PCB常见问题解答:为什么多层PCB大多选择偶数层数?
PCB常见问题解答:为什么多层PCB大多选择偶数层数?
印刷电路板(PCB)的层数选择是一个重要的设计考量因素。为什么多层PCB大多选择偶数层数?本文将从成本因素、结构与翘曲问题以及设计和信号完整性考虑三个方面进行详细解答。
印刷电路板有单面、双面和多层之分,多层 PCB 的层数并无严格限定,如今已有超 100 层的,常见的典型多层 PCB 是 4 层板和 6 层板。
我们平时见到的 PCB层数选择,其层数往往是偶数,那多层 PCB 为啥大多是偶数层数呢?这是因为偶数层数的 PCB 相较奇数层数的确实优势明显。
成本因素考量
生产奇数层数 PCB 时,所用原材料成本比偶数层数的略低一些,毕竟奇数层数的 PCB 少了一层介质和覆铜层压板。但奇数层 PCB 的加工成本可就比偶数层 PCB 高出不少。
结构与翘曲问题
不设计奇数层 PCB,关键原因在于奇数层数的电路板容易发生翘曲现象。制造多层 PCB 用的基板是双面的,两面都有铜。在设计、生产多层 PCB 时得注意,要是基板一面有铜另一面没铜,那受热后板子两面的热膨胀系数就不一样了。按照热胀冷缩的原理,加工完后板子就会翘起来。所以呢,就算奇数层数的 PCB 能实现想要的功能,我们也会把它设计成偶数层数,像 5 层的就设计成 6 层,7 层的设计成 8 层板,以此来避免翘曲问题。
设计和信号完整性考虑
信号层和接地层的配对
在多层 PCB 设计中,为了保证信号完整性,通常会采用信号层和接地层(或电源层)相邻的设计方式。偶数层的 PCB 更容易实现这种配对。
例如,在一个 4 层 PCB 中,可以将一层作为信号层,相邻的一层作为接地层,然后再上面一层又作为信号层,最上面一层作为元件安装层或者其他功能层。这种分层结构可以有效地减少电磁干扰(EMI),因为接地层能够为信号层提供良好的屏蔽作用。而奇数层 PCB 在设计这种信号 - 接地层的对称结构时会相对复杂,可能会导致信号完整性受到影响。
布线便利性
偶数层 PCB 在布线方面也有一定的优势。设计师可以更方便地规划信号的走向。
例如,在一个 6 层 PCB 中,有足够的信号层和参考层来合理地分配不同类型的信号,如高速数字信号、模拟信号等。可以将高速数字信号层安排在两个接地层或电源层之间,利用地层来减少信号之间的串扰。对于奇数层 PCB,由于层数的不对称性,在布线时可能会遇到一些困难,比如某些信号难以找到合适的参考平面,从而影响信号质量。