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多层PCB设计经验

印制板(PCB-Printed Circuit Board)也叫印制电路板、印刷电路板。多层印制板,就是指两层以上的印制板,它是由几层绝缘基板上的连接导线和装配焊接电子元件用的焊盘组成,既具有导通各层线路,又具有相互间绝缘的作用。随着SMT(表面安装技术)的不断发展,以及新一代SMD(表面安装器件)的不断推出,如QFP、QFN、CSP、BGA(特别是MBGA),使电子产品更加智能化、小型化,因而推动了PCB工业技术的重大改革和进步。自1991年IBM公司首先成功开发出高密度多层板(SLC)以来,各国各大集团也相继开发出各种各样的高密度互连(HDI)微孔板。这些加工技术的迅猛发展,促使了PCB的设计已逐渐向多层、高密度布线的方向发展。多层印制板以其设计灵活、稳定可靠的电气性能和优越的经济性能,现已广泛应用于电子产品的生产制造中。
下面,作者以多年设计印制板的经验,着重印制板的电气性能,结合工艺要求,从印制板稳定性、可靠性方面,来谈谈多层制板设计的基本要领。

认真校核原理图:任何一块印制板的设计,都离不开原理图。原理图的准确性,是印制板正确与否的前提依据。所以,在印制板设计之前,必须对原理图的信号完整性进行认真、反复的校核,保证器件相互间的正确连接。
器件选型:元器件的选型,对印制板的设计来说,是一个十分重要的环节。同等功能、参数的器件,封装方式可能有不同。封装不一样,印制板上器件的焊孔(盘)就不一样。所以,在着手印制板设计之前,一定要确定各个元器件的封装形式。
多层板在器件选型方面,必须定位在表面安装元器件(SMD)的选择上,SMD以其小型化、高度集成化、高可靠性、安装自动化的优点而广泛应用于各类电子产品上。同时,在器件选用上,不仅要注意器件的特性参数应符合电路的需求,也要注意器件的供应,避免器件停产问题;同时应意识到:目前很多国产器件,如片状电阻、电容、连接器、电位器等的质量已逐渐达到进口器件的水平,且有货源充足、交货期短、价格便宜等优势。所以,在电路许可的条件下,应尽量考虑采用国产器件。

、尺寸、层数的确定
任何一块印制板,都存在着与其他结构件配合装配的问题,所以,印制板的外形与尺寸,必须以产品整机结构为依据。但从生产工艺角度考虑,应尽量简单,一般为长宽比不太悬殊的长方形,以利于装配,提高生产效率,降低劳动成本。
层数方面,必须根据电路性能的要求、板尺寸及线路的密集程度而定。对多层印制板来说,以四层板、六层板的应用最为广泛,以四层板为例,就是两个导线层(元件面和焊接面)、一个电源层和一个地层,如下图。

多层板的各层应保持对称,而且最好是偶数铜层,即四、六、八层等。因为不对称的层压,板面容易产生翘曲,特别是对表面贴装的多层板,更应该引起注意。

元器件的位置、摆放方向,首先应从电路原理方面考虑,迎合电路的走向。摆放的合理与否,将直接影响了该印制板的性能,特别是高频模拟电路,对器件的位置及摆放要求,显得更加严格。合理的放置元器件,在某种意义上,已经预示了该印制板设计的成功。所以,在着手编排印制板的版面、决定整体布局的时候,应该对电路原理进行详细的分析,先确定特殊元器件(如大规模IC、