多层PCB层叠结构设计与原则
前言大家好，我是张巧龙。好久没写原创了，记得之前刚接触pcb时，还在用腐蚀单层板，类似这种。
慢慢随着电子产品功能越来越多，产品越来越薄，对pcb设计要求越来越高了，复杂程度也随之增加。因此，许多设计者选择多层pcb来应对。
既然牵扯到多层板设计，到底用几层板呢？2、4、6、8？还是越多越好？
其实不然，一般来说，到底几层板是由电路本身的特点来决定的，如干扰、布线密度、尺寸、特殊信号线多不多等。当然，层数越多越有利于布线，但制造成本和难度也会上升。所以说对于pcb层数的选择需要具体情况具体分析。
那么问题来了，画出来了多层板，生产制造又能否满足我们对多层板品质和性价比的要求呢？
要谈品质，我们就要了解电路板采用什么工艺生产，这可以直接决定pcb过孔的品质是否存在大的隐患。
正片设计默认是无铜的，走线和铺铜的地方意味着这里的铜保留，没有走线和铺铜的地方铜被清除。见下图。采用正片工艺：成本高、流程长、无分散性“坏孔”隐患。
和正片设计相反，负片设计默认是有铜的，走线和铺铜的地方意味着这里的铜被清除，没有走线和铺铜的地方铜被保留。见下图。其成本相对正片来说极低，且流程短，但存在极大的“坏孔”隐患。
（图源自网络）
像嘉立创就采用的是正片工艺，而且对于要求严苛的板子及过孔太小的板子，全部进行四线低阻测试，以保证pcb的品质。也只有四线低阻测试才能检测出那些似断非断，用万用表、用二线飞针测试、用通用测试架都测不出来的坏孔。
更难能可贵的是，嘉立创6-20层板还提供免费的盘中孔工艺和沉金工艺。过孔能打在任意焊盘，既提升了设计效率，又不影响smt焊接，简洁、平整的焊盘表面，实在优雅！高品质和高性价比一举两得。
（嘉立创6层板盘中孔实拍图）
02
pcb的结构
前面说了，到底选用几层板，需要综合考虑。除了电路本身的特点外，还需要了解到pcb本身，也就是pcb的层叠结构。好的结构能够极大地减少pcb对电路的干扰。
我们一直在说单层、双层、四层等等。
那么具体的结构是如何的呢？
2.1 单层板
导线出现在单面的pcb，称为单面板即单层板。如下图所示：
2.2 双层板
双层板我们用的比较多，两面都可以布线（电源线、信号线）
2.3 四层板
四层板就是中间一个双层板，再加上下两层绝缘层和外层铜箔压合。
2.4 六层板
六层板就是中间两个双面板，再加绝缘层和外层铜箔压合。
。。。
03
多层pcb层叠结构设计与原则
多层pcb的使用，会带来许多问题，如pcb的电磁兼容性(electromagnetic compatible，emc)、信号完整性(signal integrity，si) 、电源完整性 (power integrity，pi)布局布线以及层叠结构设计等。
其中多层pcb层叠结构设计对pcb的电磁兼容性布局布线有直接影响，同时对信号完整性、电源完整性也有着重要的影响，即多层pcb层叠结构设计是多层pcb设计至关重要的一步。
那么什么是多层pcb层叠结构设计呢？其中又有哪些规则可寻呢？
3.1 pcb层叠结构设计
多层pcb层叠结构设计是指多层pcb确定层数以及在层数确定之后层的排列顺序，即电源层(power)、地层(gnd)、信号层(signal)的排列顺序。
在确定层数时，根据pcb的电源、地的种类数目、分布情况、载流能力、单板的性能指标等来确定pcb电源、地的层数;
根据 pcb元器件的布局密度以及走线通道、关键信号的频率和速率、特殊布局布线需求的信号种类和数量等因素确定信号层数。
电源、地的层数与信号层数之和共同构成 pcb 的总层数。
当多层pcb 层数确定之后，就得考虑合理的排列各层的放置顺序，在这一步骤中，主要考虑两个因素:
1、pcb的特殊信号层。
2、pcb的电源层与地层的分布。
3.2 多层pcb层叠原则
由于多层pcb层叠结构有多种组合方式，且不同的pcb层叠结构对pcb的工作性能有着直接影响，即它影响 pcb 的阻抗、传输损耗、电磁兼容、谐振点以及辐射。
因此，需要通过多层pcb层叠结构的基本原则进行筛选，然后对筛选出的层叠结构进行仿真，最后选择出某特定情况下的最佳层叠结构。
多层pcb层叠结构设计基本原则如下：
（1）pcb有多个地层可以有效地降低接地阻抗。
（2）信号层尽可能与内电层(电源层或地层)相邻，这样内电层的铜膜就可以给信号提供屏蔽。
（3）内部电源层与地层支架应该紧密耦合，即内部电源层和地层之间的介质厚度应该取较小的值，以提高电源层和地层之间的容值，来增大电源与地之间的耦合。
（4）尽量不要使两个信号层相邻。因为相邻的两个信号层极容易形成串扰，有可能导致整个系统性能降低。在两个信号层之间加入地层能有效地抑制串扰。
。。。
04
多层pcb阻抗设计辅助工具
在多层pcb设计中，除了上述的层叠结构，还有层压结构也比较重要，因为无论是层叠结构还是层压结构亦或是其他的影响因素，都能影响pcb的阻抗。
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其实不然，一般来说，到底几层板是由电路本身的特点来决定的，如干扰、布线密度、尺寸、特殊信号线多不多等。当然，层数越多越有利于布线，但制造成本和难度也会上升。所以说对于pcb层数的选择需要具体情况具体分析。
那么问题来了，画出来了多层板，生产制造又能否满足我们对多层板品质和性价比的要求呢？
要谈品质，我们就要了解电路板采用什么工艺生产，这可以直接决定pcb过孔的品质是否存在大的隐患。
正片设计默认是无铜的，走线和铺铜的地方意味着这里的铜保留，没有走线和铺铜的地方铜被清除。见下图。采用正片工艺：成本高、流程长、无分散性“坏孔”隐患。
和正片设计相反，负片设计默认是有铜的，走线和铺铜的地方意味着这里的铜被清除，没有走线和铺铜的地方铜被保留。见下图。其成本相对正片来说极低，且流程短，但存在极大的“坏孔”隐患。
（图源自网络）
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02
pcb的结构
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我们一直在说单层、双层、四层等等。
那么具体的结构是如何的呢？
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2.2 双层板
双层板我们用的比较多，两面都可以布线（电源线、信号线）
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