在PCB设计中,使用多层PCB板的主要原因

一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲PCB设计为什么要采用多层PCB结构进行?使用多层PCB板的主要原因。随着芯片集成度的提高，芯片封装的I/O引脚数目也在飞跃性地增加，特别是BGA封装的出现，仅靠单面、双面导体层布线已经无法将BGA内圈的引脚的走线引出。

更重要的是，随着传输信号的高速化发展，高速信号的布线需要采用传输线技术。在高速PCB设计中需要考虑怎样使走线的电气互连的性能达到最好，且同时考虑控制PCB的制造成本。影响信号完整性的反射、串扰、传输延时、开关噪声(SSN)等，是高速电路设计中要解决的主要问题。

传输线技术有几种类别，最早的传输线是奥利弗·海维塞德(Oliver Heaviside)发明的同轴传输线，用于解决当时电报的远距离传输问题，而PCB上的传输线的常见形式有微带线(Microstrip)和带状线(Stripline)。

Microstrip 微带传输线

Stripline 带状线传输线

带状线是一种横向电磁(TEM) 传输线介质，由Robert M. Barrett 在 1950 年代发明，而两年之后，作为带状线的竞争者，微带线由ITT实验室开发出来。

微带线位于PCB外层，其与外界环境接触，所以微带线的辐射能量更容易辐射到外界环境中，而且微带线也容易受外界环境的影响，比如，阻焊层变化的εr对特性阻抗的影响，所以，关键的高速信号优先采用内层走线，也即带状线传输线。

多层板还专设有单独完整的电源层和接地层，这不仅可以提高布线的自由度，而且对于防止信号干扰和电磁波辐射都是有利的，这进一步促进了PCB多层化的发展。

现在随着IC制程工艺的提高，数字信号上升沿时间也在“被动地”变短，以前只需要考虑把线拉通的PCB，越来越多的需要在布线时考虑到传输线效应，以便能更好的引导电磁波，避免出现信号完整性问题以及符合EMC性能，而单层板或者双层板，对于现在的IC集成度以及布线密度，很难有空间构造出良好的传输线结构，这就需要采用四层板，甚至是六层板，把富含高次谐波的关键信号采用带状线进行传输。

随着半导体技术的发展，我们不得不考虑采用多层板来构造传输线进行电磁波的引导。对于6层板，基本上都会有BGA或者QFN芯片，SMT时对PCB的表面平整度有要求，沉金板焊盘表面平整，利于焊接，与高密度高多层板是满分适配。采用盘中孔工艺还可以节省扇出过孔所占用的表层布线空间，进一步提升了表层的布线密度，除此之外，采用盘中孔工艺使得电源/地的焊盘可以直接通过过孔与主电源/地平面连接，避免了扇出过孔的引线寄生电感的影响，对于电源完整性也有所帮助。

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审核编辑 黄宇