造物笔记/嘉立创EDA 教程(原立创EDA)
基于 嘉立创EDA专业版 V4.1.93
造物笔记 / 嘉立创EDA 教程 / 第 7 章 · PCB 进阶:规则与高速

7.2 多层板与高速布线

两层板装不下了怎么办?信号太快了怎么办?这一页讲多层板(层叠、内电层、盲埋孔)、阻抗的基本概念、高速布线工具(差分、等长、扇出)、自动布局布线,以及缝合孔、包地孔、测试点这些提高可靠性的手段。

⏱ 约 35 分钟🖱️ 含阻抗估算互动图(用嘉立创真实层叠数据)✅ 实测:2 层 / 4 层板层叠参数

多层板#

什么时候需要多层板#

  • 线太多,两层走不开(芯片引脚多、元件密)
  • 需要完整的“地平面”给高速信号做回路(USB 高速、HDMI、射频)
  • 需要控制阻抗(见下)
  • 价格:4 层板比 2 层贵,但现在打样也不算贵了,以下单页为准

把板子改成 4 层(工具 → 图层管理器)#

图层管理器:铜箔层从 2 改成 4,多出 内层1、内层2
图 7.2-1图层管理器:铜箔层从 2 改成 4,多出 内层1、内层2
图层管理器(实测)
选项含义
铜箔层铜层数量:1、2、4、6、8……(实测下拉一直到 30 多层)
颜色配置 / 非激活层透明度各层显示颜色,不是当前层时的透明度
PCB类型普通板材 等
层列表:序号 / 名称 / 类型 / 颜色 / 透明度内层的类型可选「信号层」或「内电层」

层叠(物理堆叠)#

图层管理器的「物理堆叠」标签显示每一层的真实材料和厚度。本教程实测了 2 层和 4 层的默认层叠:

2 层板:顶层铜 0.035 — FR4 基板 1.51(介电常数 4.5)— 底层铜 0.035,总厚 1.6 mm
图 7.2-22 层板:顶层铜 0.035 — FR4 基板 1.51(介电常数 4.5)— 底层铜 0.035,总厚 1.6 mm
4 层板(默认 JLC04161H-7628):外层铜 1oz 0.035 — 半固化片 7628 0.2104 — 内层铜 0.0152 — 芯板 1.065 — 内层铜 — 半固化片 — 外层铜,总厚 1.5862 mm
图 7.2-34 层板(默认 JLC04161H-7628):外层铜 1oz 0.035 — 半固化片 7628 0.2104 — 内层铜 0.0152 — 芯板 1.065 — 内层铜 — 半固化片 — 外层铜,总厚 1.5862 mm
层材质(实测)厚度 mm介电常数
顶层外层铜厚 1oz0.035—
介电17628 RC49% 8.6mil(半固化片 PP)0.21044.4
内层1内层铜厚0.0152—
介电21.1mm H/HOZ 含铜(芯板 Core)1.0654.43
内层2内层铜厚0.0152—
介电37628 RC49% 8.6mil0.21044.4
底层外层铜厚 1oz0.035—

盲埋孔#

普通过孔从顶层打穿到底层(通孔)。多层板还可以有:盲孔(从表面打到某个内层,另一面看不到)和埋孔(两个内层之间,表面都看不到)。好处是省空间,缺点是贵很多。设计规则 → 盲埋孔 blindVia 里定义起止层。新手做 4 层板也用通孔就够了。

阻抗:为什么高速线要“控制线宽”#

信号频率很高时,一根走线就不再是“一根导线”,而像一根“传输线”,它有一个特性阻抗(单位 Ω)。线的阻抗要和芯片要求的匹配(常见 50 Ω 单端、USB 差分 90 Ω),否则信号会在线上来回反射,波形变形。阻抗主要由三样决定:线宽、线到下面参考地平面的距离(介质厚度)、介电常数。

阻抗估算(微带线近似公式,仅用于理解趋势)
公式:Z₀ ≈ 87 / √(εr + 1.41) × ln(5.98h / (0.8w + t)),适用于 w/h 在 0.1~2 之间。真实设计请用嘉立创的阻抗计算工具,并在下单时选择阻抗控制。

高速布线#

工具位置作用
差分对布线布线菜单 ⌥D两根线并排一起画,实时显示长度误差(B-3)
多路布线布线菜单一次画好几根平行线(总线)
等长调节布线菜单 ⇧A给太短的线绕“蛇形”增加长度,和组里最长的对齐
差分对等长调节布线菜单差分对里 P、N 两根线之间互相等长
扇出布线…布线菜单BGA 等密集芯片:自动从每个焊盘拉出一小段线并打过孔,方便后续布线
引脚延迟管理器工具菜单补偿芯片内部的引线长度
差分对交换 / 引脚交换工具 → 交换P、N 接反了或引脚顺序别扭时交换(需先配置,4.6)
布线 → 扇出布线:扇出类型(BGA 等)、方向、过孔-焊盘间距、线宽、过孔类型和尺寸
图 7.2-4布线 → 扇出布线:扇出类型(BGA 等)、方向、过孔-焊盘间距、线宽、过孔类型和尺寸

自动化#

功能位置说明
自动元件布局布局菜单软件自动摆元件。通常当作“起点”,再手动调整
自动布线布线 → 自动布线双引擎:JRouter(质量好)/ HRouter(速度快)。本教程两个案例都用过:案例 A 布通率 100%;案例 B 卡在 85.71%,要先手动布 USB(B-3)
导出 / 导入自动布线 DSN导出菜单 / 文件 → 导入把板子交给外部自动布线软件(如 Freerouting)布完再导回来

抗干扰与可靠性#

手段位置是什么
缝合孔放置 → 缝合孔在顶层和底层的 GND 铺铜之间密密地打一片过孔,把两层地“缝”在一起,降低地的阻抗、减少干扰
包地孔放置 → 包地孔…沿着一根敏感信号线(如时钟、射频)两边打一排接地过孔,像“围栏”一样隔离干扰
测试点放置 → 测试点给生产测试或自己调试留的探针接触点;导出测试点报告
泪滴工具 → 泪滴见 6.4
放置 → 包地孔:图元间距、行间距、过孔间距、内外直径、网络、过孔行数
图 7.2-5放置 → 包地孔:图元间距、行间距、过孔间距、内外直径、网络、过孔行数

复用模块在 PCB 中#

原理图里用了复用模块(4.4)时,PCB 里可以用「设计」→「从复用模板更新布局布线…」把模块里画好的布局和走线一键套过来:同样的电路放 4 次,只要布一次线。

本章小结#

  • 知道设计规则的四大类和每条默认值的意思
  • 会用网络类 + 网络规则给一批线设置特殊线宽
  • 知道区域规则 > 网络-网络规则 > 网络规则
  • 会把板子改成 4 层,看懂层叠里的芯板、半固化片、介电常数
  • 明白阻抗由线宽、介质厚度、介电常数决定,以及高速板为什么用 4 层
  • 知道差分、等长、扇出、缝合孔、包地孔分别解决什么问题