4 层 PCB 设计指南：成功的关键技巧

4 层 PCB 设计指南：成功的关键技巧

电路板是所有电子设备的心脏。通常更常见的是单层或双层电路板，由于它们的层次设计简单，所以可以投入到大量比较简单的电子设备中使用。而到了高端设备中，因为电路的复杂程度，以及对体积的要求，通常需要使用多层电路板。4层电路板就是其中一种，在电脑板卡的使用中运用较多。

通过阅读本4层PCB设计指南，我们可以充分了解4层PCB的结构以及4层PCB设计中的4层PCB设计规则。

什么是4层PCB设计？

4 层 PCB 设计是制造 4 层 PCB 的过程。4 层 PCB 由四层导电铜材料组成，导电铜层中隔开几层绝缘基板。与单层或双层 PCB 相比，四层 PCB 的多层结构允许更复杂的电路设计和更高的性能。在 4 层 PCB 设计中，我们应该了解和遵循一些规则，以获得 4 层 PCB 最佳实践。

4 层 PCB 的结构

4层PCB将用于路由电信号，4层PCB的结构如下所示。

• 上图：顶层主要包含所有组件的放置，并且该层也将用于信号路由。
• 内部1：我们可以将此层用作接地层。因此，在此层中，可以使用平坦的铜层来实现。使用 GND 平面返回路径将为在顶层布线的信号提供低阻抗。
• 内部2：这一层也与第二层相同，我们可以将其用作电源层，从这一层将电源分配到PCB的不同部分。
• 底部：该层还用于放置组件和信号的路由。

4 层 PCB 的堆叠

在 4 层配置中，我们可以根据需要使用设计 PCB，如下所示

• 信号-地-电源-信号
• 信号-电源-地-信号
• 地-电源-地-信号

四层 PCB 设计中需要考虑的关键因素

• 信号数量
• EMI/EMC 考虑因素
• 信号完整性
• 电源完整性
• 板子尺寸
• 元件数量（密度）
• PCB成本
• DFM（制造设计）检查
• 材料选择

以下是我们需要考虑的某些事项的详细信息。

• 信号数量：在进行 4 层 PCB 设计之前，我们应该了解有哪些不同类型的信号以及有哪些不同类型的电源。
• EMI/EMC考虑因素：使用接地平面，我们可以减少 EMI 问题，或者使用其他东西作为屏蔽来减少 EMI 问题。
• 信号完整性：对于高速信号，我们应该正确接地，这样将有助于防止串扰问题，因为高速信号需要返回路径，所以这里的地对信号来说是低阻抗的。
• 电源完整性：在 PCB 中，电源层用于分配整个 PCB 的电源，因此我们可以对电源规划使用多层，这样就可以轻松地分配电源而不会产生任何干扰。
• 板尺寸：电路板尺寸主要根据元件数量来考虑，因此在这种情况下，我们应该考虑基础上的电源和单片机数量；因此，我们将选择多层板.
• 组件数量（密度）：这在4层PCB设计中起着重要作用。我们会根据元件的数量来确定4层PCB布局中的层数，但如果元件太多，我们应该使用多层PCB，我们可以称之为PCB的密度。
• PCB成本：根据层数，成本会增加，这是主要缺点
• DFM（制造设计）检查：当我们去PCB 制造我们应该了解 DFM/DFA/DFT。一旦将制造文件发送给制造商，他们就会根据我们的 Gerber 文件开始制造。因此，在发送 Gerber 文件之前，我们应该检查正确的布局设计，例如轨道宽度、轨道间距、元件位置以及焊盘与焊盘、焊盘与通孔、焊盘与轨道之间的间距等。
• 材料选择：制造商将根据我们的要求在 4 层 PCB 设计中使用材料，并根据我们的应用设计电路板类型。制造商将就您在 4 层 PCB 设计中要求的设计材料给您一个合理的建议。每个制造商都有自己的层压和制造设备，他们可以根据 4 层 PCB 最佳实践的不同应用确定 PCB 的厚度和介电材料的厚度。

4 层板的实用布线实践

• 我们应该将信号路由到与接地平面相邻的位置（以 GND 为参考）。
• 为了避免串扰问题，请尝试正交布线所有信号。
• 提供适当的接地参考。
• 尽量减少过孔的数量。
• 使用屏蔽来获得更好的 EMI。
• 避免在POWER或GND规划中进行信号布线。
• 尝试提供适当的轨道厚度和两条轨道之间的间距。
• 尝试以 45 度角布置轨道，且不要急剧弯曲。
• 放置应按照电路流程进行。
• 连接器位于 PCB 的边缘。