PCB Blog - PCB積層構造

一般的には、通常の単、二重パネルを設計する場合、PCBの積層構造の問題を考慮する必要はなく、通常は直接に銅厚と板厚が設計要求に合致する銅被覆板を選択して直接加工する。しかし、4層以上のPCBを設計する場合、PCB積層構造設計はPCBの性能と価格に直接影響する。

PCB積層

多層PCBは銅被覆コアプレート（Core）、半硬化シート（prepreg、PPと略称する）と銅箔からなり、一緒にPCB積層構造設計に従って組み合わせ、圧着を経て製造される。

PCBの設計を開始する前に、エンジニアは基板のサイズ、回路の規模、および電磁互換性（EMC）の要件に基づいてPCBの層数を決定し、次に部品のレイアウトを決定し、最後に信号層、電源層、地層の区分を確認します。

PCBラミネート構造をどのように設計しますか。

階数を決定する：まず、回路の複雑さと性能要求に基づいて、何階が必要かを決定する。一般的な多層板は4層、6層、8層などがある。

機能レベルの割当て：各レベルには特定の機能があります。通常、上部と下部は部品の配置と引き廻しに使用され、中間層は電源、接地、信号伝送に使用されます。たとえば、

信号層：高速信号を伝送するために使用される。

電源層：回路に安定した電源を供給する。

接地層：参考地を提供し、ノイズを低減する。

信号の完全性を考慮する：高速信号線はできるだけ短くして、交差と干渉を避けなければならない。電源層と接地層はインピーダンスを下げるためにできるだけ近くにしてください。

材料選択：異なる層間の絶縁材料（FR-4など）もPCBの性能に影響を与える。高周波回路は、信号損失を低減するために特別な材料を必要とする場合がある。

PCB設計では、4層板は一般的な構造であり、特に中程度の複雑さの回路に適している。

4層基板のPCB積層構造

1、SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG；

2、GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND；

上記2つの積層設計について、潜在的な問題は、従来の1.6 mm（62 mil）板厚についてである。層間隔が大きくなり、インピーダンスの制御、層間結合及び遮蔽に不利になるだけでなく、特に電源の地層間の間隔が大きく、板容量が低下し、ノイズの除去に不利である。

6層板のPCB積層構造

チップ密度が高く、周波数が高い設計には6層板の設計を考慮し、積層方式を推薦する：

1、SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG；

この方式に対して、この積層方式は良い信号完全性を得ることができて、信号層は接地層に隣接して、電源層と接地層はペアになって、各走査層のインピーダンスはすべて比較的に良く制御することができて、しかも2つの地層はすべて良好な吸収磁力線である。また、電源、地層が完全な場合には、信号層ごとに良好な還流経路を提供することができます。

8層板のPCB積層構造

悪い電磁吸収能力と大きな電源インピーダンスのため、このような良い積層方式ではありません。構造は次のとおりです。

1、Signal 1素子面、マイクロストリップライン層

2、Signal 2内部のマイクロストリップライン層、比較的に良いストリップライン層（X方向）

3、Ground

4、Signal 3帯状線の引き廻し層、比較的に良い引き廻し層（Y方向）

5、Signal 4リボン線上引き廻し層

6、Power

7、Signal 5内部のマイクロストリップ線層

8、Signal 6マイクロストリップライン層

どのように設計用の何層板とどのような方法で積層するかについては、板上の信号ネットワークの数、デバイス密度、PIN密度、信号の周波数、板の大きさなど多くの要素に基づいています。これらの要素については総合的に考慮しなければならない。

多層PCB設計において、多孔質構造（Via）は異なる層間接続を実現する鍵である。一般的な穴構造には、次のものがあります。

貫通孔（Through-Hole Via）：最上階から底層まで板全体を貫通し、すべての層を接続するのに適している。

ブラインドビア（Blind Via）：表層から内層にのみ接続され、プレート全体を貫通せず、高密度設計に適している。

埋め込み穴（Buried Via）：内層間だけを接続し、表層に露出せず、複雑な回路設計に適している。

これらの穴構造の設計はPCBの信頼性と製造コストに影響を与える。貫通孔は最も簡単だが、占有スペースが大きい。ブラインドホールと埋め込み穴はより複雑ですが、スペースを節約でき、高密度回路に適しています。

PCB積層構造は現代電子機器の中核技術の一つである。合理的な積層設計により、限られた空間内で複雑な回路機能を実現し、性能を高め、コストを下げることができる。