前段时间,有几个小伙伴问我,多层PCB印制电路板内部长什么样子啊?见过吗?新人对未知的事物都比较好奇,相信很多老人也没怎么看过里面的构造吧。
就想着能够尽可能的满足大家,做一个多层PCB的拆解,然后顺便科普一下相关知识,本文主要从以下三个方面进行讲解。
PCB的组成和概念
PCB的内部结构及叠层设计
多层PCB实物拆解
1、PCB的组成和概念
PCB也叫印制电路板,是英文Printed Circuit Board的首字母缩写。它主要是电子元器件的载体,通过导电铜箔+绝缘材料(如环氧树脂)把电路中的各个电子元器件连起来,建立一个完整的电气连接。
图中这些名词都是基本的术语,不清楚的同学网上搜一下。
假如没有PCB板,你要实现电路功能的话,可能就得像下图的面包板一样,导线得一个个搭,简单的可能还可以工作,复杂的根本用不了,也无法焊接。
2、PCB的内部结构及叠层设计
在PCB设计过程中,可能会分很多层,也就是大家口中常说的几层板(叠层)。层数少,可能不利于走线;层数多,虽然走线方便,但是价格较贵。所以需要根据板子的尺寸、元件的个数以及EMC多方面进行考量,以求达到一个平衡点。
确认好层数后,就需要确认具体每一层的信号网络,也就是信号网络的放置顺序。这里以4层板和6层板为例。
四层板叠层方案:1、SIN01→GND02→PWR03→SIN04 2、SIN01→PWR02→GND03→SIN04
3、PWR01→SIN02→SIN03→GND04
方案选取的依据是什么呢?这取决于我们主要的元器件放在顶层还是底层,GND层要靠近它,这样才能为器件提供完整的地平面,从而增强屏蔽干扰,保证信号的稳定性,所以方案1、2可取。
方案3是把GND和电源分布在第一层和第四层,二、三层走线。但是我们一般会将元件放置在顶层和底层,这样就不能保证地平面的完整性了,信号走线也没有完整的参考平面,而且电源、地之间的距离较远,电源平面阻抗较大,总体来说,EMC屏蔽方面效果是比较差的,不可取。 下面看看六层板的叠层方案:
1、SIN01→GND02→SIN03→SIN04→PWR05→SIN06 2、SIN01→SIN02→GND03→PWR04→SIN05→SIN06 3、SIN01→GND02→SIN03→GND04→PWR05→SIN06 4、SIN01→GND02→SIN03→PWR04→GND05→SIN06
通过上面四层板的分析,大家应该能够有基本的判断
方案1、具有较多的信号层,有利于布线。但电源层和地层分隔较远,没有充分耦合,需要处理好电源分配网络的阻抗曲线,增加足够的去耦电容来降低阻抗。信号层之间直接相邻,隔离性不好,容易发生串扰,所以在布线的时候要注意相邻层要采用正交走线,避免平行走线。
方案2、电源层和地层充分耦合,但信号层的相邻层也为信号层,容易发生串扰,且最外层距离地平面和电源平面太远,信号完整性可能会差些,所以最外层尽量走低频信号。
方案3、相比前面两组,增加了一组地层,减少了一组信号层,其中第三层最好,两边都是地,高速信号优先走这一层。
方案4、相比3,就是把电源和地层交换了位置,区别不是太大,电源和地两层紧密耦合,内层信号受到电源和地平面的保护,EMC方面会比较好。
小结:在优先考虑信号的情况下,选择方案3和方案4会更优。但对大多数公司产品,成本才是大头,层数尽量少,通常会选择方案1,2来做层结构。
3、多层PCB实物拆解
王工尝试拆解,想给大家看看PCB实物内部的样子,奈何板子太硬,给干废了好几块,拍照出来也很丑。最后在网上找了一下,B站发现了一个博主的拆解视频。
这是一个四层板
把板子拆开后如下图箭头所示,每一层都做了标记,其中1/2和3/4之间的绝缘层比较薄(半固化片),2/3层之间有着比较厚的绝缘层(FR4芯板)。
再看一个6层板
把板子拆开后如下图箭头所示,每一层都做了标记。
不知道大家在看这个视频的时候,有没有注意到一个细节:如下图,6层板采用的是嘉立创的盘中孔工艺,4层板采用的是普通工艺。
1、焊盘对比四层板的焊盘是白色镀锡的; 六层板的工艺是金黄色沉金的,焊盘平整,更有利于焊接。 2、过孔对比四层板过孔很多,是为了方便走线;
六层板采用的是盘中孔工艺,把过孔打在焊盘上,节省了很多空间,表面几乎看不到过孔,特别是主芯片周围的走线对比,地平面更完整,看起来也更加美观。
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原文标题:惭愧 !!! 干了三年才真正认识6层板
文章出处:【微信号:FANYPCB,微信公众号:凡亿PCB】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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