浅谈PCB布局设计的层堆叠规划

PCB布局设计人员通常不参与用于构建他们要设计的电路板的层堆叠的规划。为了设置设计工具，他们显然必须知道正确的层数及其配置，但是除此之外，他们将没有任何进一步的交互。这主要是由于三个原因：

PCB的性能要求并不像现在这样严格。

用于制造PCB的材料较少。

PCB设计工具根本不像今天那样具有复杂的板层堆叠和配置功能。

值得庆幸的是，由于大多数主要设计工具都配备了先进的PCB层配置功能，因此PCB布局过程中的这一部分现在已经非常不同。话虽如此，设计师仍然有责任完成为他们的设计配置正确的板层堆叠的过程。我们将研究这个过程，并讨论在PCB设计软件中构建和配置板层堆栈的一些想法。

一次印刷电路板上的层数直接与需要布线的网的数量有关。随着PCB电路需求的增加，组件数量也随之增加，最终网络数量也随之增加。同时，有源组件的复杂性和引脚数也在增加，这增加了电路板上的净数量。这些增加的答案是减小迹线宽度或增加板的层数，或两者兼而有之，这不幸地导致更高的制造成本。

虽然PCB上的平均组件数和净数量都增加了，但电路板的电气性能指标也有所提高。设计师很快发现，虽然布线以前需要四层板才需要六层，但实际上它们必须要达到八层才能获得所需的电气性能。这些附加层的一些原因包括：

1、隔离控制阻抗路由的空间更大。

2.、差分对路由限制为尽可能少的层。

3、微带线和带状线板层堆叠配置。

4、用于多个电源和接地网的附加平面层。

随着电路板功能的不断发展，在创建电路板层堆叠的过程中引入了另一个因素。与以前使用的电路板相比，现在电路板的更高运行速度可能需要更高级的电路板制造材料。高功率板或将在恶劣环境中使用的板也是如此。这些材料可能会更改最初为标准FR-4材料计算的电路的传输线特性，进而可能需要更改层堆叠配置。

对于当今的先进电子设备，至关重要的是创建正确的板层堆叠，以确保板将以其高性能运行。而且由于我们刚刚探讨了所有需求，因此布局设计人员面临比以往任何时候都更大的压力，它们需要正确的堆叠。让我们看看布局设计师还面临哪些其他困难。

今天，PCB设计人员面临着许多复杂的挑战，而过去的PCB设计人员不必担心。这些听起来像您必须处理的吗？

时间表：

现在，将产品推向市场的需求比以往任何时候都更加迫切。公司不仅面临更大的竞争压力，而且还有其他力量在起作用。例如，最近发生的COVID-19疫情引起了医疗设计工作的狂热，以便将新的医疗设备投入生产以帮助抵抗病毒。尽管设计的各个方面都感到满足这些需求的压力，但PCB设计人员尤其面临着使电路板快速完成且无错误的挑战。

信息：

正如我们之前指出的，对层配置和板材料的需求每天都变得越来越复杂。许多设计师并不熟悉所有这些过程或材料，需要外部帮助来创建最适合他们设计的板层堆叠。

工具：

某些PCB设计工具仍不够用户友好，无法使设计人员在创建其PCB叠层时有效使用。这不仅减慢了工作速度并增加了工作的挫败感，而且还可能影响电路板的设计水平。

PCB布局设计师在尝试完成工作时面临许多挑战。当尝试创建板层堆叠配置以确保板按预期工作，同时能够无错误且以最低成本制造板时，尤其如此。让我们看一下PCB设计工具可以帮助设计师的一些方法。

PCB CAD工具可以做很多事情来帮助布局设计者创建和配置电路板层堆叠。首先是合并自动生成器或向导，如上图所示。这些工具使设计人员可以指定堆栈的层数和配置，而这些工具需要在数据库中进行大量创建。接下来是让设计人员完全控制层堆叠的细节，包括指定导电和介电板材料的能力。设计人员应该能够指定值和公差，并配置在设置布局参数时应如何布置图层。

但是，设计人员所需的帮助并非全部来自这些工具。设计人员需要具备很多行业知识，才能更好地了解与他们合作的材料和过程。在这里，设计人员可以通过与PCB合同制造商建立关系来从中受益匪浅，以获取用于创建其板层堆叠的准确信息。就像已经说过的，制造商已经从事这项工作多年了，他们非常擅长。应鼓励布局设计者及早参与其PCB CM，以便在他们开始进行PCB设计之前具有正确的层积。
编辑：hfy