叠层的设计,就是电源层,地层以及信号层三者之间的位置关系以及距离关系。 通俗的讲,就是谁在上,谁在下,谁谁离的近一点,谁谁离的远一点。 那怎么确定三者之间的位置和距离关系呢? 先记住以下几点: (1) 电源层和地层不得已不要分开,相邻放置,且越近越好。因为这两层之间形成的平面电容,距离越近,电容越大,对电源的滤波有好处。 (2) 电源和地平面均能作为信号的参考平面,但是呢,优先选择地平面。 (3) 元件面下面最好是地平面,为器件提供屏蔽层,为顶层布线提供参考面。 (4) 所有信号层尽可能与地平面相邻,保证信号的电流回路不会乱。 (5) 避免两信号层直接相邻,若实在没办法,走线尽量保持垂直。 (6) 还有考虑层压结构对称,要不板子容易弯曲。 4层板的叠层结构可以有下面三种方案。 这三种方案中,优先选择方案1。 关键信号优先选TOP层,因为在TOP层下面是GND层。 射频和高速信号,走线需要为50ohm,所以叠层厚度需要考虑阻抗控制。 GND和PWR层,一般是使用芯板,使其薄点,保证平面电容的去耦效果。 方案2的目的,是想屏蔽得好一点,所以把GND层和PWR层在最外层。 但是理想丰满,现实骨感。想要在这个叠层条件下,获得好的屏蔽效果,对使用其的设计有苛刻的要求。 像我们常规的,具有很多器件的设计,就不适合使用方案2. GND和PWR面会由于元件焊盘的影响,变得极不完整,这就导致S1和S2上的信号的回流乱乱的。同时,GND和PWR离的太远,去耦效果也大幅度下降。 方案3,和方案1类似。适用于主要器件在BOTTOM布局的情况,关键信号在BOTTOM层布线。 6层板的结构有下面4种方案。 六层板时,优先考虑方案3. 布线层选择依次为S2,BOTTOM,TOP。 主电源在第四层和第五层。 层厚设置上,增大S2和PWR之间的间距(减小电源对S2的影响),缩小PWR和GND2之间的间距(提升板间电容的去耦效果),缩小GND1和S2之间的间距(减小电源对S2的影响). 方案1,优选布线层TOP和S2,其次是S3和BOTTOM。不过,有时候像射频布板,没有专门的电源平面,这时候,布线层就优选TOP和BOTTOM层。 方案2,保证了电源和地平面相邻,保证了板间电容的去耦效果,但TOP,BOTTOM,S2,S3都在外面,只有S2有较好的参考平面。 方案4,适合对于少量信号有高要求的场合,因为S2上下都是GND,EMC性能最好。 八层板的结构有下面5种方案。 优选方案2和方案3。 方案2中所有的布线层都与地平面相邻,与方案1相比,减少了相邻布线层。 方案3与方案2比,将第七层由GND更改为PWR层,所以需要减少S4上的关键布线。 方案4,无相邻布线层,层压结构对称,但是PWR离GND层远,电源平面阻抗较高。需要适当加大S2和PW1、PWR2和S3之间的距离,缩小GND1和S2、GND3和S3之间的距离。也就是说,让中间层的布线离电源层远点,离GND层近点。 方案5,电源和地平面相邻,有相邻布线层(s2,s3), S4的参考面是PWR层。如果底层关键布线少,且能控制S2和S3的线间串扰,可以考虑该方法。 十层板的方案有如下4种。 优选方案2和方案3. 方案3, 扩大电源层与布线层的间距(S2和PWR1,PWR2和S4),缩小布线层和GND层的间距(S3和GND2,S4和GND3)。 主电源为PWR2层,其对应地为GND2层。 布线层优先选择S2,S3,S4,其次是S1和S5。 方案4:与方案3相比,少了一层布线层,但是EMC性能好。如果不考虑成本的话,优先选择这个。
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