避開假八層的溫柔陷阱—淺談六層板的疊層【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-10-13  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

在《PCB的筋骨皮》一文中,我們提出了當(dāng)板厚在1.6mm及以上時,怎樣避免使用假八層的疊層,而導(dǎo)致PCB成本增加的問題。感覺大家的回答很踴躍哈,看來這個問題還是比較典型的。本來想截取一些回答放在這里,不過篇幅的關(guān)系,大家可以自己去上一篇文章,看看文章后面的精選答復(fù)。

在此文中我們結(jié)合平時的設(shè)計經(jīng)驗,提出了自己的見解,希望給大家一個答案,請大家指導(dǎo)分享。

我們常規(guī)的六層板疊層,是L2-3一張芯板(core),L4-5(core)一張芯板,其它的用PP加銅箔,最后壓合在一起而成的。如圖一所示。

圖一

但是六層板板厚在1.6mm及以上時,如果要進(jìn)行常規(guī)阻抗控制(單線50歐姆,差分100歐姆),在層疊上會導(dǎo)致3、4層之間的厚度較高,超過3個7628半固化片的厚度。因大部分工廠PP最多只能疊3張(超過3張壓合時,PP經(jīng)高溫由半固化狀態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)后容易從PNL板邊流失)。這時候在生產(chǎn)上通常會用一個光板(沒有銅皮的芯板或者把常規(guī)芯板兩面的銅箔蝕刻掉)添加在3、4層之間來輔助達(dá)到預(yù)期的層疊厚度,這就是通常所說的假八層。其實那并不是真正的八層板,而是為了滿足板子阻抗的需要,而出現(xiàn)的一種特殊疊層方式。比如下圖六層板因阻抗或設(shè)計所限,中間多用了一張光板,兩張芯板加一張光板,這本來是八層的疊構(gòu)設(shè)計,實際做出來是六層的效果。這種就叫假八層板(實際是真六層板)。

當(dāng)然這只是假八層其中的一種情況,如下圖所示,3、4層之間用了2張7628半固化片加一個假芯板的方案,這個做法會增加成本。

圖二

你注意到了嗎?

圖一用的是兩張芯板(core),而圖二中用的是三張芯板(core),成本有很大的差異。

那么我們怎樣去避免這種情況的出現(xiàn)呢,我們推薦了以下幾種做法,請大家參考借鑒。

• 三個布線層方案
  
  

這個答案有人回復(fù)了:如果可以實現(xiàn)3個布線層完成設(shè)計,那么六層板完全可以設(shè)計成為常規(guī)層疊。或者關(guān)鍵信號線(高速信號)數(shù)量不多,區(qū)域集中,也可以使用這個層疊方案,局部高速信號區(qū)域?qū)?yīng)的相鄰層鋪地銅,做成局部3層布線(L1&L4&L6)。疊層如下(阻抗計算從略,大家可以自己算算,后面也是一樣只寫層疊)

圖三

缺點:關(guān)鍵信號多的情況下,三個層無法滿足布線需求。

• 較寬線寬方案
  
  

板子的密度不高,沒有小間距的器件,可以使用比較大的線寬進(jìn)行設(shè)計的板子(比如8mil左右線寬)疊層和阻抗控制如下:

圖四

缺點:以上層疊方案,阻抗線設(shè)計為表層8~9mil左右,內(nèi)層6~10mil

存在小間距器件時,以上方案比較難于布線。

在一些沒什么高速信號,阻抗控制的要求可以稍微降低一點,比如保證各層阻抗一致,但是阻抗的中心值為60~65歐姆,差分線控制在105歐姆左右,疊層和阻抗控制如下:

圖五

缺點:這個層疊方案有一定的技術(shù)風(fēng)險,需要評估高速信號的反射。

(篇幅關(guān)系,提高阻抗的方案對高速信號的影響,會在后面的文章進(jìn)行分析)

其他方案還有1、2,5、6作為布線層,3、4為電源地平面的方案,這個方案需要表層走線極短,只進(jìn)行Fan out的設(shè)計,同時1、2之間,5、6之間的阻抗差距極大。

另外在設(shè)計時將阻抗設(shè)計成共面阻抗,此將疊層厚度調(diào)整厚,線寬加大,線到周圍銅箔的間距調(diào)小也可以實現(xiàn)非假八層的方案來滿足阻抗需求及降低成本。

當(dāng)然,大家的回復(fù)里面還有其他方案:比如把板厚改成1.2mm,這需要考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求,一般情況下無法實現(xiàn)。

其實,明眼人會說上面的所有方案都是有局限性的:

• 信號較雜亂,必須要4個布線層才能完成布線

• 有高密的BGA,無法走較寬的線

• 速率較高,DDR3/4,高速串行總線,控其他阻抗擔(dān)心有風(fēng)險

• ……

高速先生想說的就是:您的板子都高速又高密了,然后付出接近八層板的成本,卻只得到六層板的性能,您真的不知道該怎么辦嗎?

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