PCB板材的相關(guān)知識(shí)

針對(duì)于這個(gè)問題首先要了解PCB板材的相關(guān)知識(shí)，因?yàn)檫x用何種PP和Core都是針對(duì)于特定廠家特定型號(hào)的FR4來說的。

比如聯(lián)茂的IT180A

比如松下的M6

再比如生益的S0401

...

所以，不同廠家不同型號(hào)的FR4，它的pp和core的參數(shù)都是不一樣的。同樣的板厚和阻抗要求，用不同的板材，所疊出來的層疊結(jié)構(gòu)是不一樣的。

對(duì)于常規(guī)的阻抗信號(hào)來說，常規(guī)的FR4板材都能滿足信號(hào)的基本要求，只要板廠最終給出來的層疊結(jié)構(gòu)滿足阻抗和板厚的要求即可。所以我們通常發(fā)給板廠做板，只需要告知他們哪些信號(hào)需要做阻抗，至于用什么板材我們從來都不關(guān)心。所以很多設(shè)計(jì)師關(guān)于板材和層疊結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)都是比較薄弱。

現(xiàn)在有很多工程師習(xí)慣依賴板廠去做阻抗，這樣做可能在某些設(shè)計(jì)場(chǎng)合沒有太大的問題，但是這樣做的缺點(diǎn)是放棄了層疊設(shè)計(jì)。因?yàn)榘鍙S只是板廠，他們只會(huì)幫著控制阻抗，但是層疊是設(shè)計(jì)工程師自己的事情，需要重視。有的工程師會(huì)反對(duì)說，我的設(shè)計(jì)文件本來就有層疊信息哈，板廠不可能把我的層疊順序搞反的。如下圖，這是一個(gè)12層板的層疊，確實(shí)板廠會(huì)按照這個(gè)順序來進(jìn)行層疊，不會(huì)搞錯(cuò)。但是圖中所示的層疊方案，其實(shí)有很多需要注意的細(xì)節(jié)，比如：ART03和ART04需要拉大距離，ART09和ART010也需要拉大距離，中間連續(xù)4個(gè)平面層，也要拉大兩個(gè)Power層之間的距離，減小Ground到Power的距離，等等。

這些細(xì)節(jié)板廠不可能完全控制好，因?yàn)樗麄冏约阂膊欢?，他們更多的只?huì)去控制你的阻抗而忽略你的層疊。所以，層疊設(shè)計(jì)是PCB工程師自己的事情，需要重視！能自己做層疊的PCB工程師才是一名合格的PCB工程師。

層疊知識(shí)所涉及的東西比較多，它是你PCB設(shè)計(jì)的整體架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)要滿足信號(hào)完整性，電源完整性，DFM..設(shè)計(jì)相關(guān)的所有因素。這是一個(gè)比較系統(tǒng)的知識(shí)。

1.PCB層疊方案需要考慮的因素

（1）布線通道：根據(jù)整板的布線密度，關(guān)鍵器件的布線通道，主要信號(hào)頻率，速率、特殊布線要求的信號(hào)種類、數(shù)量、確定需要的布線層數(shù)；

（2）電源、地層的選擇；根據(jù)電源、地的種類、分布，確認(rèn)電源地的層數(shù)；

（3）板厚限制；

（4）層疊方案利于加工生成（對(duì)稱設(shè)計(jì)）；

（5）電源地層數(shù)，加上布線層數(shù)，構(gòu)成PCB總的層數(shù)；

在考慮PCB層數(shù)的時(shí)候，需要綜合PCB的性能指標(biāo)要求與成本承受能力：

①在消費(fèi)類產(chǎn)品方面，由于批量生產(chǎn)數(shù)量巨大，研發(fā)階段即使適當(dāng)冒些技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也要用盡量少的層數(shù)來完成PCB設(shè)計(jì)，降低批量生產(chǎn)的成本；

②而在服務(wù)器，核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面，PCB的成本相對(duì)可以忽略不計(jì)，產(chǎn)品的性能指標(biāo)需要優(yōu)先考慮，在PCB層設(shè)計(jì)方面會(huì)適當(dāng)?shù)脑黾訉訑?shù)，以減少信號(hào)之間的串?dāng)_確保參考平面的完整以及電源、地平面相鄰，降低平面阻抗。

2.層疊設(shè)置的常見問題

（1）參考平面的選擇

由于PCB走線和參考平面的互感/耦合電容的存在，高速信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中，會(huì)在與之相鄰的平面產(chǎn)生相反的電流，我們稱為回流，對(duì)應(yīng)的平面，電源平面/地平面均能作為高速信號(hào)的參考平面。

從實(shí)際門電路的工作原理來看，常規(guī)電平信號(hào)均是以從驅(qū)動(dòng)端到負(fù)載端，再以地平面作為回流通道流回到驅(qū)動(dòng)端，構(gòu)成一個(gè)回路，所以常規(guī)習(xí)慣選擇地平面作為回流通道。

雖然理論上與高速信號(hào)相鄰的任意導(dǎo)體或是平面均能作為回流通道，單信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端流到負(fù)載端，再流回驅(qū)動(dòng)端，地平面是最理想的參考平面。

實(shí)際PCB設(shè)計(jì)中，地信號(hào)在PCB板上的分布比單一電源網(wǎng)絡(luò)分布明顯廣而多，地過孔在板內(nèi)分布廣，高速信號(hào)布線換層時(shí)往往附近有地空過相伴而無須額外增加回流地孔，回流通道會(huì)沿著就近的地過孔回到另外一個(gè)平面或回流通道上，加上各電源也是以地平面作為參考平面，以低平面作為主參考平面較易在PCB設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)。

（2）主電源平面和地平面相鄰

從PI角度，主電源平面和地平面相鄰，對(duì)應(yīng)電源平面的阻抗低，且電源平面與低平面的距離越近，平面阻抗越小。

從物理學(xué)角度，單位面積的電源平面和地平面構(gòu)成的溶質(zhì)和兩者的距離成反比，距離越小，容值越大，儲(chǔ)能越多。

電源平面和地平面構(gòu)成的平面電容對(duì)高速信號(hào)門電路快速翻轉(zhuǎn)的能力供給提供了保障。

（3）電源供給通道

高速信號(hào)的門電路翻轉(zhuǎn)時(shí)，由于速率高，翻轉(zhuǎn)時(shí)間短，PCB板上的接口電源乃至去耦電容由于對(duì)應(yīng)的頻段較低，難于及時(shí)給予響應(yīng)，此時(shí)門電路翻轉(zhuǎn)的能量供給首先來自于就近的電源平面和地平面構(gòu)成的平面電容。進(jìn)而形成單板電源—儲(chǔ)能電容—去耦電容—平面電容—門電路的能力供給通道，也就是就近的去耦電容給平面供電，儲(chǔ)能電容給去耦電容供電，單板電源給各儲(chǔ)能電容供電，構(gòu)成門電路翻轉(zhuǎn)時(shí)的電源供給通道。

上面的一大堆文字雖然看起來好像很有道理的樣子，但是好像并沒有什么卵用，紙上談兵誰都會(huì)，關(guān)鍵是怎么把他變成實(shí)際的東西，我想知道的是怎么結(jié)合上面的理論知識(shí)和特定的板材型號(hào)來讓自己疊出一個(gè)可以使用的層疊，就像下面。

可以，沒問題，我們寫這篇文章就是這個(gè)目的，前期基本的一些理論的牛B還是要稍微吹一下的，下面就可以進(jìn)入到這個(gè)環(huán)節(jié)了。但是，由于篇幅關(guān)系，所以，預(yù)知后事如何，請(qǐng)聽下會(huì)分解...咱們下期接著講。