2层PCB设计规则

双层PCB设计简介

印刷电路板PCB（印刷电路板）是现代电子设备的支柱，为元器件之间提供必要的电气连接。在众多 PCB 配置中，双层 PCB（也称为双面 PCB）因其在复杂性和成本效益之间的平衡而得到广泛应用。本指南将深入探讨双层 PCB 的设计规则和最佳实践。 简易 PCB，确保最佳性能和可制造性。

双层 PCB 是无数电子产品的支柱，涵盖从消费电子产品到工业控制设备的各种产品。它们兼顾了简洁性、成本效益和功能性，是中低复杂度项目的理想选择。与单层板不同，双层 PCB 的两面均采用导电铜层，并通过过孔互连，从而实现更灵活的布线和更高的信号完整性。本指南探讨了关键的设计规则、材料选择和布局策略，以最大限度地发挥双层 PCB 的潜力。

了解双层PCB设计规则

双层 PCB（也称为双面 PCB）由两层导电铜层组成，中间由绝缘电介质材料隔开。与单层 PCB 不同，双层 PCB 可以利用两面进行信号布线，从而实现更复杂的电路。这种灵活性使其适用于各种应用，包括消费电子产品、工业控制系统和物联网设备。

双层PCB设计规则的优势

增强路由能力：与单层板相比，双层 PCB 提供的布线空间增加了一倍，从而可以实现更高效的电路布局。

提高信号完整性：遵循 2 层 PCB 设计规则可确保更好地降低噪声和控制 EMI，这对于高速电路至关重要。

成本效益：虽然比单层 PCB 更昂贵，但 2 层 PCB 比多层板便宜得多，使其成为中等复杂程度设计的理想选择。

小巧轻便：2 层 PCB 设计规则允许使用较小尺寸的电路板，同时仍可容纳复杂的电路。

复杂电路。

2层PCB设计规则

2. 双层PCB设计规则中的走线宽度和间距

最基本的双层 PCB 设计规则之一是确定合适的走线宽度和间距。这些参数直接影响电路板的电气性能、可制造性和可靠性。

双层PCB设计规则中的推荐走线宽度

信号迹线：双层 PCB 中的信号走线通常采用 6 密耳（0.15 毫米）的标准宽度，以在电流容量和可制造性之间取得平衡。

电源线：对于承载较大电流的走线，建议最小宽度为 20 密耳（0.5 毫米），以减少电阻和热量积聚。

双层PCB设计规则中的走线间距指南

最小走线间距：为防止短路和电气干扰，走线之间至少需要有 6 毫米（0.15 毫米）的间隙。

高压电路：在电力应用中，可能需要 20 密耳（0.5 毫米）或更大的间距才能满足安全规定。

3. 双层PCB设计规则中的过孔和焊盘放置

正确的过孔和焊盘放置对于确保双层 PCB 的电气和机械可靠性至关重要。

双层PCB设计规则中的过孔指南

过孔尺寸：典型的通孔钻孔尺寸为 13 密耳（0.33 毫米），最终成品孔的尺寸约为 10 密耳（0.25 毫米）。

通过放置：应策略性地放置过孔，以优化布线并最大限度地减少层间不必要的交叉。

热过孔：在电源电路中，将热通孔放置在发热元件附近可以帮助散发多余的热量。

双层PCB设计规则中的焊盘尺寸

通孔组件：焊盘直径应为孔直径的 1.5 至 2 倍，以确保焊点牢固。

表面贴装元件 (SMD)：适当的焊盘尺寸可防止墓碑现象并确保回流焊接期间元件的稳定放置。

4. 双层PCB设计规则中的元件放置

高效元件布局 2层PCB 是降低布线复杂性和提高可制造性的关键。

元器件放置中双层PCB设计规则的最佳实践

一致的方向： 将组件对齐到统一的方向，以简化焊接和检查。

最小化走线长度： 将关键组件（例如微控制器和射频模块）放置在靠近相关组件的位置，以减少信号延迟。

热注意事项： 将热敏感元件远离大功率设备，以避免过热。

5. 双层PCB设计规则中的接地和电源分配

有效的电源和接地分配对于保持信号完整性和降低噪声至关重要 2层PCB.

双层PCB设计规则的基础知识

连续地平面： 专用接地层（通常以单层覆铜的方式实现）可最大限度地减少阻抗问题。

缝合过孔： 运用 缝合过孔 改善接地连续性并有助于 EMI 屏蔽。

双层PCB设计规则中的电源布线

能量倾注： 而不是狭窄的痕迹， 铜灌注 应该用来有效地承载大电流。

星型拓扑： 电源连接应遵循 星形拓扑 以防止接地回路和电压下降。

6. 双层PCB设计规则中的信号完整性考虑因素

跟随 2层PCB设计规则 确保信号正确传播而不受干扰。

最小化双层 PCB 中的串扰和 EMI

正交路由： 安排走线于 90度角 层间以减少串扰。

屏蔽技术： 使用接地灌注或保护走线来屏蔽敏感信号线。

7. 双层PCB设计规则中的热管理

散热是 2层PCB，尤其适用于耗电大的应用。

双层PCB设计规则中的散热技术

散热垫： 实现 热浮雕 焊盘有助于组件正确焊接，而不会造成过多的热量损失。

散热器和过孔： 高功率组件应与 散热片 or 散热孔 以加强散热。

8. 双层PCB设计规则中的可制造性设计（DFM）

为了确保高效的制造和装配， 2层PCB设计规则 应与制造能力相一致。

双层PCB设计规则中的DFM考虑因素

阻焊层应用： 防止焊锡桥接，方法是 阻焊层 紧密间隔的焊盘之间。

丝网清晰度： 确保丝网标记 可读性强且准确 以便正确识别组件。

环形圈： 保持一个 最小环形环为 7 密耳 用于镀通孔（PTH）以适应钻孔公差。

9. 双层PCB设计规则中的材料选择

材料的选择对于性能、耐用性和成本效益起着至关重要的作用 2层PCB.了解材料特性可确保电路板满足电气、热力和机械要求。

双层PCB设计规则中的常见基板材料

FR-4（阻燃4）： 最广泛使用的基材，在成本、电绝缘和机械强度之间实现平衡。

聚酰亚胺： 一种耐高温材料，常用于需要灵活性和耐用性的应用。

罗杰斯材料： 高频层压板用于信号完整性至关重要的射频和微波电路中。

双层PCB设计规则中的铜厚度考虑因素

标准铜厚度： 桥梁 2层PCB 使用 1盎司（35微米）铜，适合标准载流能力。

重铜： 对于电源应用， 2 盎司（70 微米）或更多 用于降低电阻，增强散热。

双层PCB设计规则中的介电厚度

介电厚度影响阻抗控制和热耗散。标准 2层PCB 设计使用介电厚度之间 0.1毫米和0.5毫米 取决于性能要求。

10. 双层PCB设计规则中的测试设计（DFT）

为了确保高可靠性， 2层PCB 设计时应考虑可测试性。结合 测试设计（DFT）原则 有助于在生产过程早期发现缺陷。

双层PCB设计规则中的测试点实现

专用测试点： 配售 测试焊盘或过孔 允许在检查期间轻松进行探测。

ICT（在线测试）： 确保各个组件在完全组装之前能够正常运行。

双层PCB设计规则中常见的PCB测试方法

飞针测试： 使用移动探针测试连接性和信号完整性。

AOI（自动光学检测）： 识别错位和焊接缺陷等问题。

X 射线检查： 用于检查内部层缺陷和通孔连接。

11. 双层PCB设计规则中的高级布线策略

正确的布线对于保持信号完整性和最大限度地减少干扰至关重要 2层PCB.

双层PCB设计规则中的层利用率

顶层： 用于元件放置和主要信号路由。

底层： 主要用于电源和接地层，以及附加信号布线。

双层PCB设计规则中的布线技术

45度布线： 与 90 度转弯相比，有助于降低 EMI 并提高可制造性。

差分对布线： 用于高速设计，以最大限度地减少信号衰减。

避免存根痕迹： 减少可能对信号性能产生负面影响的反射。

12. 双层PCB设计规则中的环境考虑因素

可持续性和合规性是 2层PCB设计规则，特别是对于需要环保制造的行业。

双层PCB设计规则中的无铅焊接

RoHS 合规性： 确保 2层PCB 不含铅和汞等有害物质。

替代焊接选项： 使用无铅合金，如 SAC305（锡-银-铜） 实现环保焊接。

双层PCB设计规则中的热膨胀管理

CTE（热膨胀系数）： 选择具有 CTE 匹配组件包 最大限度地减少热应力。

散热垫的使用： 帮助管理高功率应用中的局部加热。

13. 双层PCB设计规则中的常见错误及其避免方法

即使是经验丰富的设计师也可能会遇到错误 2层PCB设计。以下是一些常见的错误以及避免这些错误的策略。

双层PCB设计规则中的常见错误

迹线清除不足： 可能导致短路和制造缺陷。 解决方案： 至少维持 6 万（0.15 毫米） 清除。

通孔放置不良： 可能会增加走线长度并产生信号完整性问题。 解决方案： 将过孔放置在靠近元件的位置并优化过孔数量。

接地不当： 可能会导致 EMI 和噪声问题。 解决方案： 实施 连续接地平面.

避免双层PCB设计规则中设计错误的最佳实践

使用设计规则检查（DRC）： PCB 设计软件中的自动检查有助于检测违规行为。

模拟信号完整性： SPICE 或 HyperLynx 等工具有助于在制造之前验证电路性能。

与制造商合作： 确保设计参数符合 制造能力.

14. 双层PCB设计规则的未来趋势

PCB 设计领域正在不断发展，新技术和新材料增强了 2层PCB 性能。

双层PCB设计规则中的AI辅助设计

人工智能驱动的工具可以 自动化路由决策，提高布局效率，减少设计时间。

灵活的双层 PCB 设计

使用柔性基板可以 可弯曲且轻质的 PCB 适用于可穿戴电子产品等应用。

高性能双层PCB的先进材料

石墨烯和纳米材料： 新兴材料的前景 更好的导电性和热性能.

15. 结语

设计双层 PCB 需要在电气性能、可制造性和成本效益之间取得谨慎的平衡。通过遵循必要的设计规则（例如适当的走线宽度和间距、最佳的过孔布局、有效的接地平面实施以及策略性的元件布置），工程师可以创建适用于各种应用的可靠高性能电路板。

虽然双层 PCB 的复杂程度可能不如多层设计，但它们仍然是消费电子、工业控制系统和物联网设备中用途广泛且应用广泛的解决方案。适当关注信号完整性、热管理和 印刷电路板供应商 可制造性确保最终产品符合行业标准并在实际条件下始终如一地运行。

了解双层PCB设计规则不仅有助于实现可靠的电路，还能提高可制造性、降低生产成本并延长使用寿命。无论是针对消费电子产品、汽车应用还是工业系统进行设计，实施双层PCB设计规则的最佳实践对于实现最佳性能和效率都至关重要。

随着 PCB 技术的不断发展，遵循双层 PCB 设计规则仍然是打造高质量电路板以满足现代电子应用不断变化的需求的关键所在。对于您的下一个 PCB 项目， 超薄型PCB 提供一流的设计和制造服务，以确保您的电路板符合规格和高质量标准。