手機無線充電電路板堆疊設(shè)計注意事項

在設(shè)計手機無線充電電路板時，需要考慮的最基本問題之一是需要多少布線層、接地層和電源層才能實現(xiàn)電路所需的功能。 印制電路板布線層、接地層和電源層層數(shù)的確定，關(guān)系到電路功能、信號完整性、EMI、EMC、制造成本等要求。對于大多數(shù)設(shè)計來說，存在很多相互矛盾的問題。 對手機無線充電電路板的性能要求、目標(biāo)成本、制造技術(shù)和系統(tǒng)復(fù)雜度等因素提出要求。 手機無線充電電路板的堆疊設(shè)計通常是考慮多種因素后的折衷方案。 高速數(shù)字電路和發(fā)射電路通常采用多層板設(shè)計。 下面列出了級聯(lián)設(shè)計的8個原則。

1. 分層

在多層手機無線充電電路板中，通常包括信號層（S）、電源（P）層和地（GND）層。 電源層和接地層通常是不分割的實心平面，這將為相鄰信號線的電流提供良好的低阻抗電流返回路徑。 大多數(shù)信號層位于這些電源或接地參考平面層之間，形成對稱帶狀線或不對稱帶狀線。 多層手機無線充電電路板的頂層和底層通常用于放置元件和少量走線。 這些信號布線不宜太長，以減少布線產(chǎn)生的直接輻射。

2.確定單電源參考平面

使用去耦電容是解決電源完整性的重要措施。 去耦電容只能放置在手機無線充電電路板的頂層和底層。 去耦電容的走線、焊盤、過孔都會嚴(yán)重影響去耦電容的效果，這就要求連接去耦電容的走線盡可能短、寬，與過孔連接的走線也盡可能短。例如，在高速數(shù)字電路中，可以將去耦電容放置在手機無線充電電路板的頂層，第二層可以分配給高速數(shù)字電路（例如處理器），如 電源層，第三層為信號層，第四層為高速數(shù)字電路地。 另外，還需要保證同一臺高速數(shù)字器件驅(qū)動的信號走線以同一電源層為參考平面，這個電源層就是高速數(shù)字器件的電源層。

3.確定多電源參考平面

多電源參考平面將被劃分為多個具有不同電壓的實心區(qū)域。如果信號層靠近多重供電層，則靠近其的信號層上的信號電流將遇到不期望的返回路徑，導(dǎo)致返回路徑中出現(xiàn)間隙。對于高速數(shù)字信號來說，這種不合理的返回路徑設(shè)計可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題，因此高速數(shù)字信號布線應(yīng)遠(yuǎn)離多電源參考平面。

4.確定多個接地參考平面

多個接地參考平面（地平面）可以提供良好的低阻抗電流返回路徑，從而可以降低共模EMl。接地層和電源層應(yīng)緊密耦合，信號層也應(yīng)與相鄰參考層緊密耦合。 這可以通過減少層間介質(zhì)的厚度來實現(xiàn)。

5.合理設(shè)計接線組合

信號路徑交叉的兩層稱為“布線組合”。最好的布線組合設(shè)計是避免返回電流從一個參考平面流向另一個參考平面，而是從一個參考平面的一點（面）流向另一參考平面。 為了完成復(fù)雜的布線，路由的層間轉(zhuǎn)換是不可避免的。 在信號層間轉(zhuǎn)換時，需要保證返回電流能夠順利地從一個參考平面流向另一參考平面。 在設(shè)計中，將相鄰層作為布線組合是合理的。如果信號路徑需要跨越多層，將其作為布線組合通常不是合理的設(shè)計，因為穿過多層的路徑對于返回電流來說并不平滑。 雖然可以通過在過孔附近放置去耦電容器或減少參考平面之間的電介質(zhì)厚度來減少接地彈簧，但這并不是一個好的設(shè)計。

6. 設(shè)置接線方向

在同一信號層上，應(yīng)保證大部分走線的方向與相鄰信號層的走線方向一致并正交。例如，可以將一個信號層的布線方向設(shè)置為“Y 軸”方向，將另一相鄰信號層的布線方向設(shè)置為“X 軸”方向。

7. 均勻?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)

從設(shè)計的手機無線充電電路板的疊層可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的疊層設(shè)計幾乎都是偶數(shù)層，而不是奇數(shù)層。這種現(xiàn)象是由多種因素造成的。從印刷電路板的制造工藝可以得知，電路板中的所有導(dǎo)電層都保存在核心層上。芯層一般采用雙面包層。當(dāng)核心層充分利用時，印刷電路板的導(dǎo)電層是均勻的。 均勻?qū)佑∷㈦娐钒寰哂谐杀緝?yōu)勢。奇數(shù)層PCB由于少了一層介質(zhì)和銅層，其原材料成本略低于偶數(shù)層PCB。但由于奇數(shù)層PCB需要在鐵芯結(jié)構(gòu)工藝的基礎(chǔ)上增加非標(biāo)準(zhǔn)疊片鐵芯邦定工藝，導(dǎo)致奇數(shù)層PCB的加工成本明顯高于偶數(shù)層PCB。 與普通鐵芯結(jié)構(gòu)相比，在鐵芯結(jié)構(gòu)外添加銅鍍層會導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降、生產(chǎn)周期延長。 在層壓和粘合之前，外芯層需要額外的工藝處理，這增加了外層被劃傷和錯誤蝕刻的風(fēng)險。額外的涂層處理將大大增加制造成本。