电路设计技巧

寻找PCB多层电路板设计的完美世界

 

我一直是克林特·伊斯特伍德(Clint Eastwood)的忠实影迷。肮脏的哈利(Dirty Harry)在二十世纪的城市环境中似乎消逝地有点太快,但是《镖客三部曲》(The Man With No Name) – 他对于那个时代的粗暴和无法无天的表演是非常完美的。很明显,我总是支持他殴打恶棍,击退歹徒,或者赢取女孩,但最奇妙的是他通常很快做出决定。当然,结果是不一样的。有时候这些决定很好,有时很糟糕,有时很丑陋。

根据决定使用还是不使用多层PCB,创建PCB的过程可能具有相似的结果。许多PCB设计人员在没有必要的情况下使用多层板。这样做会使设计复杂化,增加制造成本,并使现场维修或修改变得几乎很难。

在大多数《镖客三部曲》电影中,剧情开始是恶棍给受害者造成卑鄙行为或不可容忍的负担,结局是我的英雄来纠正错误。遵循相同的大纲,先看一下PCB设计和开发过程中会出现什么问题,然后看看我们需要将哪些因素纳入我们设计多层PCB的决定。

多层电路板的伤心岭

从PCB设计的角度来看,当我们设计PCB时,使用多层板是相当诱人的。毕竟,“越小越好”这个概念在整个电子设计中似乎普遍存在。但是,除非这样做是主要的设计考虑因素,否则避免小型陷阱有重要的理由。例如:

  • 设计复杂性:在设计多层PCB时,必须使所有通孔和过孔正确排列。错误可能会影响电流流向并产生安装问题。另外,对于内部层使用奇数层或不同厚度可能导致电路板弯曲或扭曲,使其不能安装或被降级到仅测试状态。坏。对于通信应用而言,各种信号类型在多层间布线,由于串扰或不匹配的阻抗,可能会出现性能问题。坏。
  • 制造成本增加:制造多层印制电路板比其他印制电路板昂贵得多。需要更多的材料,需要更多的时间,技术人员必须高度熟练。简单地从两层到四层可以使制造成本增加100%。坏。
  • 困难或不可能的台式修理:与任何制造或制造过程一样,小错误确实发生。特别是对于具有奇数层或可变大小的层的板。使用单层(或双层)PCB时,通常可以很容易地进行修复,而且电路板仍然可以使用。如果问题在于内部层,这实际上是不可能的,并且电路板是无用的。坏。

另一个问题有时经常被忽视,这就是由于增加的层数而导致的热量增加,这可能直到产品在现场运行一段时间才出现。如果严重的产品故障,这可能会导致三个R:召回,重新设计和再制造。丑陋。

正如我们所看到的,如果没有正确考虑的话,选择多层PCB会导致严重的问题。但是,有一个光明的一面。如果我们在选择和设计过程中慎重考虑,就像克林特总是这样,我们可以走向太阳。

多层电源

现在,如果您愿意花费额外的时间进行设计和制造,付出更高的成本,并遵循最佳多层PCB设计指导原则,那么您可以使用多层PCB。尤其是,如果尺寸是最主要的因素。我们假设它不是。什么理由证明使用多层PCB?

  • 功能:多层印刷电路板允许使用更复杂的电路。因此,更多的功能可以建成一个更小的包装。这种营销优势非常明显。好。
  • 耐用性:由于必须纳入多层PCB设计和开发中的谨慎和额外的考虑,它们是更好的构造部件并且是高度可靠的。好。
  • 可安装性:PCB越小,安装越容易。它需要较少的安装孔,可能放置在更大的系统内的更多位置。事实上,它可能允许减少整体产品的尺寸,这可以增加便携性,存储选项和可销售性。好。

真正的设计

多层板的成本更高,制造时间更长,需要更多的专业知识来设计和制造。因此,在决定是否采用多层技术之前,应慎重考虑。在决定是否使用多层印刷电路板时,不要简单地跟随“小”的人群。结果可能不好或相当难看。相反,选择正确的决定,清醒地衡量利弊,以确保取得良好的结果。

不使用多层板:某些PCB设计更适合单层布局。一个很好的例子是电脑主板。这些电路板通常具有多个端口或各种尺寸,更不用提可拆卸的部件。这并不意味着不可能使用多层设计。然而,这是不切实际的,因为减小尺寸的好处并不超过复杂性和增加成本的缺点。

使用多层板:选择多层PCB设计的最常见原因是为了减少电路板的占位面积。在设计灵活性不受输入和输出数量限制的情况下,对于单个IC(即MPU,FPGA等)的扇出要求或类似的走线长度限制,则多层可能是要走的路。当产品允许使用柔性电路时,尤其如此,这可以消除制造过程中的大部分精度难题,同时给予设计者更多的自由度。

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