平衡PCB的层叠设计方法

如果布线不需要额外的层,为什么还要用它呢?难道减少层不会让电路板更薄吗?如果电路板少一层,难道成本不是更低么?但是,在一些情况下,增加一层反而会降低费用。

PCB板有两种不同的结构:核芯结构和敷箔结构。

在核芯结构中,PCB板中的所有导电层敷在核芯材料上;而在敷箔结构中,只有PCB板内部导电层才敷在核芯材料上,外导电层用敷箔介质板。所有的导电层通过介质利用多层层压工艺粘合在一起。核芯材料就是工厂中的双面敷箔板。因为每个核芯有两个面,全面利用时,PCB板的导电层数为偶数。为什么不在一边用敷箔而其余用核芯结构呢?

其主要原因是:PCB板的成本及PCB板的弯曲度。因为少一层介质和敷箔,奇数PCB板原材料的成本略低于偶数层PCB。但是奇数层PCB板的加工成本明显高于偶数层PCB板。内层的加工成本相同;但敷箔/核芯结构明显要增加外层的处理成本。

奇数层PCB板需要在核芯结构工艺的基础上增加非标准的层叠核层粘合工艺。与核芯结构相比,在核芯结构外添加敷箔的工厂生产效率将下降。在层压粘合以前,外面的核芯需要额外的工艺处理,这增加了外层被划伤和蚀刻错误的风险。

平衡结构避免弯曲

不用奇数层设计PCB板的最好理由是:奇数层PCB板容易弯曲。当PCB板在多层电路粘合工艺后冷却时,核芯结构和敷箔结构冷却时不同的层压张力会引起PCB板弯曲。随着电路板厚度的增加,具有两个不同结构的复合PCB板弯曲的风险就越大。

消除PCB板弯曲的关键是采用平衡的层叠。尽管一定程度弯曲的PCB板符合规范要求,但后续处理效率将降低,导致成本增加。因为装配时需要特别的设备和工艺,元器件放置准确度降低,故将损害质量。

使用偶数层PCB板

当设计中出现奇数层PCB板时,用以下几种方法可以平衡层叠、降低PCB板制作成本、避免PCB板弯曲。以下几种方法优先排列。

1、一层信号层并利用。如果设计PCB板的电源层为偶数而信号层为奇数可采用这种方法。增加的层不增加成本,但却可以缩短交货时间、改善PCB板质量。

2、额外增加一个电源层。如果设计PCB板的电源层为奇数而信号层为偶数可采用这种方法。一个简单的方法是在不改变其他设置的情况下在层叠中间加一个地层。先按奇数层PCB板布线,再在中间复制地层,标记剩余的层。这和加厚地层敷箔的电气特性一样。

3、在接近PCB层叠中央添加一个空白信号层。这种方法最小化层叠不平衡性,改善PCB板的质量。先按奇数层布线,再添加一个空白信号层,标记其余层。在微波电路和混合介质(介质有不同介电常数)电路中采用。平衡层叠PCB的优点:成本低、不易弯曲、缩短交货时间和保证质量。

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