的分析，相信讀者已經(jīng)對(duì)層疊結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)，但是在有些時(shí)候，某一個(gè)方案并不能滿足所有的要求，這就需要考慮各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則的優(yōu)先級(jí)問(wèn)題。遺憾的是由于

電路板的板層設(shè)計(jì)和實(shí)際電路的特點(diǎn)密切相關(guān)，不同電路的抗干擾性能和設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)各有所不同，所以事實(shí)上這些原則并沒(méi)有確定的優(yōu)先級(jí)可供參考。但可以確定的是，設(shè)計(jì)原則2（內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該緊密耦合）在設(shè)計(jì)時(shí)需要首先得到滿足，另外如果電路中需要傳輸高速信號(hào)，那么設(shè)計(jì)原則3（電路中的高速信號(hào)傳輸層應(yīng)該是信號(hào)中間層，并且?jiàn)A在兩個(gè)內(nèi)電層之間）就必須得到滿足。表11-1給出了多層板層疊結(jié)構(gòu)的參考方案，供讀者參考。

11.2.1 元器件布局的一般原則

設(shè)計(jì)人員在電路板布局過(guò)程中需要遵循的一般原則如下。

（1）元器件最好單面放置。如果需要雙面放置元器件，在底層（Bottom Layer）放置插針式元器件，就有可能造成電路板不易安放，也不利于焊接，所以在底層（Bottom Layer）最好只放置貼片元器件，類似常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)顯卡PCB板上的元器件布置方法。單面放置時(shí)只需在電路板的一個(gè)面上做絲印層，便于降低成本。

（2）合理安排接口元器件的位置和方向。一般來(lái)說(shuō)，作為電路板和外界（電源、信號(hào)線）連接的連接器元器件，通常布置在電路板的邊緣，如串口和并口。如果放置在電路板的中央，顯然不利于接線，也有可能因?yàn)槠渌骷淖璧K而無(wú)法連接。另外在放置接口時(shí)要注意接口的方向，使得連接線可以順利地引出，遠(yuǎn)離電路板。接口放置完畢后，應(yīng)當(dāng)利用接口元器件的String（字符串）清晰地標(biāo)明接口的種類；對(duì)于電源類接口，應(yīng)當(dāng)標(biāo)明電壓等級(jí)，防止因接線錯(cuò)誤導(dǎo)致電路板燒毀。

（3）高壓元器件和低壓元器件之間最好要有較寬的電氣隔離帶。也就是說(shuō)不要將電壓等級(jí)相差很大的元器件擺放在一起，這樣既有利于電氣絕緣，對(duì)信號(hào)的隔離和抗干擾也有很大好處。

（4）電氣連接關(guān)系密切的元器件最好放置在一起。這就是模塊化的布局思想。

（5）對(duì)于易產(chǎn)生噪聲的元器件，例如時(shí)鐘發(fā)生器和晶振等高頻器件，在放置的時(shí)候應(yīng)當(dāng)盡量把它們放置在靠近CPU的時(shí)鐘輸入端。大電流電路和開(kāi)關(guān)電路也容易產(chǎn)生噪聲，在布局的時(shí)候這些元器件或模塊也應(yīng)該遠(yuǎn)離邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路等高速信號(hào)電路，如果可能的話，盡量采用控制板結(jié)合功率板的方式，利用接口來(lái)連接，以提高電路板整體的抗干擾能力和工作可靠性。

（6）在電源和芯片周圍盡量放置去耦電容和濾波電容。去耦電容和濾波電容的布置是改善電路板電源質(zhì)量，提高抗干擾能力的一項(xiàng)重要措施。在實(shí)際應(yīng)用中，印制電路板的走線、引腳連線和接線都有可能帶來(lái)較大的寄生電感，導(dǎo)致電源波形和信號(hào)波形中出現(xiàn)高頻紋波和毛刺，而在電源和地之間放置一個(gè)0.1?F的去耦電容可以有效地濾除這些高頻紋波和毛刺。如果電路板上使用的是貼片電容，應(yīng)該將貼片電容緊靠元器件的電源引腳。對(duì)于電源轉(zhuǎn)換芯片，或者電源輸入端，最好是布置一個(gè)10?F或者更大的電容，以進(jìn)一步改善電源質(zhì)量。

（7）元器件的編號(hào)應(yīng)該緊靠元器件的邊框布置，大小統(tǒng)一，方向整齊，不與元器件、過(guò)孔和焊盤重疊。元器件或接插件的第1引腳表示方向；正負(fù)極的標(biāo)志應(yīng)該在PCB上明顯標(biāo)出，不允許被覆蓋；電源變換元器件（如DC/DC變換器，線性變換電源和開(kāi)關(guān)電源）旁應(yīng)該有足夠的散熱空間和安裝空間，外圍留有足夠的焊接空間等。

11.2.2 元器件布線的一般原則

設(shè)計(jì)人員在電路板布線過(guò)程中需要遵循的一般原則如下。

（1）元器件印制走線的間距的設(shè)置原則。不同網(wǎng)絡(luò)之間的間距約束是由電氣絕緣、制作工藝和元件大小等因素決定的。例如一個(gè)芯片元件的引腳間距是8mil，則該芯片的【Clearance Constraint】就不能設(shè)置為10mil，設(shè)計(jì)人員需要給該芯片單獨(dú)設(shè)置一個(gè)6mil的設(shè)計(jì)規(guī)則。同時(shí)，間距的設(shè)置還要考慮到生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力。

另外，影響元器件的一個(gè)重要因素是電氣絕緣，如果兩個(gè)元器件或網(wǎng)絡(luò)的電位差較大，就需要考慮電氣絕緣問(wèn)題。一般環(huán)境中的間隙安全電壓為200V/mm，也就是5.08V/mil。所以當(dāng)同一塊電路板上既有高壓電路又有低壓電路時(shí)，就需要特別注意足夠的安全間距。

（2）線路拐角走線形式的選擇。為了讓電路板便于制造和美觀，在設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)置線路的拐角模式，可以選擇45°、90°和圓弧。一般不采用尖銳的拐角，最好采用圓弧過(guò)渡或45°過(guò)渡，避免采用90°或者更加尖銳的拐角過(guò)渡。

導(dǎo)線和焊盤之間的連接處也要盡量圓滑，避免出現(xiàn)小的尖腳，可以采用補(bǔ)淚滴的方法來(lái)解決。當(dāng)焊盤之間的中心距離小于一個(gè)焊盤的外徑D時(shí)，導(dǎo)線的寬度可以和焊盤的直徑相同；如果焊盤之間的中心距大于D，則導(dǎo)線的寬度就不宜大于焊盤的直徑。

導(dǎo)線通過(guò)兩個(gè)焊盤之間而不與其連通的時(shí)候，應(yīng)該與它們保持最大且相等的間距，同樣導(dǎo)線和導(dǎo)線之間的間距也應(yīng)該均勻相等并保持最大。

（3）印制走線寬度的確定方法。走線寬度是由導(dǎo)線流過(guò)的電流等級(jí)和抗干擾等因素決定的，流過(guò)電流越大，則走線應(yīng)該越寬。一般電源線就應(yīng)該比信號(hào)線寬。為了保證地電位的穩(wěn)定（受地電流大小變化影響?。鼐€也應(yīng)該較寬。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)印制導(dǎo)線的銅膜厚度

為0.05mm時(shí)，印制導(dǎo)線的載流量可以按照20A/mm2進(jìn)行計(jì)算，即0.05mm厚，1mm寬的導(dǎo)線可以流過(guò)1A的電流。所以對(duì)于一般的信號(hào)線來(lái)說(shuō)10～30mil的寬度就可以滿足要求了；高電壓，大電流的信號(hào)線線寬大于等于40mil，線間間距大于30mil。為了保證導(dǎo)線的抗剝離強(qiáng)度和工作可靠性，在板面積和密度允許的范圍內(nèi)，應(yīng)該采用盡可能寬的導(dǎo)線來(lái)降低線路阻抗，提高抗干擾性能。

對(duì)于電源線和地線的寬度，為了保證波形的穩(wěn)定，在電路板布線空間允許的情況下，盡量加粗，一般情況下至少需要50mil。

（4）印制導(dǎo)線的抗干擾和電磁屏蔽。導(dǎo)線上的干擾主要有導(dǎo)線之間引入的干擾、電源線引入的干擾和信號(hào)線之間的串?dāng)_等，合理安排和布置走線及接地方式可以有效減少干擾源，使設(shè)計(jì)出的電路板具備更好的電磁兼容性能。

對(duì)于高頻或者其他一些重要的信號(hào)線，例如時(shí)鐘信號(hào)線，一方面其走線要盡量寬，另一方面可以采取包地的形式使其與周圍的信號(hào)線隔離起來(lái)（就是用一條封閉的地線將信號(hào)線“包裹”起來(lái)，相當(dāng)于加一層接地屏蔽層）。

對(duì)于模擬地和數(shù)字地要分開(kāi)布線，不能混用。如果需要最后將模擬地和數(shù)字地統(tǒng)一為一個(gè)電位，則通常應(yīng)該采用一點(diǎn)接地的方式，也就是只選取一點(diǎn)將模擬地和數(shù)字地連接起來(lái)，防止構(gòu)成地線環(huán)路，造成地電位偏移。

完成布線后，應(yīng)在頂層和底層沒(méi)有鋪設(shè)導(dǎo)線的地方敷以大面積的接地銅膜，也稱為敷銅，用以有效減小地線阻抗，從而削弱地線中的高頻信號(hào)，同時(shí)大面積的接地可以對(duì)電磁干擾起抑制作用。

電路板中的一個(gè)過(guò)孔會(huì)帶來(lái)大約10pF的寄生電容，對(duì)于高速電路來(lái)說(shuō)尤其有害；同時(shí)，過(guò)多的過(guò)孔也會(huì)降低電路板的機(jī)械強(qiáng)度。所以在布線時(shí)，應(yīng)盡可能減少過(guò)孔的數(shù)量。另外，在使用穿透式的過(guò)孔（通孔）時(shí)，通常使用焊盤來(lái)代替。這是因?yàn)樵陔娐钒逯谱鲿r(shí)，有可能因?yàn)榧庸さ脑驅(qū)е履承┐┩甘降倪^(guò)孔（通孔）沒(méi)有被打穿，而焊盤在加工時(shí)肯定能夠被打穿，這也相當(dāng)于給制作帶來(lái)了方便。

以上就是PCB板布局和布線的一般原則，但在實(shí)際操作中，元器件的布局和布線仍然是一項(xiàng)很靈活的工作，元器件的布局方式和連線方式并不唯一，布局布線的結(jié)果很大程度上還是取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和思路?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以評(píng)判布局和布線方案的對(duì)與錯(cuò)，只能比較相對(duì)的優(yōu)和劣。所以以上布局和布線原則僅作為設(shè)計(jì)參考，實(shí)踐才是評(píng)判優(yōu)劣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

11.2.3 多層PCB板布局和布線的特殊要求

相對(duì)于簡(jiǎn)單的單層板和雙層板，多層PCB板的布局和布線有其獨(dú)特的要求。

對(duì)于多層PCB板的布局，歸納起來(lái)就是要合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局。其目的一是為了給后面的內(nèi)電層的分割帶來(lái)便利，同時(shí)也可以有效地提高元器件之間的抗干擾能力。

所謂合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局，就是將使用相同電源等級(jí)和相同類型地的元器件盡量放在一起。例如當(dāng)電路原理圖上有+3.3V、+5V、?5V、+15V、?15V等多個(gè)電壓等級(jí)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將使用同一電壓等級(jí)的元器件集中放置在電路板的某一個(gè)區(qū)域。當(dāng)然這個(gè)布局原則并不是布局的唯一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需要兼顧其他的布局原則（雙層板布局的一般原則），這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際需求來(lái)綜合考慮各種因素，在滿足其他布局原則的基礎(chǔ)上，盡量將使用相同電源等級(jí)和相同類型地的元器件放在一起。對(duì)于多層PCB板的布線，歸納起來(lái)就是一點(diǎn)：先走信號(hào)線，后走電源線。這是因?yàn)槎鄬影宓碾娫春偷赝ǔ６纪ㄟ^(guò)連接內(nèi)電層來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣做的好處是可以簡(jiǎn)化信號(hào)層的走線，并且通過(guò)內(nèi)電層這種大面積銅膜連接的方式來(lái)有效降低接地阻抗和電源等效內(nèi)阻，提高電路的抗干擾能力；同時(shí)，大面積銅膜所允許通過(guò)的最大電流也加大了。

一般情況下，設(shè)計(jì)人員需要首先合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局，同時(shí)兼顧其他布局原則，然后按照前面章節(jié)所介紹的方法對(duì)元器件進(jìn)行布線（只布信號(hào)線），完成后分割內(nèi)電層，確定內(nèi)電層各部分的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，最后通過(guò)內(nèi)電層和信號(hào)層上的過(guò)孔和焊盤來(lái)進(jìn)行連接。焊盤和過(guò)孔在通過(guò)內(nèi)電層時(shí)，與其具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的焊盤或過(guò)孔會(huì)通過(guò)一些未被腐蝕的銅膜連接到內(nèi)電層，而不屬于該網(wǎng)絡(luò)的焊盤周圍的銅膜會(huì)被完全腐蝕掉，也就是說(shuō)不會(huì)與該內(nèi)電層導(dǎo)通。

11.3 中間層創(chuàng)建與設(shè)置

中間層，就是在PCB板頂層和底層之間的層，其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖11-1，讀者可以參考圖中的標(biāo)注進(jìn)行理解。那中間層在制作過(guò)程中是如何實(shí)現(xiàn)的呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)多層板就是將多個(gè)單層板和雙層板壓制而成，中間層就是原先單層板和雙層板的頂層或底層。在PCB板的制作過(guò)程中，首先需要在一塊基底材料（一般采用合成樹(shù)脂材料）的兩面敷上銅膜，然后通過(guò)光繪等工藝將圖紙中的導(dǎo)線連接關(guān)系轉(zhuǎn)換到印制板的板材上（對(duì)圖紙中的印制導(dǎo)線、焊盤和過(guò)孔覆膜加以保護(hù)，防止這些部分的銅膜在接下來(lái)的腐蝕工藝中被腐蝕），再通過(guò)化學(xué)腐蝕的方式（以FeCl3或H2O2為主要成分的腐蝕液）將沒(méi)有覆膜保護(hù)部分的銅膜腐蝕掉，最后完成鉆孔，印制絲印層等后期處理工作，這樣一塊PCB板就基本制作完成了。同理，多層PCB板就是在多個(gè)板層完成后再采取壓制工藝將其壓制成一塊電路板，而且為了減少成本和過(guò)孔干擾，多層PCB板往往并不比雙層板和單層板厚多少，這就使得組成多層PCB板的板層相對(duì)于普通的雙層板和單層板往往厚度更小，機(jī)械強(qiáng)度更低，導(dǎo)致對(duì)加工的要求更高。所以多層PCB板的制作費(fèi)用相對(duì)于普通的雙層板和單層板就要昂貴許多。

但由于中間層的存在，多層板的布線變得更加容易，這也是選用多層板的主要目的。然而在實(shí)際應(yīng)用中，多層PCB板對(duì)手工布線提出了更高的要求，使得設(shè)計(jì)人員需要更多地得到EDA軟件的幫助；同時(shí)中間層的存在使得電源和信號(hào)可以在不同的板層中傳輸，信號(hào)的隔離和抗干擾性能會(huì)更好，而且大面積的敷銅連接電源和地網(wǎng)絡(luò)可以有效地降低線路阻抗，減小因?yàn)楣餐拥卦斐傻牡仉娢黄啤Ｒ虼?，采用多層板結(jié)構(gòu)的PCB板通常比普通的雙層板和單層板有更好的抗干擾性能。

11.3.1 中間層的創(chuàng)建

Protel系統(tǒng)中提供了專門的層設(shè)置和管理工具—Layer Stack Manager（層堆棧管理器）。這個(gè)工具可以幫助設(shè)計(jì)者添加、修改和刪除工作層，并對(duì)層的屬性進(jìn)行定義和修改。選擇【Design】/【Layer Stack Manager…】命令，彈出如圖11-2所示的層堆棧管理器屬性設(shè)置對(duì)話框。

上圖所示的是一個(gè)4層PCB板的層堆棧管理器界面。除了頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer）外，還有兩個(gè)內(nèi)部電源層（Power）和接地層（GND），這些層的位置在圖中都有清晰的顯示。雙擊層的名稱或者單擊Properties按鈕可以彈出層屬性設(shè)置對(duì)話框，如圖11-3所示。

在該對(duì)話框中有3個(gè)選項(xiàng)可以設(shè)置。

（1）Name：用于指定該層的名稱。

（2）Copper thickness：指定該層的銅膜厚度，默認(rèn)值為1.4mil。銅膜越厚則相同寬度的導(dǎo)線所能承受的載流量越大。

（3）Net name：在下拉列表中指定該層所連接的網(wǎng)絡(luò)。本選項(xiàng)只能用于設(shè)置內(nèi)電層，信號(hào)層沒(méi)有該選項(xiàng)。如果該內(nèi)電層只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)例如“+5V”，那么可以在此處指定網(wǎng)絡(luò)名稱；但是如果內(nèi)電層需要被分割為幾個(gè)不同的區(qū)域，那么就不要在此處指定網(wǎng)絡(luò)名稱。

在層間還有絕緣材質(zhì)作為電路板的載體或者用于電氣隔離。其中Core和Prepreg都是絕緣材料，但是Core是板材的雙面都有銅膜和連線存在，而Prepreg只是用于層間隔離的絕緣物質(zhì)。兩者的屬性設(shè)置對(duì)話框相同，雙擊Core或Prepreg，或者選擇絕緣材料后單擊Properties按鈕可以彈出絕緣層屬性設(shè)置對(duì)話框。如圖11-4所示。

絕緣層的厚度和層間耐壓、信號(hào)耦合等因素有關(guān)，在前面的層數(shù)選擇和疊加原則中已經(jīng)介紹過(guò)。如果沒(méi)有特殊的要求，一般選擇默認(rèn)值。

除了“Core”和“Prepreg”兩種絕緣層外，在電路板的頂層和底層通常也會(huì)有絕緣層。點(diǎn)擊圖11-2左上角的Top Dielectric（頂層絕緣層）或Bottom Dielectric（底層絕緣層）前的選擇框選擇是否顯示絕緣層，單擊旁邊的按鈕可以設(shè)置絕緣層的屬性。

在頂層和底層絕緣層設(shè)置的選項(xiàng)下面有一個(gè)層疊模式選擇下拉列表，可以選擇不同的層疊模式：Layer Pairs（層成對(duì)）、Internal Layer Pairs（內(nèi)電層成對(duì)）和Build-up（疊壓）。在前面講過(guò)，多層板實(shí)際上是由多個(gè)雙層板或單層板壓制而成的，選擇不同的模式，則表示在實(shí)際制作中采用不同壓制方法，所以如圖11-5所示的“Core”和“Prepreg”的位置也不同。例如，層成對(duì)模式就是兩個(gè)雙層板夾一個(gè)絕緣層（Prepreg），內(nèi)電層成對(duì)模式就是兩個(gè)單層板夾一個(gè)雙層板。通常采用默認(rèn)的Layer Pairs（層成對(duì)）模式。

在圖11-2所示的層堆棧管理器屬性設(shè)置對(duì)話框右側(cè)有一列層操作按鈕，各個(gè)按鈕的功能如下。

（1）Add Layer：添加中間信號(hào)層。例如，需要在GND和Power之間添加一個(gè)高速信號(hào)層，則應(yīng)該首先選擇GND層，如圖11-6所示。單擊Add Layer按鈕，則會(huì)在GND層下添加一個(gè)信號(hào)層，如圖11-7所示，其默認(rèn)名稱為MidLayer1，MidLayer2，?，依此類推。雙擊層的名稱或者點(diǎn)擊Properties按鈕可以設(shè)置該層屬性。

（2）Add Plane：添加內(nèi)電層。添加方法與添加中間信號(hào)層相同。先選擇需要添加的內(nèi)電層的位置，然后單擊該按鈕，則在指定層的下方添加內(nèi)電層，其默認(rèn)名稱為Internal Plane1，InternalPlane2，?，依此類推。雙擊層的名稱或者點(diǎn)擊Properties按鈕可以設(shè)置該層屬性。

（3）Delete：刪除某個(gè)層。除了頂層和底層不能被刪除，其他信號(hào)層和內(nèi)電層均能夠被刪除，但是已經(jīng)布線的中間信號(hào)層和已經(jīng)被分割的內(nèi)電層不能被刪除。選擇需要?jiǎng)h除的層，單擊該按鈕，彈出如圖11-8所示的對(duì)話框，單擊Yes按鈕則該層就被刪除。

（4）Move Up：上移一個(gè)層。選擇需要上移的層（可以是信號(hào)層，也可以是內(nèi)電層），單擊該按鈕，則該層會(huì)上移一層，但不會(huì)超過(guò)頂層。

（5）Move Down：下移一個(gè)層。與Move Up按鈕相似，單擊該按鈕，則該層會(huì)下移一層，但不會(huì)超過(guò)底層。

（6）Properties：屬性按鈕。單擊該按鈕，彈出類似圖11-3所示的層屬性設(shè)置對(duì)話框。

11.3.2 中間層的設(shè)置

完成層堆棧管理器的相關(guān)設(shè)置后，單擊OK按鈕，退出層堆棧管理器，就可以在PCB編輯界面中進(jìn)行相關(guān)的操作。在對(duì)中間層進(jìn)行操作時(shí)，需要首先設(shè)置中間層在PCB編輯界面中是否顯示。選擇【Design】/【Options…】命令，彈出如圖11-9所示的選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框，在Internal planes下方的內(nèi)電層選項(xiàng)上打勾，顯示內(nèi)電層。

在完成設(shè)置后，就可以在PCB編輯環(huán)境的下方看到顯示的層了，如圖11-10所示。用鼠標(biāo)單擊電路板板層標(biāo)簽即可切換不同的層以進(jìn)行操作。如果不習(xí)慣系統(tǒng)默認(rèn)的顏色，可以選擇【Tools】/【Preferences…】命令下的Colors選項(xiàng)自定義各層的顏色，相關(guān)內(nèi)容在第8章已有介紹，供讀者參考。

11.4 內(nèi)電層設(shè)計(jì)

多層板相對(duì)于普通雙層板和單層板的一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)就是信號(hào)線和電源可以分布在不同的板層上，提高信號(hào)的隔離程度和抗干擾性能。內(nèi)電層為一銅膜層，該銅膜被分割為幾個(gè)相互隔離的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的銅膜通過(guò)過(guò)孔與特定的電源或地線相連，從而簡(jiǎn)化電源和地網(wǎng)絡(luò)的走線，同時(shí)可以有效減小電源內(nèi)阻。

11.4.1 內(nèi)電層設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)置

內(nèi)電層通常為整片銅膜，與該銅膜具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的焊盤在通過(guò)內(nèi)電層的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將其與銅膜連接起來(lái)。焊盤/過(guò)孔與內(nèi)電層的連接形式以及銅膜和其他不屬于該網(wǎng)絡(luò)的焊盤的安全間距都可以在Power Plane Clearance選項(xiàng)中設(shè)置。選擇【Design】/【Rules…】命令，單擊Manufacturing選項(xiàng)，其中的Power Plane Clearance和Power Plane Connect Style選項(xiàng)與內(nèi)電層相關(guān)，其內(nèi)容介紹如下。

1．Power Plane Clearance

該規(guī)則用于設(shè)置內(nèi)電層安全間距，主要指與該內(nèi)電層沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接的焊盤和過(guò)孔與該內(nèi)電層的安全間距，如圖11-11所示。在制造的時(shí)候，與該內(nèi)電層沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接的焊盤在通過(guò)內(nèi)電層時(shí)其周圍的銅膜就會(huì)被腐蝕掉，腐蝕的圓環(huán)的尺寸即為該約束中設(shè)置的數(shù)值。

2．Power Plane Connect Style

該規(guī)則用于設(shè)置焊盤與內(nèi)電層的形式。主要指與該內(nèi)電層有網(wǎng)絡(luò)連接的焊盤和過(guò)孔與該內(nèi)電層連接時(shí)的形式。如圖11-12所示。

單擊Properties（屬性）按鈕，彈出其規(guī)則設(shè)置對(duì)話框，如圖11-13所示。對(duì)話框左側(cè)為規(guī)則的適用范圍，在右側(cè)的Rule Attributes下拉列表中可以選擇連接方式：Relief Connect、Direct Connect和No connect。Direct Connect即直接連接，焊盤在通過(guò)內(nèi)電層的時(shí)候不把周圍的銅膜腐蝕掉，焊盤和內(nèi)電層銅膜直接連接；No connect指沒(méi)有連接，即與該銅膜網(wǎng)絡(luò)同名的焊盤不會(huì)被連接到內(nèi)電層；設(shè)計(jì)人員一般采用系統(tǒng)默認(rèn)的Relief Connect連接形式，該規(guī)則的設(shè)置對(duì)話框如圖11-13所示。

這種焊盤連接形式通過(guò)導(dǎo)體擴(kuò)展和絕緣間隙與內(nèi)電層保持連接，其中在Conductor Width選項(xiàng)中設(shè)置導(dǎo)體出口的寬度；Conductors選項(xiàng)中選擇導(dǎo)體出口的數(shù)目，可以選擇2個(gè)或4個(gè)；Expansion選項(xiàng)中設(shè)置導(dǎo)體擴(kuò)展部分的寬度；Air-Gap選項(xiàng)中設(shè)置絕緣間隙的寬度。

11.4.2 內(nèi)電層分割方法

在本章的前幾節(jié)已經(jīng)介紹了多層板的層疊結(jié)構(gòu)的選擇，內(nèi)電層的建立和相關(guān)的設(shè)置，在本小節(jié)中將主要介紹多層板內(nèi)電層的分割方法和步驟，供讀者參考。

（1）在分割內(nèi)電層之前，首先需要定義一個(gè)內(nèi)電層，這在前面的章節(jié)中已經(jīng)有了介紹，本處不再贅述。選擇【Design】/【Split Planes…】命令，彈出如圖11-14所示的內(nèi)電層分割對(duì)話框。該對(duì)話框中的Current split planes欄中指內(nèi)電層已經(jīng)分割的區(qū)域。在本例中，內(nèi)電層尚未被分割，所以圖11-14所示的Current split planes欄為空白。Current split planes欄下的Add、Edit、Delete按鈕分別用于添加新的電源區(qū)域，編輯選中的網(wǎng)絡(luò)和刪除選中的網(wǎng)絡(luò)。按鈕下方的Show Selected Split Plane View選項(xiàng)用于設(shè)置是否顯示當(dāng)前選擇的內(nèi)電層分割區(qū)域的示意圖。如果選擇該選項(xiàng)，則在其下方的框中將顯示內(nèi)電層中該區(qū)域所劃分網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的縮略圖，其中與該內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)同名的引腳、焊盤或連線將在縮略圖中高亮顯示，不選擇該選項(xiàng)則不會(huì)高亮顯示。Show Net For選項(xiàng)，選擇該選項(xiàng)，如果定義內(nèi)電層的時(shí)候已經(jīng)給該內(nèi)電層指定了網(wǎng)絡(luò)，則在該選項(xiàng)上方的方框中顯示與該網(wǎng)絡(luò)同名的連線和引腳情況。

（2）單擊Add按鈕，彈出如圖11-15所示的內(nèi)電層分割設(shè)置對(duì)話框。

在如圖11-15所示的對(duì)話框中，Track Width用于設(shè)置繪制邊框時(shí)的線寬，同時(shí)也是同一內(nèi)電層上不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間的絕緣間距，所以通常將Track Width設(shè)置的比較大。建議讀者在輸入數(shù)值時(shí)也要輸入單位。如果在該處只輸入數(shù)字，不輸入單位，那么系統(tǒng)將默認(rèn)使用當(dāng)前PCB編輯器中的單位。

Layer選項(xiàng)用于設(shè)置指定分割的內(nèi)電層，此處可以選擇Power和GND內(nèi)電層。本例中有多種電壓等級(jí)存在，所以需要分割Power內(nèi)電層來(lái)為元器件提供不同等級(jí)的電壓。

Connect to Net選項(xiàng)用于指定被劃分的區(qū)域所連接的網(wǎng)絡(luò)。通常內(nèi)電層用于電源和地網(wǎng)絡(luò)的布置，但是在Connect to Net下拉列表中可以看到，可以將內(nèi)層的整片網(wǎng)絡(luò)連接到信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，用于信號(hào)傳輸，只是一般設(shè)計(jì)者不這樣處理。信號(hào)所要求的信號(hào)電壓和電流弱，對(duì)導(dǎo)線要求小，而電源電流大，需要更小的等效內(nèi)阻。所以一般信號(hào)在信號(hào)層走線，內(nèi)電層專用于電源和地網(wǎng)絡(luò)連線。

（3）單擊圖11-15內(nèi)電層分割設(shè)置對(duì)話框中的OK按鈕，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)區(qū)域邊框繪制 狀態(tài)。

在繪制內(nèi)電層邊框時(shí)，用戶一般將其他層面的信息隱藏起來(lái)，只顯示當(dāng)前所編輯的內(nèi)電層，方便進(jìn)行邊框的繪制。選擇【Tools】/【Preferences…】命令，彈出如圖11-16所示的對(duì)話框。選擇Display選項(xiàng)，再選擇Single Layer Mode復(fù)選框，如圖11-16所示。這樣，除了當(dāng)前工作層Power之外，其余層都被隱藏起來(lái)了，顯示效果如圖11-17所示。

在分割內(nèi)電層時(shí)，因?yàn)榉指畹膮^(qū)域?qū)⑺性摼W(wǎng)絡(luò)的引腳和焊盤都包含在內(nèi)，所以用戶通常需要知道與該電源網(wǎng)絡(luò)同名的引腳和焊盤的分布情況，以便進(jìn)行分割。在左側(cè)Browse PCB工具中選擇VCC網(wǎng)絡(luò)（如圖11-18所示），單擊Select按鈕將該網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮選取。

圖11-19所示為將VCC網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)亮選取后，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)為VCC的焊盤和引腳與其他網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的焊盤和引腳的對(duì)比。

選擇了這些同名的網(wǎng)絡(luò)焊盤后，在繪制邊界的時(shí)候就可以將這些

焊盤都包含到劃分的區(qū)域中去。此時(shí)這些電源網(wǎng)絡(luò)就可以不通過(guò)信號(hào)層連線而是直接通過(guò)焊盤連接到內(nèi)電層。

（4）繪制內(nèi)電層分割區(qū)域。

選擇【Design】/【Split Planes…】命令，彈出如圖11-14所示的內(nèi)電層分割對(duì)話框，單擊Add按鈕，彈出如圖11-15所示的內(nèi)電層分割設(shè)置對(duì)話框。首先選擇12V網(wǎng)絡(luò)，單擊OK按鈕，光標(biāo)變?yōu)槭譅?，此時(shí)就可以在內(nèi)電層開(kāi)始分割工作了。

在繪制邊框邊界線時(shí)，可以按“Shift+空格鍵”來(lái)改變走線的拐角形狀，也可以按Tab鍵來(lái)改變內(nèi)電層的屬性。在繪制完一個(gè)封閉的區(qū)域后（起點(diǎn)和終點(diǎn)重合），系統(tǒng)自動(dòng)彈出如圖11-20所示的內(nèi)電層分割對(duì)話框，在該對(duì)話框中可以看到一個(gè)已經(jīng)被分割的區(qū)域，在PCB編輯界面中顯示如圖11-21所示。

在添加完內(nèi)電層后，放大某個(gè)12V焊盤，可以看到該焊盤沒(méi)有與導(dǎo)線相連接（如圖11-22（a）所示），但是在焊盤上出現(xiàn)了一個(gè)“+”字標(biāo)識(shí)，表示該焊盤已經(jīng)和內(nèi)電層連接。

將當(dāng)前工作層切換到Power層，可以看到該焊盤在內(nèi)電層的連接狀態(tài)。由于內(nèi)電層通常是整片銅膜，所以圖11-22（b）中焊盤周圍所示部分將在制作過(guò)程中被腐蝕掉，可見(jiàn)GND和該內(nèi)電層是絕緣的。

在內(nèi)電層添加了12V區(qū)域后，還可以根據(jù)實(shí)際需要添加別的網(wǎng)絡(luò)，就是說(shuō)將整個(gè)Power內(nèi)電層分割為幾個(gè)不同的相互隔離的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域連接不同的電源網(wǎng)絡(luò)。最后完成效果如圖11-23所示。

在完成內(nèi)電層的分割之后，可以在如圖11-20所示的對(duì)話框中編輯和刪除已放置的內(nèi)電層網(wǎng)絡(luò)。單擊Edit按鈕可以彈出如圖11-15所示的內(nèi)電層屬性對(duì)話框，在該對(duì)話框中可以修改邊界線寬、內(nèi)電層層面和連接的網(wǎng)絡(luò)，但不能修改邊界的形狀。如果對(duì)邊界的走向和形狀不滿意，則只能單擊Delete按鈕，重新繪制邊界；或者選擇【Edit】/【Move】/【Split Plane Vertices】命令來(lái)修改內(nèi)電層邊界線，此時(shí)可以通過(guò)移動(dòng)邊界上的控點(diǎn)來(lái)改變邊界的形狀，如圖11-24所示。完成后在彈出的確認(rèn)對(duì)話框中單擊Yes按鈕即可完成重繪。

11.4.3 內(nèi)電層分割基本原則

在完成內(nèi)電層的分割之后，本節(jié)再介紹幾個(gè)在內(nèi)電層分割時(shí)需要注意的問(wèn)題。

（1）在同一個(gè)內(nèi)電層中繪制不同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域邊界時(shí)，這些區(qū)域的邊界線可以相互重合，這也是通常采用的方法。因?yàn)樵赑CB板的制作過(guò)程中，邊界是銅膜需要被腐蝕的部分，也就是說(shuō)，一條絕緣間隙將不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的銅膜給分割開(kāi)來(lái)了，如圖11-25所示。這樣既能充分利用內(nèi)電層的銅膜區(qū)域，也不會(huì)造成電氣隔離沖突。

（2）在繪制邊界時(shí)，盡量不要讓邊界線通過(guò)所要連接到的區(qū)域的焊盤，如圖11-26所示。由于邊界是在PCB板的制作過(guò)程中需要被腐蝕的銅膜部分，有可能出現(xiàn)因?yàn)橹谱鞴に嚨脑驅(qū)е潞副P與內(nèi)電層連接出現(xiàn)問(wèn)題。所以在PCB設(shè)計(jì)時(shí)要盡量保證邊界不通過(guò)具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的焊盤。

（3）在繪制內(nèi)電層邊界時(shí)，如果由于客觀原因無(wú)法將同一網(wǎng)絡(luò)的所有焊盤都包含在內(nèi)，那么也可以通過(guò)信號(hào)層走線的方式將這些焊盤連接起來(lái)。但是在多層板的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該盡量避免這種情況的出現(xiàn)。因?yàn)槿绻捎眯盘?hào)層走線的方式將這些焊盤與內(nèi)電層連接，就相當(dāng)于將一個(gè)較大的電阻（信號(hào)層走線電阻）和較小的電阻（內(nèi)電層銅膜電阻）串聯(lián)，而采用多層板的重要優(yōu)勢(shì)就在于通過(guò)大面積銅膜連接電源和地的方式來(lái)有效減小線路阻抗，減小PCB接地電阻導(dǎo)致的地電位偏移，提高抗干擾性能。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)該盡量避免通過(guò)導(dǎo)線連接電源網(wǎng)絡(luò)。

（4）將地網(wǎng)絡(luò)和電源網(wǎng)絡(luò)分布在不同的內(nèi)電層層面中，以起到較好的電氣隔離和抗干擾的效果。

（5）對(duì)于貼片式元器件，可以在引腳處放置焊盤或過(guò)孔來(lái)連接到內(nèi)電層，也可以從引腳

處引出一段很短的導(dǎo)線（引線應(yīng)該盡量粗短，以減小線路阻抗），并且在導(dǎo)線的末端放置焊盤和過(guò)孔來(lái)連接，如圖11-27所示。

（6）關(guān)于去耦電容的放置。前面提到在芯片的附近應(yīng)該放置0.01μF的去耦電容，對(duì)于電源類的芯片，還應(yīng)該放置10?F或者更大的濾波電容來(lái)濾除電路中的高頻干擾和紋波，并用盡可能短的導(dǎo)線連接到芯片的引腳上，再通過(guò)焊盤連接到內(nèi)電層。

（7）如果不需要分割內(nèi)電層，那么在內(nèi)電層的屬性對(duì)話框中直接選擇連接到網(wǎng)絡(luò)就可以了，不再需要內(nèi)電層分割工具。

11.5 多層板設(shè)計(jì)原則匯總

在本章及前面幾章的介紹中，我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了一些關(guān)于PCB設(shè)計(jì)所需要遵循的原則，在這里我們將這些原則做一匯總，以供讀者在設(shè)計(jì)時(shí)參考，也可以作為設(shè)計(jì)完成后檢查時(shí)參考的依據(jù)。

1．PCB元器件庫(kù)的要求

（1）PCB板上所使用的元器件的封裝必須正確，包括元器件引腳的大小尺寸、引腳的間距、引腳的編號(hào)、邊框的大小和方向表示等。

（2）極性元器件（電解電容、二極管、三極管等）正負(fù)極或引腳編號(hào)應(yīng)該在PCB元器件庫(kù)中和PCB板上標(biāo)出。

（3）PCB庫(kù)中元器件的引腳編號(hào)和原理圖元器件的引腳編號(hào)應(yīng)當(dāng)一致，例如在前面章節(jié)中介紹了二極管PCB庫(kù)元器件中的引腳編號(hào)和原理圖庫(kù)中引腳編號(hào)不一致的問(wèn)題。

（4）需要使用散熱片的元器件在繪制元器件封裝時(shí)應(yīng)當(dāng)將散熱片尺寸考慮在內(nèi)，可以將元器件和散熱片一并繪制成為整體封裝的形式。

（5）元器件的引腳和焊盤的內(nèi)徑要匹配，焊盤的內(nèi)徑要略大于元器件的引腳尺寸，以便安裝

。

2．PCB元件布局的要求

（1）元器件布置均勻，同一功能模塊的元器件應(yīng)該盡量靠近布置。

（2）使用同一類型電源和地網(wǎng)絡(luò)的元器件盡量布置在一起，有利于通過(guò)內(nèi)電層完成相互之間的電氣連接。

（3）接口元器件應(yīng)該靠邊放置，并用字符串注明接口類型，接線引出的方向通常應(yīng)該離開(kāi)電路板。

（4）電源變換元器件（如變壓器、DC/DC變換器、三端穩(wěn)壓管等）應(yīng)該留有足夠的散熱空間。

（5）元器件的引腳或參考點(diǎn)應(yīng)放置在格點(diǎn)上，有利于布線和美觀。

（6）濾波電容可以放置在芯片的背面，靠近芯片的電源和地引腳。

（7）元器件的第一引腳或者標(biāo)識(shí)方向的標(biāo)志應(yīng)該在PCB上標(biāo)明，不能被元器件覆蓋。

（8）元器件的標(biāo)號(hào)應(yīng)該緊靠元器件邊框，大小統(tǒng)一，方向整齊，不與焊盤和過(guò)孔重疊，不能放置在元器件安裝后被覆蓋的區(qū)域。

3．PCB布線要求

（1）不同電壓等級(jí)電源應(yīng)該隔離，電源走線不應(yīng)交叉。

（2）走線采用45°拐角或圓弧拐角，不允許有尖角形式的拐角。

（3）PCB走線直接連接到焊盤的中心，與焊盤連接的導(dǎo)線寬度不允許超過(guò)焊盤外徑的大小。

（4）高頻信號(hào)線的線寬不小于20mil，外部用地線環(huán)繞，與其他地線隔離。

（5）干擾源（DC/DC變換器、晶振、變壓器等）底部不要布線，以免干擾。

（6）盡可能加粗電源線和地線，在空間允許的情況下，電源線的寬度不小于50mil。

（7）低電壓、低電流信號(hào)線寬9～30mil，空間允許的情況下盡可能加粗。

（8）信號(hào)線之間的間距應(yīng)該大于10mil，電源線之間間距應(yīng)該大于20mil。

（9）大電流信號(hào)線線寬應(yīng)該大于40mil，間距應(yīng)該大于30mil。

（10）過(guò)孔最小尺寸優(yōu)選外徑40mil，內(nèi)徑28mil。在頂層和底層之間用導(dǎo)線連接時(shí)，優(yōu)選焊盤。

（11）不允許在內(nèi)電層上布置信號(hào)線。

（12）內(nèi)電層不同區(qū)域之間的間隔寬度不小于40mil。

（13）在繪制邊界時(shí)，盡量不要讓邊界線通過(guò)所要連接到的區(qū)域的焊盤。

（14）在頂層和底層鋪設(shè)敷銅，建議設(shè)置線寬值大于網(wǎng)格寬度，完全覆蓋空余空間，且不留有死銅，同時(shí)與其他線路保持30mil（0.762mm）以上間距（可以在敷銅前設(shè)置安全間距，敷銅完畢后改回原有安全間距值）。

（15）在布線完畢后對(duì)焊盤作淚滴處理。

（16）金屬殼器件和模塊外部接地。

（17）放置安裝用和焊接用焊盤。

（18）DRC檢查無(wú)誤。

4．PCB分層的要求

（1）電源平面應(yīng)該靠近地平面，與地平面有緊密耦合，并且安排在地平面之下。

（2）信號(hào)層應(yīng)該與內(nèi)電層相鄰，不應(yīng)直接與其他信號(hào)層相鄰。

（3）將數(shù)字電路和模擬電路隔離。如果條件允許，將模擬信號(hào)線和數(shù)字信號(hào)線分層布置，并采用屏蔽措施；如果需要在同一信號(hào)層布置，則需要采用隔離帶、地線條的方式減小干擾；模擬電路和數(shù)字電路的電源和地應(yīng)該相互隔離，不能混用。

（4）高頻電路對(duì)外干擾較大，最好單獨(dú)安排，使用上下都有內(nèi)電層直接相鄰的中間信號(hào)層來(lái)傳輸，以便利用內(nèi)電層的銅膜減少對(duì)外干擾。

11.6 本 章 小 結(jié)

本章主要介紹了多層電路板的設(shè)計(jì)步驟，包括多層板層數(shù)的選擇、層疊結(jié)構(gòu)的選擇；多層板布局布線與普通雙層板布局布線的相同和不同；多層板特有的中間層的創(chuàng)建和設(shè)置，以及內(nèi)電層設(shè)計(jì)。根據(jù)本章所羅列的步驟，讀者已經(jīng)能夠完成多層PCB的初步設(shè)計(jì)工作。在接下來(lái)的章節(jié)中，我們將介紹PCB的電磁兼容和信號(hào)完整性的相關(guān)內(nèi)容，以便更好地完成PCB設(shè)計(jì)。

來(lái)源：電子工程專輯；RFsister編輯整理

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