6層PCB設計指南

2022-05-09

6層PCB設計指南

一旦您的4層PCB空間不足，就該升級到6層電路板了。附加層可以為您提供更多信號、附加平面對或混合導體的空間。與如何在PCB疊層中排列它們以及如何在6層PCB上布線(xiàn)相比，如何使用這些額外層并不重要。如果您以前從未使用過(guò)6層板，或者您遇到過(guò)難以解決的疊層EMI問(wèn)題，請繼續閱讀以查看一些6層PCB設計指南和最佳實(shí)踐。

為什么使用6層？

在開(kāi)始制作電路板之前，我認為考慮使用6層PCB的原因很重要。除了簡(jiǎn)單地為信號添加更多路徑之外，還有幾個(gè)原因。6層疊層的最基本版本將采用與4層板上的 SIG/PWR/GND/SIG 疊層相同的方法，只是將信號放在疊層中心的另外兩個(gè)上。實(shí)際上，從 EMC的角度來(lái)看，SIG/PWR/SIG/SIG/GND/SIG 是最差的6層PCB疊層，它可能只適用于在 DC下運行的電路板。

我會(huì )選擇6層板而不是4層板的一些原因包括：

您使用的是4層SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWR 疊層，并且您需要在表層上為組件提供更多空間。將PWR和SIG置于內部層可以與PWR/GND平面對實(shí)現更多去耦。

對于混合信號板，您可以有一個(gè)專(zhuān)用于模擬接口的整個(gè)表面層，并且會(huì )有一個(gè)額外的內部層用于較慢的數字路由。

您正在使用具有大量I/O數量的高速板，并且您想要一種將信號分離到板的不同層的好方法。您可以實(shí)施與 #1 中相同的策略。

在所有這些配置中，您只需添加一個(gè)額外的信號層，而不是兩個(gè)。另一層專(zhuān)用于GND平面、電源軌或全電源平面。您的疊層將是您電路板中 EMC 和信號完整性以及您的布局和布線(xiàn)策略的主要決定因素。

了解有關(guān)6層PCB疊層及其EMC特性的更多提示

如何路由信號

在開(kāi)始布線(xiàn)之前，讓我們看一下您將在6層PCB中使用的典型PCB疊層：

6層PCB示例。

在這種疊層中，頂層和底層位于薄電介質(zhì)上，因此這些層應用于阻抗控制信號。10 mil 可能是您應該使用的最厚電介質(zhì)，因為這將需要 15-20 mil 寬度的微帶布線(xiàn)，具體取決于介電常數。如果您使用差分對布線(xiàn)數字接口，間距也將允許減小走線(xiàn)寬度，這將允許您布線(xiàn)到更細間距的組件中。舉個(gè)例子，我們?yōu)樵S多支持多個(gè)千兆位以太網(wǎng)通道的小型網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品使用了上述堆疊的一個(gè)版本。

如果您需要在外層使用更小的走線(xiàn)寬度，只需減小外層電介質(zhì)厚度（可能低至 4-5 mil），然后在 L3-L4 電介質(zhì)上增加一些厚度，以達到您的電路板厚度目標. 接下來(lái)要考慮的一點(diǎn)是如何路由電源。

如何路由電源

在上述6層PCB疊層示例中，有一整層專(zhuān)用于PWR。這在 6 層PCB中通常是一種很好的做法，因為它可以為組件的表面騰出區域，并且通過(guò)通孔為這些組件供電會(huì )更容易。

僅作為示例，請看下圖所示的BGA。這種特殊的BGA是典型的高速接口控制器，在多個(gè)電壓下需要大量電流，因此很多球將連接到電源和地。在FPGA之類(lèi)的東西中，您可能會(huì )在整個(gè)封裝中找到多個(gè)用于電源和接地的引腳。將單層專(zhuān)用于供電可以讓您將平面分解為軌道，以便在必要時(shí)可以在高電流下使用多個(gè)電壓。這樣，您就不需要在不同的電壓下重疊這些軌道，從而防止出現額外的EMI問(wèn)題。

在這個(gè)FPGA BGA封裝中，您可以看到中心區域的多個(gè)引腳專(zhuān)用于GND和多個(gè)VCC軌。GND引腳可以直接連接到第2層的平面，而VCC引腳可以連接到第3層的不同電源軌。

請注意，僅僅因為您將電源放在內部層上，并不意味著(zhù)您不能將電源放在其他地方。您仍然可以使用覆銅將其他信號層上的電源路由為軌道，或作為粗跡線(xiàn)。

如果您需要在6層板中進(jìn)行大電流操作，可能在多個(gè)電壓下，我建議使用額外的電源層而不是額外的信號層。換句話(huà)說(shuō)，您將在疊層內部的內部層上有兩個(gè)與接地交錯的電源層。您甚至可以更進(jìn)一步，在底層放置一個(gè)電源層，以獲得更多電流處理能力。這將為您提供足夠的空間來(lái)在大面積上布線(xiàn)，可能使用較重的銅，以確保低直流電阻和低功率損耗。

除了這些點(diǎn)之外，4層或8層板中用于確保EMC的其他重要路由策略也適用于6層板。如果您使用與上述示例6層堆疊類(lèi)似的東西，您將更輕松地進(jìn)行布線(xiàn)并確保信號和電源完整性。4層或8層板中的相同DFM考慮也適用于6層板；在開(kāi)始創(chuàng )建布局、調整走線(xiàn)尺寸和布線(xiàn)之前，讓制造商批準您的疊層。