PCB層數估計的重要性

2022-08-17

PCB層數估計的重要性

PCB層數估計使設計人員能夠衡量設計中所需的信號和電源層數。

隨著(zhù)時(shí)間的推移，電路板布局隨著(zhù)時(shí)鐘頻率上升、面積減小、層數增加、信號設備增加以及元件數量和密度增加等限制因素不斷增長(cháng)。這些因素導致電路板開(kāi)發(fā)成本增加。 

當設計變得更密集時(shí)，設計人員發(fā)現很難估計所需的層數。在本文中，我們解釋了層估計在設計和布局中的重要性。在后面的階段，我們介紹了韜放的信號層估計器，它使設計人員的工作變得更容易。

為什么要事先知道信號層的數量？

6層堆疊，帶電源接地層和信號層

PCB層數估算是電路板制造和成本中的一個(gè)重要過(guò)程。由于更多的生產(chǎn)步驟、更多的材料和額外的生產(chǎn)時(shí)間，成本會(huì )隨著(zhù)層數的增加而增加。將兩層板轉換為四層板會(huì )使總成本增加30-40%。 

電路板中的每一層在確定其電氣行為方面都發(fā)揮著(zhù)獨特的作用。信號層在組件之間傳輸電信號。信號和電源完整性將受到板層配置的影響。知道正確的計數以及如何放置它們可以創(chuàng )建一個(gè)高效的板。 

層疊中的層數及其順序決定了電路板的構造和操作。

電路板中有哪些不同的層？

信號、電源和接地層

PCB層根據通過(guò)它們傳播的信號類(lèi)型分為信號層和電源/接地層。介電層在任何兩個(gè)相鄰層之間提供所需的隔離?，F在讓我們了解這些層是什么。

信號層：由一層電介質(zhì)材料上蝕刻的銅跡線(xiàn)組成。信號層上的銅跡線(xiàn)構成了您設計的電路（原理圖）。

電源/接地層： 它是連接電源/接地線(xiàn)的實(shí)心銅平面。

安排信號和地平面的技巧

在接地層旁邊放置一個(gè)信號層

將接地層和電源層耦合在一起

利用位于平面之間的埋層來(lái)路由高速信號

將跡線(xiàn)正交對齊以減少信號層之間的串擾

調整走線(xiàn)寬度和間距以滿(mǎn)足受控阻抗要求

影響PCB中層數估計的因素

了解層數后，設計人員可以選擇制造工藝以實(shí)現所需的良率。以下因素會(huì )影響任何電路板設計中的層數：

應用：在最終確定設計中的層數之前，確定目的是至關(guān)重要的一步。機器的類(lèi)型、電子電路的復雜性和功率要求也很重要。一般來(lái)說(shuō)，醫療技術(shù)和軍用電子等高科技應用的層數較高。

工作頻率：工作頻率決定了電路板的功能和能力。多層板被認為具有更高的速度和操作能力。找到應用程序的工作頻率至關(guān)重要。具有各種信號層的多層板通過(guò)降低信號線(xiàn)電感和寄生電容來(lái)確保高速完整性。在內層中，當信號作為帶狀線(xiàn)走線(xiàn)布線(xiàn)時(shí)，它們的頂部和底部都有接地層。這提供了更好的信號完整性并減少了串擾。

散熱：更多的銅層為熱量從源頭流出提供了更多的熱路徑，因此大板表面用于向環(huán)境散熱。與多層板相比，具有相同電路的雙層板會(huì )變得更熱。 

引腳密度： 層數取決于密度和信號層。針密度定義了每平方英寸的針數。隨著(zhù)引腳密度的增加，層數增加。  

電路板厚度：電路板厚度隨著(zhù)層數的增加而增加，以適應所用材料的最小厚度?？v橫比（板厚度與最小孔徑）也很重要。 

設計復雜性：給定設計所需的總層數取決于設計的復雜性。設計復雜性和功率水平?jīng)Q定了層數。如前所述，添加更多層會(huì )增加生產(chǎn)成本，但可以包含更多軌道。具有先進(jìn)功能的復雜電路板制造成本隨著(zhù)層數的增加而增加。

層數估計是實(shí)現設計成功的關(guān)鍵步驟之一。如本節所示，有許多屬性會(huì )影響電路板的層數。這種計算有時(shí)可能既復雜又耗時(shí)。

如何使用韜放的信號層估計器

信號層估計器

信號層估計器有兩個(gè)部分：輸入和結果。您必須填寫(xiě)所有輸入參數的值才能查看建議的信號和電源層數。

估計器的輸入參數

PCB寬度（英寸）

PCB長(cháng)度（英寸）

組件管腳總數

布線(xiàn)通道寬度（密耳）

過(guò)孔焊盤(pán)直徑（密耳）

跡線(xiàn)/空間寬度（以密耳為單位）

提供必要的數據后，點(diǎn)擊結果選項卡中的計算以查看規定數量的信號層以及以下屬性。

PCB面積（以平方英寸為單位）

估計網(wǎng)數

凈密度（每平方英寸）

韜放的信號層估算器使用多種算法來(lái)計算完成電路板布局中每個(gè)互連所需的最小信號層數。

計算信號和功率層的算法

以下算法有助于估計電路板中信號和電源層的數量：

COOR的接線(xiàn)長(cháng)度模型

Hannemann 的布線(xiàn)需求模型

幾何模型（Moreseo）

清楚地了解信號層數有助于確定總時(shí)間和 制造成本。Signal Layer Estimator計算信號和電源層的最佳數量。如果您對PCB層數估計有任何疑問(wèn)，請在評論部分告訴我們。