多层印制电路板的概述

随着大规模和超大规模集成电路的应用，元件引脚数目急剧增多，电路中元件引脚的连接关系也越来越复杂。同时，为了降低功耗和提高效率，电路的工作频率也成倍升高，双面板已逐渐不能满足复杂电路的布线要求和高频电路的电磁屏蔽要求，于是出现了多层印制电路板，简称多层板。

多层印制电路板是由交替的导电图形层及绝缘材料层层压粘合而成的一块印制板，导电图形的层数在两层以上，导电层数目一般为4层、6层、8层等，层间电气互连通过金属化孔实现。在多层板中，可充分利用电路板多层层叠结构，解决高频电路布线时的电磁干扰、屏蔽问题，同时由于内电层解决了电源和地网络的大量连线，使布线层面的连线急剧减少。因此，电路板可靠性高，面积小，在计算机主板、内存条、U盘等产品上得到广泛使用，如图8-5所示。

图8-5　计算机主板与多层板示意图

1.多层印制电路板的特点

PCB多层板与单面板、双面板最大的不同就是增加了内电层，电源和地线网络主要在内电层上布线。但是，多层板布线主要还是以顶层和底层为主，以中间布线层为辅。因此，多层板的设计与双面板的设计方法基本相同，其关键在于如何优化内电层的布线，使电路板的布线更合理，电磁兼容性更好。

而对于印制电路板的制作而言，板的层数越多，制作程序就越多，废品率也会增加，成本也相对提高，所以只有在高级的电路中才会使用多层板。市面上所谓的4层板，就是顶层、底层，中间再加上两个电源层，技术已经很成熟；而6层板就是4层板再加上两层布线层，只有在高级的主机板或布线密度较高的场合才会用到；至于8层板以上，制作就比较困难了。

图8-6所示为4层板剖面图。通常在电路板上，通孔式元件放在顶层（元件面），而底层（焊接面）一般是焊接用的；对于SMD元件，顶层和底层都可以放。

图8-6　4层板剖面图

2.多层印制电路板的设计(www.xing528.com)

（1）板外形、尺寸、层数的确定。任何一块印制板都存在着与其他结构件配合装配的问题，所以印制板的外形与尺寸必须以产品整机结构为依据。但从生产工艺角度考虑，应尽量简单，一般为长宽比不太悬殊的长方形，以利于装配，提高生产效率，降低劳动成本。

层数方面，必须根据电路性能的要求、板尺寸及线路的密集程度而定。对多层印制板来说，以4层板、6层板的应用最为广泛，以4层板为例，就是两个信号层、一个电源层和一个地层。多层板的各层应保持对称，而且最好是偶数铜层，即4、6、8层等。因为不对称的层压，板面容易产生翘曲，特别是对表面贴装的多层板，更应该引起注意。

（2）元器件的位置及摆放方向。元器件的位置、摆放方向首先应从电路原理方面考虑，迎合电路的走向。摆放合理与否，将直接影响印制板的性能，特别是高频模拟电路，对器件的位置及摆放要求显得更加严格。合理地放置元器件，在某种意义上，已经预示了该印制板设计的成功。所以，在着手编排印制板的版面、决定整体布局时，应该对电路原理进行详细的分析，先确定特殊元器件（如大规模IC、大功率管、信号源等）的位置，再安排其他元器件，尽量避免可能产生干扰的因素。

另一方面，应从印制板的整体结构来考虑，避免元器件的排列疏密不均，杂乱无章，这不仅会影响印制板的美观，同时也会给装配和维修工作带来很多不便。

（3）导线布层、布线区的要求。一般情况下，多层印制板布线是按电路功能进行的，在外层布线时，要求在焊接面多布线，元器件面少布线，有利于印制板的维修和排故。细、密导线和易受干扰的信号线通常安排在内层。大面积的铜箔应均匀分布在内、外层，这将有助于减少板的翘曲度，也使电镀时在表面获得较均匀的镀层。为防止外形加工伤及印制导线和机械加工时造成层间短路，内外层布线区的导电图形离板缘的距离应大于50mil。

（4）导线走向及线宽的要求。多层板走线要把电源层、地层和信号层分开，减少电源、地、信号之间的干扰。相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直或走斜线、曲线，不能走平行线，以减少基板的层间耦合和干扰，且导线应尽量走短线，特别是对小信号电路来讲，线越短，电阻越小，干扰越小。同一层上的信号线改变方向时应避免锐角拐弯。导线的宽窄应根据该电路对电流及阻抗的要求来确定，电源输入线应大些，信号线可相对小一些。