认识PCB设计当中的各个层

PCB设计：深入理解各种图层的应用及其功能详解


引言

在电子工程领域，印刷电路板（PCB）作为基本的电路载体，在电子设备的生产中占据着核心地位。对PCB设计的深入理解不仅能够提高生产效率，还能确保电路的可靠性和有效性。本文目的在于为读者提供一个全面、详尽的指南，揭示PCB设计中各个图层的功能，以及如何通过它们来优化电路板设计。




1. 机械层（ Mechanical Layer ）

机械层，顾名思义，主要负责PCB的物理构造，即其整体外观。该层包含了电路板的形状、尺寸、机械标记（例如元件标记、对齐标记）、安装说明等信息。该层的设计依据于客户的要求或制造商的具体指南。重要的是要明确，机械层并非不可更改，与其他层关联时，其信息可并输出显示，灵活性与可调整性较高。

2. 禁止布线层（Keep Out Layer）

禁止布线层的作用在于明确布线和元件布局的潜在区域。通过在该层上绘制一个有效的布线区域，自动布局和布线过程将避免进入这个区域。也就是说，具有电气特性的铜迹线只能在其界定的边界内放置，帮助设计师在布局过程中减少非法布线的风险，提高布局的可靠性和效率。

3. 信号层（Signal Layer）

信号层是基础电路布线的舞台。Top Layer（顶层）与Bottom Layer（底层）用于存放和设置 PCB 上的元件，并负责信号的路径规划。而中间层（MidLayer）可以是用户自定义的，用户可以在此设置特定的电路信号线布线。

4. 顶层、底焊盘钢网层（Top Paste, Bottom Paste）

此两层用于制作SMT（Surface Mount Technology）所需的钢网。钢网上相应大小的孔洞精确匹配焊盘，利用带有锡膏的刷子填满孔洞，实现均匀精细的锡膏分布。顶层、底焊盘钢网层的准确规划对后期贴片装配的精确性和产量至关重要。

5. 阻焊层（Top Solder, Bottom Solder）

阻焊层起到保护导体表面不被外部环境氧化、腐蚀的作用，同时也用于控制或调整PCB上的绿油涂覆区域。不同层面的阻焊层设置能够灵活调整绿油覆盖范围，更好地管理PCB的外观和性能。

6. 内部电源/接地层（Internal Plane Layer）

多层PCB设计时，内部电源和接地线层对支持电路的稳定运行至关重要。这种结构在双层、四层或多层PCB中常见，连接信号层与地平面或电源平面，形成更为精细的电流路径，减少信号的延迟和噪声。

7. 丝印层（Silkscreen Layer）

丝印层主要用于承载生产标记和说明，包括元件轮廓、参考标签、技术参数等。顶部和底部丝印提供了一种高效、标准化的方法来标记PCB的物理细节与需求。

8. 多层（Multi Layer）

为正确标注焊盘与贯穿孔，并确保它们与设计的电气图形层之间可实现正确的电气连接，应选用多层设计。多层不仅展示了焊盘和过孔，亦反映了设计中电气结构的复杂性。

9. 钻孔层（Drill Drawing）

提供设计中钻孔信息的钻孔层（包括焊盘、贯穿孔的钻孔指示），分为Drill Grid（钻孔网格）与Drill Drawing（钻孔图）两部分。其细致规划对生产过程中的切割精度和一致性有显著影响。