PCB Layout各层含义与分层原则

发布时间:2024-12-20 15:38:24  

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目录:

一、各层概述

二、各层详述

1、信号层(Signal Layers)

2、内部电源层(Internal Planes)

3、丝印层(Silkscreen Layers)

4、机械层(Mechanical Layers)

5、遮蔽层(Mask Layers)

1)Solder Mask层   2)Paste Mask层

6、Top/Bottom Paste与Top/Bottom Solder

1)Top/Bottom Paste的作用   2)Top/Bottom Solder的作用

三、分层原则与阻抗匹配

1、分层原则★

2、阻抗匹配

四、Gerber文件的理解

1、Gerber文件清单

2、Gerber各文件讲解

3、Gerber的生成


下续: 掌握Altium Designer,让电子设计如虎添翼(1)


一、各层概述

下面的表格已经做了详细的描述。

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二、各层详述★

1、信号层(Signal Layers)

Altium Designer最多可提供32个信号层,包括顶层(Top Layer)、底层(Bottom Layer)和中间层(Mid-Layer)。各层之间可通过通孔(Via)、盲孔(Blind Via)和埋孔(Buried Via)实现互相连接。

1)顶层信号层(Top Layer)

又称 元件层 ,主要用来放置元器件,对于双层板和多层板可以用来布置导线或覆铜。

2)底层信号层(Bottom Layer)

又称 焊接层 ,主要用于布线及焊接,对于双层板和多层板可以用来放置元器件。

3)中间信号层(Mid-Layers)

最多可有30层, 在多层板中用于布置信号线 ,这里不包括电源线和地线。

信号层Signal Layers,就是PCB印制电路板的各种连接走线,如图图2.1.1。

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图2.1.1  PCB连接走线

2、内部电源层(Internal Planes)

通常简称为 内电层 ,仅在多层板中出现,PCB板层数一般是指信号层和内电层相加的总和数。与信号层相同,内电层与内电层之间、内电层与信号层之间可通过通孔、盲孔和埋孔实现互连。

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图2.2.1 通孔、盲孔和埋孔

PCB信号层是同顶层、底层布线相同的铜导电层,只不过是夹在顶层和底层之间的布线层。每层都会有电源层。

而内部导电层(内电层)是内部电源和地层(并通过通孔与各层贯通的层), 内电层设计时和信号层布线相反,因为它是负片 。不画线的地方是有铜导电层,设计画线的地方是没有导电铜层的,这就是它们的区别。

内电层主要作为屏蔽地或电源层来使用 ,对于多个电源,就需要对电源层进行分割。当然若布线拥挤也可以将一部分电源走线放在信号层里,或反过来将信号层的线放在内电层中。另外 尽量用内电层将信号层隔开 ,使屏蔽效果更好 ,从附图可以看出区别。

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图2.2.2  内电层与信号层隔开

3、丝印层(Silkscreen Layers)

一块PCB板最多可以有2个丝印层,分别是顶层丝印层(Top Overlay)和底层丝印层(Bottom Overlay),一般为白色,主要用于放置印制信息,如元器件的轮廓和标注,各种注释字符等,方便PCB的元器件焊接和电路检查。

1)顶层丝印层(Top Overlay)

用于标注元器件的投影轮廓、元器件的标号、标称值或型号以及各种注释字符。

2)底层丝印层(Bottom Overlay)

与顶层丝印层相同,若所有标注在顶层丝印层都已经包含,底层丝印层可关闭。

4、机械层(Mechanical Layers)

机械层, 之所以强调“机械”就是说它 不带有电气属性,一般用于放置有关制板和装配方法的指示性信息, 如PCB的外形尺寸、尺寸标记、数据资料、过孔信息、装配说明等信息,不用担心对板子的电气特性造成任何改变。

这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同,下面举例说明常用方法。

1)Mechanical 1:一般用来绘制PCB的边框,作为其机械外形,故也称为 外形层

2)Mechanical 2:用来放置PCB加工工艺要求表格,包括尺寸、板材、板层等信息;比如 立创的走锡槽 就设置在此层,详见“ 工作中问题总结之1)PCB开走锡槽 ”。

3)Mechanical 3/4:机械三、四层多用来放置辅助定义边界,以及特殊的分隔线。

4)Mechanical 5/6:机械五、六层多用来放置线路板的尺寸标注。

5)Mechanical 7/8:机械七、八层多用来放置各种描述文本,如板号名称、版本号、加工说明、设计者、设计日期等等。

6)Mechanical 13 & Mechanical 15:ETM库中大多数元器件的本体尺寸信息,包括元器件的三维模型;为了页面的简洁,该层默认未显示。

7)Mechanical 16:ETM库中大多数元器件的占位面积信息,在项目早期可用来估算PCB尺寸;为了页面的简洁,该层默认未显示,而且颜色为黑色。

5、遮蔽层(Mask Layers)

Altium Designer提供了阻焊层(Solder Mask)和锡膏层(Paste Mask)两种类型的 遮蔽层(Mask Layers) ,在其中分别有顶层和底层两层。

1)Solder Mask层

就是阻焊层,是为了把焊盘露出来用的,也就是通常说的绿油层,行业也叫 开窗。 实际上这个阻焊层使用的是 负片输出, 就是在绿油层上挖孔,把焊盘等不需要绿油盖住的地方露出来。Solder层是要把PAD露出来。

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在我们制作封装的时,在焊盘添加Solder Mask层,最终制作出来就会出现如下图效果,金色部分就是漏出来的焊盘,若没有开Solder Mask层,那么这个焊盘将是被绿油覆盖,导致我们无法进行贴片、焊接等。以下这种开裸铜的主要目的是为了散热。

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金手指开窗的作用:金手指开窗指的是其器件焊盘与焊盘之间不上绿油,以避免长期拔插而导致绿油的脱落,从而影响产品的性能和品质。如下图所示。

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2)Paste Mask层

Paste Mask业内俗称“钢网”或“钢板”。 这一层并不存在于印制板上,而是单独的一张钢网,上面有SMD焊盘的位置上镂空。一般镂空的形状与SMD焊盘一样,尺寸略小。这张钢网是在SMD自动装配焊接工艺中用来在SMD焊盘上涂锡浆膏的。如下图所示为钢网:

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Paste Mask(锡膏防护层,SMD贴片层)和阻焊层的作用相似,不同的是在机器焊接时对应的表面粘贴式元件的焊盘,分别为Top Paste(顶层)和Bottom Paste(底层)两个锡膏防护层。

主要针对PCB板上的SMD元件。若板全部放置的是DIP( 通孔)元件,这一层就不用输出Gerber 文件。

在将SMD元件贴PCB板上以前,必须在每一个SMD焊盘上先涂上锡膏,在涂锡用的钢网就一定需要这个Paste Mask文件,菲林胶片才可以加工出来。 Paste Mask层的Gerber输出最重要的一点要清楚,即这个层主要针对SMD元件。

Top Paste和Bottom Paste是顶层、底层焊盘层,它就是指我们可以看到的露在外面的铜箔。

比如我们在顶层布线层画了一根导线,这根导线我们在 PCB 上所看到的只是一根线而已,它是被整个绿油盖住的,但是我们在这根线的位置上的 Top Paste 层上画一个方形,或一个点,所打出来的板上这个方形和这个点就没有绿油了,而是铜箔。

6、Top/Bottom Paste与Top/Bottom Solder

1)Top/Bottom Paste的作用

Top Paste:用于贴片元件点胶或开钢网漏锡

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Bottom Paste:用于贴片元件点胶或开钢网漏锡

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2)Top/Bottom Solder的作用

Top Solder:制板时用于镀锡

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Bottom Solder:制板时用于镀锡

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这两个层一定要弄清楚,不然会出问题。厂家给我们回传开 钢网的文件 资料时,我们一定要检查下是否有 Paste Mask层和Solder Mask层

三、分层原则与阻抗匹配

1、分层原则★

重点介绍下四层板、六层板、八层板主要分层设计,内部有完整的地平面和电源平面,则顶层和底层可以不敷铜。

1)四层板推荐叠层方式

(1)Signal1-Ground(Power)-Power(Ground)-Signal2

层数 名称 作用
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