在多層PCB設(shè)計(jì)中,四層板因成本適中、結(jié)構(gòu)緊湊,常用于中低速信號(hào)系統(tǒng)。但當(dāng)面向高速、高密度、高可靠性的應(yīng)用時(shí),六層板顯然更具優(yōu)勢(shì)。本文將從設(shè)計(jì)、電氣性能、EMC控制和行業(yè)趨勢(shì)角度解析,四層板與六層板的差異及四層板所面臨的關(guān)鍵劣勢(shì)。
一、電源與地層設(shè)計(jì)受限
四層板的典型疊層為:信號(hào)層 / 電源或地 / 地或電源 / 信號(hào)層。這種結(jié)構(gòu)通常只有一個(gè)電源層和一個(gè)地層,無法做到電源與地完整對(duì)稱分布,使得回流路徑復(fù)雜,容易引發(fā)信號(hào)完整性問題。六層板則可通過疊層優(yōu)化(如S/G/S/G/S/P)來實(shí)現(xiàn)更好的電源完整性與回流路徑控制。
二、信號(hào)完整性與阻抗控制難度更高
高速信號(hào)傳輸要求嚴(yán)格控制阻抗,而四層板由于層間介質(zhì)厚度有限、疊層結(jié)構(gòu)單一,往往難以做到穩(wěn)定阻抗。六層板擁有更多內(nèi)部信號(hào)層,可以將高速信號(hào)置于兩地層之間,有效形成信號(hào)“包裹”結(jié)構(gòu),抑制串?dāng)_并提升EMI抑制能力。
三、抗電磁干擾(EMI)能力較弱
四層板中,信號(hào)層距離地層較遠(yuǎn),無法形成良好的參考平面,導(dǎo)致信號(hào)回流路徑長(zhǎng)、環(huán)路面積大,進(jìn)而增加EMI風(fēng)險(xiǎn)。六層板可通過地-信號(hào)-地的對(duì)稱結(jié)構(gòu)極大縮短回流路徑,從而提升電磁兼容性能。
四、布線密度與可布線空間不足
在高引腳數(shù)BGA或多接口SoC的設(shè)計(jì)中,四層板往往布線資源不足,難以滿足復(fù)雜走線要求,特別是DDR、PCIE等總線結(jié)構(gòu)。六層板提供了更豐富的布線層和信號(hào)分離能力,有效降低設(shè)計(jì)瓶頸,提高布線成功率。
五、行業(yè)趨勢(shì)與可靠性要求推動(dòng)六層板普及
隨著5G、AIoT、汽車電子等高速應(yīng)用發(fā)展,設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)完整性、電源完整性、熱管理等要求提升,六層及以上PCB成為主流。在長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性方面,多層板也更具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗環(huán)境干擾能力。
總結(jié)建議:
若項(xiàng)目預(yù)算緊張、信號(hào)速率不高、接口簡(jiǎn)單,四層板仍是性價(jià)比之選。但面對(duì)高速接口、高可靠性應(yīng)用,建議優(yōu)先考慮六層板或以上結(jié)構(gòu),從設(shè)計(jì)源頭提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和EMC表現(xiàn)。