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一．概述

印制板（PCB－Printed Circuit Board）也叫印制電路板、印刷電路板。多層印制板，就是指兩層以上的印制板，它是由幾層絕緣基板上的連接導線和裝配焊接電子元件用的焊盤組成，既具有導通各層線路，又具有相互間絕緣的作用。隨著SMT（表面安裝技術）的不斷發展，以及新一代SMD（表面安裝器件）的不斷推出，如QFP、QFN、CSP、BGA（特別是MBGA），使電子產品更加智能化、小型化，因而推動了PCB工業技術的重大改革和進步。自1991年IBM公司首先成功開發出高密度多層板（SLC）以來，各國各大集團也相繼開發出各種各樣的高密度互連（HDI）微孔板。這些加工技術的迅猛發展，促使了PCB的設計已逐漸向多層、高密度布線的方向發展。多層印制板以其設計靈活、穩定可靠的電氣性能和優越的經濟性能，現已廣泛應用于電子產品的生產制造中。

下面，作者以多年設計印制板的經驗，著重印制板的電氣性能，結合工藝要求，從印制板穩定性、可靠性方面，來談談多層制板設計的基本要領。

二．印制板設計前的必要工作

1. 認真校核原理圖：任何一塊印制板的設計，都離不開原理圖。原理圖的準確性，是印制板正確與否的前提依據。所以，在印制板設計之前，必須對原理圖的信號完整性進行認真、反復的校核，保證器件相互間的正確連接。

2. 器件選型：元器件的選型，對印制板的設計來說，是一個十分重要的環節。同等功能、參數的器件，封裝方式可能有不同。封裝不一樣，印制板上器件的焊孔（盤）就不一樣。所以，在著手印制板設計之前，一定要確定各個元器件的封裝形式。

多層板在器件選型方面，必須定位在表面安裝元器件（SMD）的選擇上，SMD以其小型化、高度集成化、高可靠性、安裝自動化的優點而廣泛應用于各類電子產品上。同時，在器件選用上，不僅要注意器件的特性參數應符合電路的需求，也要注意器件的供應，避免器件停產問題；同時應意識到：目前很多國產器件，如片狀電阻、電容、連接器、電位器等的質量已逐漸達到進口器件的水平，且有貨源充足、交貨期短、價格便宜等優勢。所以，在電路許可的條件下，應盡量考慮采用國產器件。

三．多層印制板設計的基本要求

1．板外形、尺寸、層數的確定

任何一塊印制板，都存在著與其他結構件配合裝配的問題，所以，印制板的外形與尺寸，必須以產品整機結構為依據。但從生產工藝角度考慮，應盡量簡單，一般為長寬比不太懸殊的長方形，以利于裝配，提高生產效率，降低勞動成本。

層數方面，必須根據電路性能的要求、板尺寸及線路的密集程度而定。對多層印制板來說，以四層板、六層板的應用最為廣泛，以四層板為例，就是兩個導線層（元件面和焊接面）、一個電源層和一個地層，如下圖。



多層板的各層應保持對稱，而且最好是偶數銅層，即四、六、八層等。因為不對稱的層壓，板面容易產生翹曲，特別是對表面貼裝的多層板，更應該引起注意。

2．元器件的位置及擺放方向

元器件的位置、擺放方向，首先應從電路原理方面考慮，迎合電路的走向。擺放的合理與否，將直接影響了該印制板的性能，特別是高頻模擬電路，對器件的位置及擺放要求，顯得更加嚴格。合理的放置元器件，在某種意義上，已經預示了該印制板設計的成功。所以，在著手編排印制板的版面、決定整體布局的時候，應該對電路原理進行詳細的分析，先確定特殊元器件（如大規模IC、大功率管、信號源等）的位置，然后再安排其他元器件，盡量避免可能產生干擾的因素。

另一方面，應從印制板的整體結構來考慮，避免元器件的排列疏密不均，雜亂無章。這不僅影響了印制板的美觀，同時也會給裝配和維修工作帶來很多不便。

3．導線布層、布線區的要求

一般情況下，多層印制板布線是按電路功能進行，在外層布線時，要求在焊接面多布線，元器件面少布線，有利于印制板的維修和排故。細、密導線和易受干擾的信號線，通常是安排在內層。大面積的銅箔應比較均勻分布在內、外層，這將有助于減少板的翹曲度，也使電鍍時在表面獲得較均勻的鍍層。為防止外形加工傷及印制導線和機械加工時造成層間短路，內外層布線區的導電圖形離板緣的距離應大于50mil，如下圖：


4．導線走向及線寬的要求

多層板走線要把電源層、地層和信號層分開，減少電源、地、信號之間的干擾。相鄰兩層印制板的線條應盡量相互垂直或走斜線、曲線，不能走平行線，以減少基板的層間耦合和干擾。且導線應盡量走短線，特別是對小信號電路來講，線越短，電阻越小，干擾越小。同一層上的信號線，改變方向時應避免銳角拐彎。導線的寬窄，應根據該電路對電流及阻抗的要求來確定，電源輸入線應大些，信號線可相對小一些。對一般數字板來說，電源輸入線線寬可采用50～80mil，信號線線寬可采用6～10mil。印制板導線與允許通過的電流與電阻的關系如表一：

導線寬度（mm）
0.5
1.0
1.5
2.0

允許電流（A）
0.8
1.0
1.5
1.9

導線電阻（Ω/m）
0.7
0.41
0.31
0.25


表一 印制板導線與允許通過的電流和電阻的關系
布線時還應注意線條的寬度要盡量一致，避免導線突然變粗及突然變細，有利于阻抗的匹配。

5．鉆孔大小與焊盤的要求

多層板上的元器件鉆孔大小與所選用的元器件引腳尺寸有關，鉆孔過小，會影響器件的裝插及上錫；鉆孔過大，焊接時焊點不夠飽滿。一般來說，元件孔孔徑及焊盤大小的計算方法為：
元件孔的孔徑＝元件引腳直徑（或對角線）+（10～30mil）
元件焊盤直徑≥元件孔直徑＋18mil

至于過孔孔徑,主要由成品板的厚度決定,對于高密度多層板，一般應控制在板厚∶孔徑≤5∶1的范圍內。過孔焊盤的計算方法為:
過孔焊盤(VIA PAD)直徑≥過孔直徑＋12mil。

6．電源層、地層分區及花孔的要求：

對于多層印制板來說，起碼有一個電源層和一個地層。由于印制板上所有的電壓都接在同一個電源層上，所以必須對電源層進行分區隔離，分區線的大小一般采用20～80mil的線寬為宜，電壓超高，分區線越粗。如下圖


焊孔與電源層、地層連接處，為增加其可靠性，減少焊接過程中大面積金屬吸熱而產生虛焊，一般連接盤應設計成花孔形狀，如下圖：


與電源層、地層非連接功能的隔離盤應設計為如下形狀：


隔離焊盤的孔徑≥鉆孔孔徑+20mil

6．安全間距的要求

安全間距的設定，應滿足電氣安全的要求。一般來說，外層導線的最小間距不得小于4mil，內層導線的最小間距不得小于4mil。在布線能排得下的情況下，間距應盡量取大值，以提高制板時的成品率及減少成品板故障的隱患。

7．提高整板抗干擾能力的要求
多層印制板的設計，還必須注意整板的抗干擾能力，一般方法有：
a．在各IC的電源、地附近加上濾波電容，容量一般為473或104。
b．對于印制板上的敏感信號，應分別加上伴行屏蔽線，且信號源附近盡量少布線。
c．選擇合理的接地點。

四．多層印制板外協加工要求

印制板的加工，一般都是外協加工，所以在外協加工提供圖紙時，一定要準確無誤，盡量說明清楚，應注意諸如材料的選型、壓層的順序、板厚、公差要求、加工工藝等等，都要說明清楚。在PCB導出GERBER時，導出數據建議采用RS274X格式，因為它有如下優點：CAM系統能自動錄入數據，整個過程不須人工參與，可避免許多麻煩，同時能保持很好的一致性，減少出差率。

總之，多層印制板的設計內容包含很廣，在具體的設計過程中，還應注意其工藝性、可加工性。只有通過不斷的實踐和經驗的積累，才能設計出高品質的產品。 轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_59cf11180100fapz.html

PCB多層板布線方法

四層電路板布線方法：一般而言，四層電路板可分為頂層、底層和兩個中間層。頂層和底層走信號線，

中間層首先通過命令DESIGN／LAYER STACK MANAGER用ADD PLANE 添加INTERNAL PLANE1和INTERNAL PLANE2

分別作為用的最多的電源層如VCC和地層如GND（即連接上相應的網絡標號。注意不要用ADD LAYER，這會增

加MIDPLAYER，后者主要用作多層信號線放置），這樣PLNNE1和PLANE2就是兩層連接電源VCC和地GND的銅皮。

如果有多個電源如VCC2等或者地層如GND2等，先在PLANE1或者PLANE2中用較粗導線或者填充FILL（此時該導

線或FILL對應的銅皮不存在，對著光線可以明顯看見該導線或者填充）劃定該電源或者地的大致區域

（主要是為了后面PLACE／SPLIT PLANE命令的方便），然后用PLACE／SPLIT PLANE在INTERNAL PLANE1和

INTERNAL PLANE2相應區域中劃定該區域（即VCC2銅皮和GND2銅片，在同一PLANE中此區域不存在VCC了）

的范圍（注意同一個PLANE中不同網絡表層盡量不要重疊。設SPLIT1和SPLIT2是在同一PLANE中重疊兩塊，

且SPLIT2在SPLIT1內部，制版時會根據SPLIT2的邊框自動將兩塊分開(SPLIT1分布在SPLIT的外圍)。

只要注意在重疊時與SPLIT1同一網絡表的焊盤或者過孔不要在SPLIT2的區域中試圖與SPLIT1相連就不會

出問題）。這時該區域上的過孔自動與該層對應的銅皮相連,DIP封轉器件及接插件等穿過上下板的器件

引腳會自動與該區域的PLANE讓開。點擊DESIGN／SPLIT PLANES可查看各SPLIT PLANES。

protel99的圖層設置與內電層分割
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????? PROTEL99的電性圖層分為兩種，打開一個PCB設計文檔按，快捷鍵L，出現圖層設置窗口。左邊的一種

???? （SIGNAL LAYER)為正片層，包括TOP LAYER、BOTTOM LAYER和MIDLAYER，中間的一種(INTERNAL PLANES)

????? 為負片層，即INTERNAL LAYER。這兩種圖層有著完全不同的性質和使用方法。

????? 正片層一般用于走純線路，包括外層和內層線路。負片層則多用來做地層和電源層。因為在多層板中的

????? 地層和電源層一般都是用整片的銅皮來作為線路（或做為幾個較大塊的分割區域），如果用MIDLAYER即

????? 正片層來做的畫則必須用鋪銅的方式來實現，這樣將使整個設計數據量非常大，不利于數據交流傳遞，

????? 且會影響設計刷新速度。而用負片則只需在外層與內層的連接處生成一個花孔（THERMAL PAD）即可，對

????? 于設計和數據傳遞都非常有利。

????? 內層的添加與刪除

????? 在一個設計中，有時會遇到變換板層的情況。如把較復雜的雙面板改為四層板，或把對信號要求較高的

????? 四層板升級為六層板等等。這時需要新增電氣圖層，可以如下*作：

????? DESIGN-LAYER STACK MANAGER,在左邊有當前層疊結構的示意圖。點擊想要添加新層位置的上面一個圖

????? 層，如TOP,然后點擊右邊的ADD LAYER(正片）或ADD PLANE(負片），即可完成新圖層的添加。

????? 注意如果新增的圖層是PLANE(負片）層的話，一定要給這個新層分配相應的網絡（雙擊該層名）!這里分

????? 配的網絡只能有一個（一般地層分配一個GND就可以了），如果想要在此層（如作為電源層）中添加新

????? 網絡，則要在后面的操作中做內層分割才能達到，所以這里先分配一個連接數量較多的網絡即可。

????? 如點擊ADD LAYER則會新增一個MIDLAYER（正片），應用方法和外層線路完全相同。

?????
???? 如果想應用混合電氣層，即既有走線又有電源地大銅面的方法，則必須使用ADD LAYER來生成的正片層
????
??? 來設計（原因見下）。

???? 內電層的分割

??? 如果在設計中有不只一組電源，那可以在電源層中使用內層分割來分配電源網絡。這里要用到的命令是：

??? PLACE-SPLIT PLANE,在出現的對話框中設定圖層，并在CONNECT TO NET處指定此次分割要分配的網絡，

??? 然后按照鋪銅的方法放置分割區域。放置完成后，在此分割區域中的有相應網絡的孔將會自動生成花

??? 孔焊盤，即完成了電源層的電氣連接。可以重復操作此步驟直到所有電源分配完畢。當內電層需要分

??? 配的網絡較多時，做內層分割比較麻煩，需要使用一些技巧來完成。

????? 此處還需要注意一個問題：PROTEL中有兩種大銅皮的電氣連接方式（不包括PLACE FILL),一種為

??? POLYGON PLANE,即普通的覆銅，此命令只能應用于正片層，包括TOP/BOT/MIDLAYER，另一種為

??? SPLIT PLANE,即內電層分割，此命令只能應用于負片層即INTERNAL PLANE。應注意區分這兩個命令的

??? 使用范圍。

????? 修改分割鋪銅的命令：EDIT-MOVE-SPLIT PLANE VERTICES

轉自：http://blog.163.com/tao_job/blog/static/46266598201045104448637/

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Altium Designer軟件中怎樣將Split Plane 菜單調出來

在PROTEL中是用Split來分割，而Altium Designer Summer 09中直接用Line，快捷鍵PL，來分割。
點擊“Place”（快捷鍵P→L）→“Line”→然后就可以畫定區域了→通過Shift+空格來改變畫線的方式→圈定一個區域之后→雙擊該區域→就可以定義你所需要的電源了。
??? 一種電源不能被另一種電源完全包圍。當包圍另一種電源的電源不是最外層時，這種包圍就會造成回路。這樣制出來的電路板是錯誤的。
? ? 盡量將所有相同的電源過孔全部圈定在該區域中，極少量的較邊遠的話可以在電路圖中用較粗導線連接；例如要給+5V的電源割出一塊，可采用這樣的方法：按住Ctrl鍵，鼠標點擊任意一個+5V，然后所有的+5V點都會高亮顯示出來，通過“[”“]”可以增加/減小對比度。這樣你就知道+5V的電源都在哪些位置了。一一切割即可。

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轉自：http://altium.eetrend.com/blog/1953 博主自己補充： protel 99 se的PCB編輯器的place菜單： Altium Designer Summer 09的PCB編輯器的place菜單：
由圖可見99se中有place——Split Plane...命令，而在Altium Designer中則沒有此項。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PCB多层板的一些资料的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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