PCB设计中层次数与成本效益的实践考虑

全世界所有使用PCB产品中的50%以上是使用六层或更多叠层的PCB。它们尤为广泛地被使用于个人PC和手机中。与几年前使用较为简单的PCB技术相比，虽然它们在设计和工艺技术上更为复杂，但价格上却更为便宜。因此当有人抱怨增加PCB层次或使用更为新型的PCB技术（比如，HDI）会增加成本时，一般地说，他们应该被送去重新培训。

我们最近曾使用一个类似于图2-6-9所示的八层PCB成功地把频率在700～900MHz范围内的发射降低了20dB（与相对照所使用的六层板相比）。但制造厂商已在过去九个月中进度缓慢地（吃力地，困难地），在6层板上通过使用滤波器、屏蔽等各种技术，试图降低这些发射来使产品符合EMC指令标准，结果仍不尽人意。但如上所说，通过简单地改用六层板来代替后，很快就获得了所要求的改善。单从裸板成本来说，特别是把它与使用效率较低的滤波和屏蔽技术所要求的花费相比，却增加无几。

经常会出现下述情况：设计工程师在设计遇到困难时，根本就不把增加PCB的层次作为一种可供选择的方案。这主要是由于来自他们的主管关于材料成本增加的巨大压力（BOM）所致。一般地说，从成本核算的角度出发，在除了IC本身以后，在装配的最低层次上解决EMC问题将是最为经济的。这也就是说，在裸板PCB上解决EMC问题是最为合理和合算的。即便在批量生产中，由于层数的增加而增加了裸板的成本，但在工程实践中，一个正确的PCB EMC设计通常所节省的花费将是10倍于附加层次的成本。我们在早些时候就已指出过，一个产品的赢利销售价格不是由它的BOM简单地乘以某个预先决定的数字来决定的。图2-6-10就是强调这个问题的重要性而绘制的。

图2-6-10 在不同装配层次上获得EMC的实际成本(www.xing528.com)

举例来说，当一个公司使用6层或更少层数的PCB时，为了改善EMC性能和SI，设计工程师在考虑增加附加PCB层数的同时，通常会询问他们所在公司采购人员有关裸板的价格。他们所得到的答复往往会比目前所使用裸板价格高出一倍。这个价格通常也会把项目主管吓退（即使在工程实践中，就成本效益来说，这个价格仍然是非常合理的）。这是因为他们中的大多数都会把最低的BOM作为判断成本效益的某种“圣旨”。

但应该意识到，除了那些批量很小的PCB制造厂商以外，所有其他PCB制造厂商都会把它们的PCB层数定位在最为合理的成本效益上。因此，PCB制造厂商的生产线往往会设置在单层、双层、四层或六层以上，以此来最佳化它们产品的成本效益。每个制造厂商的不同生产线或不同制造厂商的同种类型的生产线通常仅能为特定层数PCB的生产提供最低价格。这是因为它们的机械设备和工艺流程就是为这个特定层数的PCB生产而设计的。

从上述我们可以了解到为什么公司的采购人员不会为增加PCB层数而付出如此高的价格。而使用当前的PCB时，采购人员则只需简单地向已建立供货关系的厂商询价即可。为了寻求在增加层数以后PCB的正确价格，一般就意味着，寻找新的专门生产该层数PCB的制造厂商，并询价。例如大批生产的四层PCB裸板的典型价格将会比双层板高出大约25%（其他条件相同情况下）。但大多数采购人员并不一定了解这个事实。因此应该在人员培训过程中让他们了解这一点。

从经济核算角度出发，通过增加PCB层数来增设0V和电源平面是改善EMC性能的最为有效的一个措施。但往往由于采购人员缺乏PCB制造过程的知识以及项目主管关于BOM成本和工程实践中有关产品的制造成本缺乏理解而忽略或拒绝这样做是一种眼光短浅的做法。