电路板层的设置优化方案

1.电路板的分层

PCB一般包括很多层，不同的层包含不同的设计信息。制板商通常会将各层分开制作，然后经过压制、处理，最后生成各种功能的电路板。

Altium Designer 14提供了以下6种类型的工作层。

1）Signal Layers（信号层）：即铜箔层，用于完成电气连接。Altium Designer 14允许电路板设计32个信号层，分别为Top Layer、Mid Layer 1、Mid Layer 2…Mid Layer 30和Bottom Layer，各层以不同的颜色显示。

2）Internal Planes（中间层，也称内部电源与地线层）：也属于铜箔层，用于建立电源和地线网络。系统允许电路板设计16个中间层，分别为Internal Layer 1、Internal Layer 2…Internal Layer 16，各层以不同的颜色显示。

3）Mechanical Layers（机械层）：用于描述电路板机械结构、标注及加工等生产和组装信息所使用的层面，不能完成电气连接特性，但其名称可以由用户自定义。系统允许PCB板设计包含16个机械层，分别为Mechanical Layer 1、Mechanical Layer 2…Mechanical Layer16，各层以不同的颜色显示。

4）Mask Layers（阻焊层）：用于保护铜线，也可以防止焊接错误。系统允许PCB设计包含4个阻焊层，即Top Paste（顶层锡膏防护层）、Bottom Paste（底层锡膏防护层）、Top Solder（顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊层），分别以不同的颜色显示。

5）Silkscreen Layers（丝印层）：也称图例（legend），通常该层用于放置元件标号、文字与符号，以标示出各零件在电路板上的位置。系统提供有两层丝印层，即Top Overlay（顶层丝印层）和Bottom Overlay（底层丝印层）。

6）“Other Layers”（其他层）。

●Drill Guides（钻孔）和Drill Drawing（钻孔图）：用于描述钻孔图和钻孔位置。

●Keep-Out Layer（禁止布线层）：用于定义布线区域，基本规则是元件不能放置于该层上或进行布线。只有在这里设置了闭合的布线范围，才能启动元件自动布局和自动布线功能。

●Multi-Layer（多层）：该层用于放置穿越多层的PCB元件，也用于显示穿越多层的机械加工指示信息。

选择菜单栏中的“设计”→“板层颜色”命令，在弹出的“视图配置”对话框中取消对中间3个复选框的勾选即可看到系统提供的所有层，如图7-33所示。

图7-33 系统所有层的显示

2.常见层数不同的电路板

（1）Single-Sided Boards（单面板）

PCB上元件集中在其中的一面，导线集中在另一面。因为导线只出现在其中的一面，所以就称这种PCB板为单面板（Single-Sided Boards）。在单面板上通常只有底面也就是Bottom Layer（底层）覆盖铜箔，元件的引脚焊在这一面上，通过铜箔导线完成电气特性的连接。顶层也就是Top Layer是空的，安装元件的一面，称为“元件面”。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面可以布线，所以布线间不能交叉而必须以各自的路径绕行），布通率往往很低，所以只有早期的电路及一些比较简单的电路才使用这类的电路板。

（2）Double-Sided Boards（双面板）

这种电路板的两面都可以布线，不过要同时使用两面的布线就必须在两面之间有适当的电路连接才行，这种电路间的“桥梁”叫作过孔（via）。过孔是在PCB上充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。在双层板中通常不区分元件面和焊接面，因为两个面都可以焊接或安装元件，但习惯上称Bottom Layer（底层）为焊接面，Top Layer（顶层）为元件面。因为双面板的面积比单面板大一倍，而且布线可以互相交错（可以绕到另一面），因此它可以应用于比单面板复杂的电路上。相对于多层板而言，双面板的制作成本不高，在给定一定面积的时候通常都能100%布通，因此一般的印制板都采用双面板。

（3）Multi-Layer Boards（多层板）

常用的多层板有4层板、6层板、8层板和10层板等。简单的4层板是在Top Layer（顶层）和Bottom Layer（底层）的基础上增加了电源层和地线层，这样一方面极大程度地解决了电磁干扰问题，提高了系统的可靠性，另一方面可以提高导线的布通率，缩小PCB板的面积。6层板通常是在4层板的基础上增加了Mid-Layer 1和Mid-Layer 2两个信号层。8层板通常包括1个电源层、两个地线层、5个信号层（Top Layer、Bottom Layer、Mid-Layer 1、Mid-Layer 2和Mid-Layer 3）。

多层板层数的设置是很灵活的，设计者可以根据实际情况进行合理的设置。各种层的设置应尽量满足以下要求：

●元件层的下面为地线层，它提供器件屏蔽层及为顶层布线提供参考层。

●所有的信号层应尽可能地与地线层相邻。(www.xing528.com)

●尽量避免两信号层直接相邻。

●主电源应尽可能地与其对应地相邻。

●兼顾层结构对称。

3.电路板层数设置

在对电路板进行设计前可以对电路板的层数及属性进行详细的设置。这里所说的层主要是指Signal Layers（信号层）、Internal Plane Layers（电源层和地线层）和Insulation（Sub-strate）Layers（绝缘层）。

电路板层数设置的具体操作步骤如下：

选择菜单栏中的“设计”→“层叠管理”命令，系统将弹出如图7-34所示的“层堆栈管理”对话框。在该对话框中可以增加层、删除层、移动层所处的位置及对各层的属性进行设置。

1）对话框的中心显示了当前PCB图的层结构。默认设置为双层板，即只包括Top Layer（顶层）和Bottom Layer（底层）两层。用户可以单击“Add Layer”（添加层）按钮添加信号层、电源层和地层，单击“Add Internal Plane”（添加平面）按钮添加中间层。当选定某一层为参考层，执行添加新层的操作时，新添加的层将出现在参考层的下面。

图7-34 “层堆栈管理”对话框

2）双击某一层的名称或选中该层，单击“属性”按钮就可以打开该层的属性设置对话框，然后可对该层的名称及铜箔厚度进行设置。

3）添加新层后，单击“Move Up”（上移）按钮或“Move Down”（下移）按钮，可以改变该层在所有层中的位置。在设计过程的任何时间都可进行添加层的操作。

4）选中某一层后单击“Delete Layer”（删除层）按钮即可删除该层。

5）单击“菜单”按钮或在该对话框的任意空白处右键单击鼠标，即可弹出一个“TopLayer properfies”菜单，如图7-35中所示。此菜单中的大部分命令均可通过对话框右侧的按钮进行操作。“实例层堆栈”命令提供了常用不同层数的电路板层数设置，可以直接选择进行快速板层设置。

6）PCB设计中最多可添加32个信号层、16个电源层和地线层。各层的显示与否可在“视图配置”对话框中进行设置，勾选各层中的“显示”复选框即可。

图7-35 设置信号层属性

7）设置层的堆叠类型。电路板的层叠结构中不仅包括拥有电气特性的信号层，还包括无电气特性的绝缘层。两种典型绝缘层主要是指Core（填充层）和Prepreg（塑料层）。

层的堆叠类型主要是指绝缘层在电路板中的排列顺序，默认的3种堆叠类型包括Layer Pairs（Core层和Prepreg层自上而下间隔排列）、Internal Layer Pairs（Prepreg层和Core层自上而下间隔排列）和Build-up（顶层和底层为Core层，中间全部为Prepreg层）。改变层的堆叠类型将会改变Core层和Prepreg层在层栈中的分布，只有在信号完整性分析需要用到盲孔或深埋过孔的时候才需要进行层的堆叠类型的设置。

8）单击按钮，对话框中增加了电路板堆叠特性的设置，如图7-36所示。

9）按钮用于钻孔设置。

10）按钮用于阻抗计算。

图7-36 板堆叠特性的设置