多层架构设计描述与构建要点

各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。上篇我们说到PCB的布局可根据功能、频率、信号类型划分，布局时考虑敏感信号远离噪声源。今天我们来看看多层板的常用叠层结构。

四层板的叠层结构

四层板的叠层结构包含1个电源平面、1个地平面和2个信号平面，这里列出了3种主流方案，叠层结构如下表所示：

四层板的叠层结构

1.叠层方案1：TOP、GND02、PWR03、BOTTOM此方案为目前业界主选叠层设置方案。TOP层下有完整的地平面，关键信号优先布在该层。且地平面和电源平面的厚度在5mil以下为最佳，以降低电源和地平面的分布阻抗。

2.叠层方案2：TOP、PWR02、GND03、BOTTOM类似方案1适用于主器件在BOTTOM层布局或关键信号底层布线的情况.

3.叠层方案3：GND01、S02、S03、GND04/PWR04方案3具有一定的屏蔽效果。但是电源平面和地平面距离过大，电源平面阻抗较大，且电源平面、地平面因元器件焊盘影响极不完整，信号阻抗不连续。

六层板的叠层结构

六层板的叠层结构一般包含1个电源平面、1个地平面和2个信号平面，这里列出了3种主流方案，如下表所示：

六层板的叠层结构

1.叠层方案1：TOP、GND02、S03、PWR04、GND05、BOTTOM此方案是目前业界主推的6层PCB的叠层设计方案，此方案有3个布线层，1个电源平面和2个地平面。第4、第5层电源平面和地平面之间的芯板厚度要尽可能小，第3层信号层是最优布线层，高速信号、敏感信号优先布置在该层。

2.叠层方案2：TOP、GND02、S03、S04、PWR05、BOTTOM当需要的布线层数多，对成本要求严格时，可以采用此方案。此方案有4个布线层，1个电源平面和1个地平面，在电源平面和地平面之间有2个信号层，间隔较大没有任何去耦作用，电源和地之间可适当添加去耦电容以降低电源和地之间的特性阻抗。第三层S03是最优布线层，高速信号、敏感信号优先布置在该层。

3.叠层方案3：TOP、S02、GND03、PWR04、S05、BOTTOM该方案也有4个布线层、1个电源平面和1个地平面，第3和第4层电源平面和地平面之间芯板厚度要尽量小，提供较好的去耦效果。但是第1和第2层，第5和第6层信号走线相邻，信号质量较差，走线时要注意交叉走线。靠近地平面的第2层是最优布线层。

八层板的叠层结构

八层板的3种主流叠层结构如下面所示：

八层板的叠层结构分布

1.叠层方案1：TOP、GND02、S03、GND04、PWR05、S06、GND07、BOTTOM此方案是目前业界主推的8层PCB叠层方案，该方案有4个布线层，1个电源平面和3个地平面。该叠层结构，具有最优的信号完整性、电源完整性和EMC性能。第3层相邻2个地平面是最优的布线层，高速信号、敏感信号优先布置在该层。第4层和第5层距离要减小，有利于使第5层电源平面获得较低的平面阻抗。第2层和第7层都是地平面，可以作为高速信号的回流路径。

2.叠层方案2：TOP、GND02、S03、PWR1_04、GND05、S06、PWR2_07、BOTTOM此方案适用于板上电源种类多的情况，第3层和第6层为最佳布线层，降低第4和第5层间距。降低P2电源平面阻抗，尽量减少第8层信号走线，在第8层对第7层平面适当进行大面积敷铜处理。为兼顾PCB叠层对称，在TOP层也应进行适当的敷铜处理。

3.叠层方案3：TOP、GND1_02、S03、S04、PWR05、S06、GND2_07、BOTTOM此叠层方案有5个布线层，1个电源平面和2个地平面。此方案的电源和去耦效果很差，一般应用在布线层数要求多且成本控制严格的设计中，如消费类平板。第3层和第6层是较好的布线层。设计时应加大第3层和第4层的层间距，3、4层应交叉走线。

十层板的叠层结构

十层板的3种主流叠层结构如下面所示：

十层板的叠层结构

1.叠层方案1：TOP、GND1_02、S03、S04、GND2_05、PWR06、S07、S08、GND3_09、BOTTOM此方案有6个布线层、3个地平面和1个电源平面，对于单一电源平面的方案，优先采用此叠层结构。第3、4层是最优布线层，高速信号和时钟类敏感信号优先布置在该层。第5、6层之间芯板厚度尽量薄，以提高电源去耦效果。第3层和第4层，第7层和第8层采用交叉布线方式，并加大叠层的厚度。

2.叠层方案2：TOP、GND1_02、S03、S04、PWR1_05、GND2_06、S07、S08、PWR2_09、BOTTOM此方案有6个布线层，2个地平面和2个电源平面，对于需要考虑两种电源平面的叠层结构设计，优先考虑此方案。第3和第7层为最优走线层，减小第5层和第6层地平面之间芯板的厚度。第3层和第4层，第7层和第8层进行交叉走线，并加大两层之间的间距。为使第9层电源平面具有较好的去耦效果，可在第10层针对第9层的电源平面进行敷铜处理。

3.叠层方案3：TOP、GND1_02、S03、GND2_04、PWR1_05、PWR2_06、GND3_07、S08、GND4_09、BOTTOM此叠层方案包含4个走线层、4个地平面和2个电源平面层，适用于成本要求不高，EMC指标要求高且必须双电源供电要求的情况下。第3、8层是最优走线层，减小第6层和第7层，第4层和第5层之间的距离，以降低电源平面的特性阻抗。加大第5层和第6层电源平面的间距，以减弱平面间噪声的耦合。

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