1. PCB層疊設(shè)計(jì)的定義及添加
對(duì)高速多層板來(lái)說(shuō)，默認(rèn)的兩層設(shè)計(jì)無(wú)法滿足布線信號(hào)質(zhì)量及走線密度要求，這個(gè)時(shí)候需要對(duì)PCB層疊進(jìn)行添加，以滿足電路板設(shè)計(jì)的要求。
2. PCB層疊設(shè)計(jì)的正片層與負(fù)片層
正片層就是平常用于走線的信號(hào)層（直觀上看到的地方就是銅線），可以用“線”“銅皮”等進(jìn)行大塊鋪銅與填充操作，如圖1所示。
圖1 正片層
負(fù)片層則正好相反，即默認(rèn)鋪銅，就是生成一個(gè)負(fù)片層之后整一層就已經(jīng)被鋪銅了，走線的地方是分割線，沒(méi)有銅存在。要做的事情就是分割鋪銅，再設(shè)置分割后的鋪銅的網(wǎng)絡(luò)即可，如圖2所示。
圖2 負(fù)片層
3. 內(nèi)電層的分割實(shí)現(xiàn)
在Protel版本中，內(nèi)電壓是用“分裂”來(lái)分割的，而現(xiàn)在用的版本Altium Designer 19直接用“線條”、快捷鍵“PL”來(lái)分割。分割線不宜太細(xì)，可以選擇15mil及以上。分割鋪銅時(shí)，只要用“線條”畫一個(gè)封閉的多邊形框，再雙擊框內(nèi)鋪銅設(shè)置網(wǎng)絡(luò)即可，如圖3所示。
圖3 雙擊給予網(wǎng)絡(luò)
正、負(fù)片都可以用于內(nèi)電層，正片通過(guò)走線和鋪銅也可以實(shí)現(xiàn)。負(fù)片的好處在于默認(rèn)大塊鋪銅填充，再進(jìn)行添加過(guò)孔、改變鋪銅大小等操作都不需要重新鋪銅，這樣省去了重新鋪銅計(jì)算的時(shí)間。中間層用電源層和GND層（也稱地層、地線層、接地層）時(shí)，層面上大多是大塊鋪銅，這樣用負(fù)片的優(yōu)勢(shì)就很明顯。
4. PCB層疊設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)
隨著高速電路的不斷涌現(xiàn)，PCB的復(fù)雜度也越來(lái)越高，為了避免電氣因素的干擾，信號(hào)層和電源層必須分離，所以就牽涉到多層PCB的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)多層PCB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。這就是設(shè)計(jì)多層板的一個(gè)簡(jiǎn)單概念。
確定層數(shù)之后，再確定內(nèi)電層的放置位置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的EMC性能的一個(gè)重要因素，一個(gè)好的層疊設(shè)計(jì)方案將會(huì)大大減小電磁干擾（EMI）及串?dāng)_的影響。
板的層數(shù)不是越多越好，也不是越少越好，確定多層PCB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)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，層疊結(jié)構(gòu)對(duì)稱與否是PCB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)有經(jīng)驗(yàn)的PCB設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在完成元件的預(yù)布局后，會(huì)對(duì)PCB的布線瓶頸處進(jìn)行重點(diǎn)分析，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)電層的層數(shù)。這樣，整個(gè)電路板的層數(shù)就基本確定了。
5. 常見(jiàn)的PCB層疊設(shè)計(jì)
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。圖4和圖5分別列出了常見(jiàn)的4層板和6層板的層疊結(jié)構(gòu)。
圖4 常見(jiàn)的4層板的層疊結(jié)構(gòu)
圖5 常見(jiàn)的6層板的層疊結(jié)構(gòu)
6. PCB層疊設(shè)計(jì)分析
怎么層疊？哪樣層疊更好？一般遵循以下幾點(diǎn)基本原則。
① 元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）。
② 盡可能無(wú)相鄰平行布線層。
③ 所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰。
④ 關(guān)鍵信號(hào)與地層相鄰，不跨分割區(qū)。
可以根據(jù)以上原則，對(duì)如圖4和圖5所示的常見(jiàn)的層疊方案進(jìn)行分析，分析情況如下。
（1）3種常見(jiàn)的4層板的層疊方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表8-1所示。
（2）4種常見(jiàn)的6層板的層疊方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表8-2所示。
通過(guò)方案1到方案4的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)先考慮信號(hào)的情況下，選擇方案3和方案4會(huì)明顯優(yōu)于前面兩種方案。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品都是比較在乎成本的，然后又因?yàn)椴季€密度大，通常會(huì)選擇方案1來(lái)做層疊結(jié)構(gòu)，所以在布線的時(shí)候一定要注意相鄰兩個(gè)信號(hào)層的信號(hào)交叉布線，盡量讓串?dāng)_降到最低。
（3）常見(jiàn)的8層板的層疊推薦方案如圖6所示，優(yōu)選方案1和方案2，可用方案3。
圖6 常見(jiàn)的8層板的層疊推薦方案
7. 層的添加及編輯
確認(rèn)層疊方案之后，如何在Altium Designer當(dāng)中進(jìn)行層的添加操作呢？下面簡(jiǎn)單舉例說(shuō)明如下。
（1）執(zhí)行菜單命令“設(shè)計(jì)-層疊管理器”或者按快捷鍵“DK”，進(jìn)入如圖7所示的層疊管理器，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。
圖7 層疊管理器
（2）單擊鼠標(biāo)右鍵，執(zhí)行“Insert layer above”或“Insert layer below”命令，可以進(jìn)行添加層操作，可添加正片或負(fù)片；執(zhí)行“Move layer up”或“Move layer down”命令，可以對(duì)添加的層順序進(jìn)行調(diào)整。
（3）雙擊相應(yīng)的名稱，可以更改名稱，，一般可以改為TOP、GND02、SIN03、SIN04、PWR05、BOTTOM這樣，即采用“字母+層序號(hào)（Altium Designer 19自帶這個(gè)功能）”，這樣方便讀取識(shí)別。
（4）根據(jù)層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置板層厚度。
（5）為了滿足設(shè)計(jì)的20H，可以設(shè)置負(fù)片層的內(nèi)縮量。
（6）單擊“OK”按鈕，完成層疊設(shè)置。一個(gè)4層板的層疊效果如圖8所示。
圖8 4層板的層疊效果
建議信號(hào)層采取正片的方式處理，電源層和地線層采取負(fù)片的方式處理，可以在很大程度上減小文件數(shù)據(jù)量的大小和提高設(shè)計(jì)的速度。
深圳宏力捷電子PCB設(shè)計(jì)能力
最高信號(hào)設(shè)計(jì)速率：10Gbps CML差分信號(hào)；
最高PCB設(shè)計(jì)層數(shù)：40層；
最小線寬：2.4mil；
最小線間距：2.4mil；
最小BGA PIN 間距：0.4mm；
最小機(jī)械孔直徑：6mil；
最小激光鉆孔直徑：4mil；
最大PIN數(shù)目：；63000+
最大元件數(shù)目：3600；
最多BGA數(shù)目：48+。
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