惭愧 !!! 干了三年才真正认识6层板

硬件笔记本 · 发表于 2024-12-11 11:00:00

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大家好，我是王工。
前段时间，有几个小伙伴问我，多层PCB印制电路板内部长什么样子啊？王工见过吗？新人对未知的事物都比较好奇，相信很多老人也没怎么看过里面的构造吧。
王工就想着能够尽可能的满足大家，做一个多层PCB的拆解，然后顺便科普一下相关知识，本文主要从以下三个方面进行讲解。
PCB的组成和概念
PCB的内部结构及叠层设计
多层PCB实物拆解1、PCB的组成和概念?PCB也叫印制电路板，是英文Printed Circuit Board的首字母缩写。它主要是电子元器件的载体，通过导电铜箔+绝缘材料（如环氧树脂）把电路中的各个电子元器件连起来，建立一个完整的电气连接。
图中这些名词都是基本的术语，不清楚的同学网上搜一下。

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假如没有PCB板，你要实现电路功能的话，可能就得像下图的面包板一样，导线得一个个搭，简单的可能还可以工作，复杂的根本用不了，也无法焊接。

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2、PCB的内部结构及叠层设计?在pcb设计过程中，可能会分很多层，也就是大家口中常说的几层板（叠层）。层数少，可能不利于走线；层数多，虽然走线方便，但是价格较贵。所以需要根据板子的尺寸、元件的个数以及emc多方面进行考量，以求达到一个平衡点。
确认好层数后，就需要确认具体每一层的信号网络，也就是信号网络的放置顺序。这里以4层板和6层板为例。

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四层板叠层方案：1、SIN01→GND02→PWR03→SIN042、SIN01→PWR02→GND03→SIN043、PWR01→SIN02→SIN03→GND04
方案选取的依据是什么呢？这取决于我们主要的元器件放在顶层还是底层，GND层要靠近它，这样才能为器件提供完整的地平面，从而增强屏蔽干扰，保证信号的稳定性，所以方案1、2可取。
方案3是把GND和电源分布在第一层和第四层，二、三层走线。但是我们一般会将元件放置在顶层和底层，这样就不能保证地平面的完整性了，信号走线也没有完整的参考平面，而且电源、地之间的距离较远，电源平面阻抗较大，总体来说，EMC屏蔽方面效果是比较差的，不可取。
下面看看六层板的叠层方案：

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1、SIN01→GND02→SIN03→SIN04→PWR05→SIN062、SIN01→SIN02→GND03→PWR04→SIN05→SIN063、SIN01→GND02→SIN03→GND04→PWR05→SIN064、SIN01→GND02→SIN03→PWR04→GND05→SIN06
通过上面四层板的分析，大家应该能够有基本的判断
方案1、具有较多的信号层，有利于布线。但电源层和地层分隔较远，没有充分耦合，需要处理好电源分配网络的阻抗曲线，增加足够的去耦电容来降低阻抗。信号层之间直接相邻，隔离性不好，容易发生串扰，所以在布线的时候要注意相邻层要采用正交走线，避免平行走线。
方案2、电源层和地层充分耦合，但信号层的相邻层也为信号层，容易发生串扰，且最外层距离地平面和电源平面太远，信号完整性可能会差些，所以最外层尽量走低频信号。
方案3、相比前面两组，增加了一组地层，减少了一组信号层，其中第三层最好，两边都是地，高速信号优先走这一层。
方案4、相比3，就是把电源和地层交换了位置，区别不是太大，电源和地两层紧密耦合，内层信号受到电源和地平面的保护，EMC方面会比较好。
小结：在优先考虑信号的情况下，选择方案3和方案4会更优。但对大多数公司产品，成本才是大头，层数尽量少，通常会选择方案1，2来做层结构。
3、多层PCB实物拆解王工尝试拆解，想给大家看看PCB实物内部的样子，奈何板子太硬，给干废了好几块，拍照出来也很丑。最后在网上找了一下，B站发现了一个博主的拆解视频。
这是一个四层板

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把板子拆开后如下图箭头所示，每一层都做了标记，其中1/2和3/4之间的绝缘层比较薄（半固化片），2/3层之间有着比较厚的绝缘层（FR4芯板）。

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再看一个6层板

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把板子拆开后如下图箭头所示，每一层都做了标记。

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大家如果觉得不过瘾，可以看下原视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1wM411e7RQ/?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_history.content.click&vd_source=061c269f45dee93b48c593d7243a8f9e
不知道大家在看这个视频的时候，有没有注意到一个细节：如下图，6层板采用的是嘉立创的盘中孔工艺，4层板采用的是普通工艺。

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1、焊盘对比四层板的焊盘是白色镀锡的；六层板的工艺是金黄色沉金的，焊盘平整，更有利于焊接。
2、过孔对比
四层板过孔很多，是为了方便走线；六层板采用的是盘中孔工艺，把过孔打在焊盘上，节省了很多空间，表面几乎看不到过孔，特别是主芯片周围的走线对比，地平面更完整，看起来也更加美观。
据说现在6层板打样可以免费升级盘中孔工艺，而且免费升级2U''沉金工艺，不得不感叹：嘉立创YYDS。
王工最后再啰嗦一句，其实很多工程师整天在办公室，去产线的机会很少，PCB是怎么做出来的，很多人其实是不清楚的，大家可以看看下面一篇文章（点击图片直接进入）：

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今天的文章就分享到这里了，咱们下期再见。
写在最后
都说硬件工程师越老越吃香，这句话也证明硬件也是需要积累的，王工从事硬件多年，也会不定期分享技术好文，感兴趣的同学可以加微信，或后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。

以下两个电路，是之前技术交流群群友发的，王工做了一个简单的分析，旨在帮助入门或转行的同学理解学习（点击图片直接进入）

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