淺談PCB布局設(shè)計的層堆疊規(guī)劃

PCB布局設(shè)計人員通常不參與用于構(gòu)建他們要設(shè)計的電路板的層堆疊的規(guī)劃。為了設(shè)置設(shè)計工具，他們顯然必須知道正確的層數(shù)及其配置，但是除此之外，他們將沒有任何進(jìn)一步的交互。這主要是由于三個原因：

PCB的性能要求并不像現(xiàn)在這樣嚴(yán)格。

用于制造PCB的材料較少。

PCB設(shè)計工具根本不像今天那樣具有復(fù)雜的板層堆疊和配置功能。

值得慶幸的是，由于大多數(shù)主要設(shè)計工具都配備了先進(jìn)的PCB層配置功能，因此PCB布局過程中的這一部分現(xiàn)在已經(jīng)非常不同。話雖如此，設(shè)計師仍然有責(zé)任完成為他們的設(shè)計配置正確的板層堆疊的過程。我們將研究這個過程，并討論在PCB設(shè)計軟件中構(gòu)建和配置板層堆棧的一些想法。

一次印刷電路板上的層數(shù)直接與需要布線的網(wǎng)的數(shù)量有關(guān)。隨著PCB電路需求的增加，組件數(shù)量也隨之增加，最終網(wǎng)絡(luò)數(shù)量也隨之增加。同時，有源組件的復(fù)雜性和引腳數(shù)也在增加，這增加了電路板上的凈數(shù)量。這些增加的答案是減小跡線寬度或增加板的層數(shù)，或兩者兼而有之，這不幸地導(dǎo)致更高的制造成本。

雖然PCB上的平均組件數(shù)和凈數(shù)量都增加了，但電路板的電氣性能指標(biāo)也有所提高。設(shè)計師很快發(fā)現(xiàn)，雖然布線以前需要四層板才需要六層，但實際上它們必須要達(dá)到八層才能獲得所需的電氣性能。這些附加層的一些原因包括：

1、隔離控制阻抗路由的空間更大。

2.、差分對路由限制為盡可能少的層。

3、微帶線和帶狀線板層堆疊配置。

4、用于多個電源和接地網(wǎng)的附加平面層。

隨著電路板功能的不斷發(fā)展，在創(chuàng)建電路板層堆疊的過程中引入了另一個因素。與以前使用的電路板相比，現(xiàn)在電路板的更高運(yùn)行速度可能需要更高級的電路板制造材料。高功率板或?qū)⒃趷毫迎h(huán)境中使用的板也是如此。這些材料可能會更改最初為標(biāo)準(zhǔn)FR-4材料計算的電路的傳輸線特性，進(jìn)而可能需要更改層堆疊配置。

對于當(dāng)今的先進(jìn)電子設(shè)備，至關(guān)重要的是創(chuàng)建正確的板層堆疊，以確保板將以其高性能運(yùn)行。而且由于我們剛剛探討了所有需求，因此布局設(shè)計人員面臨比以往任何時候都更大的壓力，它們需要正確的堆疊。讓我們看看布局設(shè)計師還面臨哪些其他困難。

今天，PCB設(shè)計人員面臨著許多復(fù)雜的挑戰(zhàn)，而過去的PCB設(shè)計人員不必?fù)?dān)心。這些聽起來像您必須處理的嗎？

時間表：

現(xiàn)在，將產(chǎn)品推向市場的需求比以往任何時候都更加迫切。公司不僅面臨更大的競爭壓力，而且還有其他力量在起作用。例如，最近發(fā)生的COVID-19疫情引起了醫(yī)療設(shè)計工作的狂熱，以便將新的醫(yī)療設(shè)備投入生產(chǎn)以幫助抵抗病毒。盡管設(shè)計的各個方面都感到滿足這些需求的壓力，但PCB設(shè)計人員尤其面臨著使電路板快速完成且無錯誤的挑戰(zhàn)。

信息：

正如我們之前指出的，對層配置和板材料的需求每天都變得越來越復(fù)雜。許多設(shè)計師并不熟悉所有這些過程或材料，需要外部幫助來創(chuàng)建最適合他們設(shè)計的板層堆疊。

工具：

某些PCB設(shè)計工具仍不夠用戶友好，無法使設(shè)計人員在創(chuàng)建其PCB疊層時有效使用。這不僅減慢了工作速度并增加了工作的挫敗感，而且還可能影響電路板的設(shè)計水平。

PCB布局設(shè)計師在嘗試完成工作時面臨許多挑戰(zhàn)。當(dāng)嘗試創(chuàng)建板層堆疊配置以確保板按預(yù)期工作，同時能夠無錯誤且以最低成本制造板時，尤其如此。讓我們看一下PCB設(shè)計工具可以幫助設(shè)計師的一些方法。

PCB CAD工具可以做很多事情來幫助布局設(shè)計者創(chuàng)建和配置電路板層堆疊。首先是合并自動生成器或向?qū)В缟蠄D所示。這些工具使設(shè)計人員可以指定堆棧的層數(shù)和配置，而這些工具需要在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行大量創(chuàng)建。接下來是讓設(shè)計人員完全控制層堆疊的細(xì)節(jié)，包括指定導(dǎo)電和介電板材料的能力。設(shè)計人員應(yīng)該能夠指定值和公差，并配置在設(shè)置布局參數(shù)時應(yīng)如何布置圖層。

但是，設(shè)計人員所需的幫助并非全部來自這些工具。設(shè)計人員需要具備很多行業(yè)知識，才能更好地了解與他們合作的材料和過程。在這里，設(shè)計人員可以通過與PCB合同制造商建立關(guān)系來從中受益匪淺，以獲取用于創(chuàng)建其板層堆疊的準(zhǔn)確信息。就像已經(jīng)說過的，制造商已經(jīng)從事這項工作多年了，他們非常擅長。應(yīng)鼓勵布局設(shè)計者及早參與其PCB CM，以便在他們開始進(jìn)行PCB設(shè)計之前具有正確的層積。
編輯：hfy