PCB 六层板设计核心：叠层结构与布线规则
来源：捷配
时间: 2025/10/20 10:13:13
阅读: 133
PCB 六层板的设计成败取决于 “叠层结构” 与 “布线规则”—— 不合理的叠层会导致信号串扰超标、电源纹波过大，错误的布线会增加信号损耗、引发 EMI 问题。设计需围绕 “信号隔离、阻抗匹配、电源稳定” 三大目标，结合电路类型（如高频、功率、混合信号）制定针对性方案。?
一、叠层结构设计：按需选择 “信号 - 电源 - 地” 排布?
六层板的叠层结构需根据信号类型调整，常见方案有两种：?
- 信号密集型方案（适用于通信、ADAS 设备）：?
层 1（Top）：主信号层（高频信号、差分对，如 LVDS、射频）；?
层 2：接地层（与层 1 紧密耦合，层间距 0.1-0.2mm，减少信号回流路径）；?
层 3：电源层（为高频芯片供电，如 DSP、射频芯片）；?
层 4：接地层（隔离层 3 电源与层 5 信号，层间距 0.15-0.25mm）；?
层 5：次信号层（低速控制信号，如 SPI、I2C）；?
层 6（Bottom）：辅助信号层（接口信号，如 USB、以太网）。?
该方案通过 “信号层 - 接地层” 交替排布，将串扰控制在 - 65dB 以下。某 5G 小基站 PCB 采用此结构，射频信号（2.6GHz）与控制信号的串扰仅 - 70dB，满足通信标准。?
- 强功率型方案（适用于工业变频器、电源模块）：?
层 1：功率信号层（IGBT 驱动、电机控制信号）；?
层 2：电源层（高压功率电源，如 24V/10A）；?
层 3：接地层（功率地，与层 2 间距 0.2-0.3mm，降低电源阻抗）；?
层 4：接地层（信号地，与层 3 间距 0.1mm，实现功率地与信号地隔离）；?
层 5：电源层（低压控制电源，如 5V/3A）；?
层 6：信号层（采样信号、通信信号）。?
此方案通过独立功率地与信号地，避免功率回路噪声串入信号回路。某变频器 PCB 采用该结构后，电流采样精度从 1% 提升至 0.2%。?
叠层设计需注意两点：一是 “层间距控制”，信号层与接地层间距越小（0.1-0.2mm），寄生电容越大、阻抗越稳定；电源层与接地层间距可稍大（0.2-0.3mm），兼顾阻抗与散热；二是 “铜箔覆盖率”，电源层与接地层铜箔覆盖率需≥70%，避免因铜箔不均导致介电常数波动（波动＞5% 会影响阻抗）。?
二、布线核心规则：规避信号损耗与干扰?
- 高频信号布线：?
- 差分对（如 LVDS、以太网）需 “平行等距”，间距为线宽的 2-3 倍（如线宽 0.2mm，间距 0.4-0.6mm），长度差≤5mil（0.127mm），避免相位偏移；?
- 射频信号（＞1GHz）需走表层微带线，线宽根据阻抗计算（如 50Ω 阻抗，FR-4 基材下 0.3mm 线宽），且远离电源层边缘（≥1mm），减少辐射。?
- 功率信号布线：?
- 大电流线路（＞5A）铜箔厚度≥2oz（70μm），线宽按 “1A 对应 1mm” 设计（如 10A 需 10mm 宽），避免铜损过大（2oz 铜箔 10mm 宽电阻≈0.0008Ω/m，10A 电流铜损仅 0.08W/m）；?
- 功率回路需 “短而直”，长度＜20mm，减少寄生电感（电感＜10nH，避免开关时产生尖峰电压）。?
- 过孔管理：?
- 信号过孔优先用盲孔 / 埋孔（如层 1-2 盲孔、层 3-4 埋孔），避免穿透整个 PCB（减少寄生电容，从 0.5pF 降至 0.2pF）；?
- 高频信号过孔周围需打 “接地过孔”，间距≤0.5mm，形成屏蔽环，抑制辐射。?
某工业控制 PCB 设计时，因高频差分对长度差达 10mil，导致信号误码率从 10??升至 10??；调整长度差至 3mil 后，误码率恢复正常。可见，布线规则的严格执行是六层板设计的关键。
微信公众号
微信小程序
抖音视频号
浙公网安备 33010502006866号