搞定叠层，让你的PCB设计也可以很高级

mutougeda

  G. I3 b: L: g* J& h1
1 {5 N8 a( a7 ~; |7 n: P( K3 _
层叠的定义及添加

对高速多层板来说，默认的两层设计无法满足布线信号质量及走线密度要求，这个时候需要对PCB层叠进行添加，以满足设计的要求。


2
6 {4 Z5 N/ D2 g# {- f, _0 ~
, T1 z; p! \8 w* a8 J6 Q# ?正片层与负片层

4 ?4 K7 l" c& M. i& i- W5 \
正片层就是平常用于走线的信号层（直观上看到的地方就是铜线），可以用“线”“铜皮”等进行大块铺铜与填充操作，如图8-32所示。
7 L0 H$ Q) }" ^% Y( G
; f- u3 X: L, `$ O" m
$ @: z# q. D/ l9 O图8-32  正片层


负片层则正好相反，即默认铺铜，就是生成一个负片层之后整一层就已经被铺铜了，走线的地方是分割线，没有铜存在。要做的事情就是分割铺铜，再设置分割后的铺铜的网络即可，如图8-33所示。
# b6 ?6 f, B' U; h- v/ e


0 x# }6 y& y5 f0 w; ]图8-33  负片层

+ d( ]' n* o' p, f$ I3 M
3
1 |6 y6 T3 ^, h7 S/ z8 Q
内电层的分割实现
' t- |$ W- V8 R
+ A/ n1 s9 }  V# G) o
. C" A: M& q0 ^% o, k在protel版本中，内电压是用“分裂”来分割的，而现在用的版本altium Designer 19直接用“线条”、快捷键“PL”来分割。分割线不宜太细，可以选择15mil及以上。分割铺铜时，只要用“线条”画一个封闭的多边形框，再双击框内铺铜设置网络即可，如图8-34所示。

; \$ d1 J. {  z) e  d

图8-34  双击给予网络
* [  \9 |* }* |( A) q) U+ S& u
  a5 h- A# p& s9 d( v" |0 k& w
7 ?* h& M8 }% m7 B+ X& h正、负片都可以用于内电层，正片通过走线和铺铜也可以实现。负片的好处在于默认大块铺铜填充，再进行添加过孔、改变铺铜大小等操作都不需要重新铺铜，这样省去了重新铺铜计算的时间。中间层用电源层和GND层（也称地层、地线层、接地层）时，层面上大多是大块铺铜，这样用负片的优势就很明显。
, I: z/ ?5 A7 a7 y6 e$ |
5 ^& ~/ B% U8 e. \1 U6 d4

( a$ m  Q+ B9 k% t' C' E# r& dPCB层叠的认识
. N5 w4 L5 ~/ [# q. f. x4 y

随着高速电路的不断涌现，PCB的复杂度也越来越高，为了避免电气因素的干扰，信号层和电源层必须分离，所以就牵涉到多层PCB的设计。在设计多层PCB之前，设计者需要首先根据电路的规模、电路板的尺寸和电磁兼容（EMC）的要求来确定所采用的电路板结构，也就是决定采用4层、6层，还是更多层数的电路板。这就是设计多层板的一个简单概念。

( i' r) _& `% T4 E7 j
9 P7 }) B7 S4 Z确定层数之后，再确定内电层的放置位置及如何在这些层上分布不同的信号。这就是多层PCB层叠结构的选择问题。层叠结构是影响PCB的EMC性能的一个重要因素，一个好的层叠设计方案将会大大减小电磁干扰（EMI）及串扰的影响。

& N! R, c: b( p" i7 a+ M
板的层数不是越多越好，也不是越少越好，确定多层PCB的层叠结构需要考虑较多的因素。从布线方面来说，层数越多越利于布线，但是制板成本和难度也会随之增加。对生产厂家来说，层叠结构对称与否是PCB制造时需要关注的焦点。所以，层数的选择需要考虑各方面的需求，以达到最佳的平衡。
& z8 U9 T2 H2 V7 ?/ s9 Y
) z# J+ P1 n, a
对有经验的设计人员来说，在完成元件的预布局后，会对PCB的布线瓶颈处进行重点分析，再综合有特殊布线要求的信号线（如差分线、敏感信号线等）的数量和种类来确定信号层的层数，然后根据电源的种类、隔离和抗干扰的要求来确定内电层的层数。这样，整个电路板的层数就基本确定了。
/ D; ]$ S& }; S& Y. f; X
5

4 q6 V4 F' F7 w/ \常见的PCB层叠
2 ^8 R8 Y$ i  w) ]" d

# G; f; S. }4 E- a/ G确定了电路板的层数后，接下来的工作便是合理地排列各层电路的放置顺序。图8-35和图8-36分别列出了常见的4层板和6层板的层叠结构。
3 f( X7 r8 J0 @: w2 B+ a* P

' {* k0 U9 ?8 D" K+ ^
4 C. _" A) S9 j4 D2 V  S/ ?# }  g5 c图8-35  常见的4层板的层叠结构
5 d4 ^4 ^0 y: h$ @: `3 f4 r
$ w, o+ }( E) F; x
) o' p0 m. m* B, T
" ^! J4 \7 y2 N9 ^2 I9 a图8-36  常见的6层板的层叠结构
" o" L9 b0 H, {# ~. R) B. u, X/ Z

6
) f/ y( W' B2 o2 W0 n8 y& f
8 m' Z5 V4 o" Z( j0 i8 z层叠分析

- e) ^( @1 L! O# H" S  |3 }( H
怎么层叠？哪样层叠更好？一般遵循以下几点基本原则。

$ [5 V- R3 R7 Y# U% ?
3 \3 c# \' i6 b7 I4 P① 元件面、焊接面为完整的地平面（屏蔽）。
5 G2 s  N, B& L+ Y2 k
7 i7 s. z: f) @: g) h  \② 尽可能无相邻平行布线层。

③ 所有信号层尽可能与地平面相邻。

④ 关键信号与地层相邻，不跨分割区。
; B+ R  i, j/ W" m
+ B1 ~, M% j7 D# M$ H可以根据以上原则，对如图8-35和图8-36所示的常见的层叠方案进行分析，分析情况如下。
1 F7 O9 I% u9 i

（1）3种常见的4层板的层叠方案优缺点对比如表8-1所示。

1 @0 T' ?' U) U


（2）4种常见的6层板的层叠方案优缺点对比如表8-2所示。
  B: B' Q. @4 k- P, k
+ C4 Z5 @0 h3 j8 o; o( a
8 C& _; [8 j" u! i6 M5 Z1 W/ ^9 [, Z

" k9 ~. @% s. |
通过方案1到方案4的对比发现，在优先考虑信号的情况下，选择方案3和方案4会明显优于前面两种方案。但是在实际设计中，产品都是比较在乎成本的，然后又因为布线密度大，通常会选择方案1来做层叠结构，所以在布线的时候一定要注意相邻两个信号层的信号交叉布线，尽量让串扰降到最低。

9 G: O& ]. Y2 b* \, t% `' c
（3）常见的8层板的层叠推荐方案如图8-37所示，优选方案1和方案2，可用方案3。

% P3 I- P% @' l$ h2 }: m
; s5 o8 J) `8 d( U( s9 p

图8-37  常见的8层板的层叠推荐方案
% W" ~' b" [& Q) D- D9 N/ `

* ?' O( ?# T! L4 g% U7
# s8 g& M$ s( u/ D  V, C
1 u( _1 D: x" u' f6 ~; |层的添加及编辑

4 l8 Y( P3 [: A
: _" @8 R) o) [确认层叠方案之后，如何在Altium Designer当中进行层的添加操作呢？下面简单举例说明如下。
+ C5 x* \* `; G
+ M4 b2 l! \& d0 A2 w, L4 L3 \（1）执行菜单命令“设计-层叠管理器”或者按快捷键“DK”，进入如图8-38所示的层叠管理器，进行相关参数设置。
1 Z6 D6 S. ], A; D+ d9 M
6 ?0 b; a4 W5 I' O0 R

9 y9 F5 Y- b6 `$ ?图8-38  层叠管理器

（2）单击鼠标右键，执行“Insert layer above”或“Insert layer below”命令，可以进行添加层操作，可添加正片或负片；执行“Move layer up”或“Move layer down”命令，可以对添加的层顺序进行调整。

（3）双击相应的名称，可以更改名称，，一般可以改为TOP、GND02、SIN03、SIN04、PWR05、BOTTOM这样，即采用“字母+层序号（Altium Designer 19自带这个功能）”，这样方便读取识别。
4 Q- U# \- ^2 V! z- r
+ y3 i/ \5 \9 t6 ~9 Q4 {+ S（4）根据层叠结构设置板层厚度。
$ r0 H- O% d/ ~: r4 X
; A0 Z7 o: L- q) t, J（5）为了满足设计的20H，可以设置负片层的内缩量。

# j; Y/ g, F$ m0 }* p2 ~; T  b（6）单击“OK”按钮，完成层叠设置。一个4层板的层叠效果如图8-39所示。

) _6 C+ i6 `) r' r0 g  A$ f

图8-39  4层板的层叠效果
% ]6 n" }% K6 x6 B* i- l* ]
建议信号层采取正片的方式处理，电源层和地线层采取负片的方式处理，可以在很大程度上减小文件数据量的大小和提高设计的速度。

yin123

搞定叠层，让你的PCB设计也可以很高级

sword_wjt

学习了，确实高级