手机无线充电电路板堆叠设计注意事项

手机无线充电电路板堆叠设计注意事项

在设计手机无线充电电路板时，需要考虑的最基本问题之一是需要多少布线层、接地层和电源层才能实现电路所需的功能。 印制电路板布线层、接地层和电源层层数的确定，关系到电路功能、信号完整性、EMI、EMC、制造成本等要求。对于大多数设计来说，存在很多相互矛盾的问题。 对手机无线充电电路板的性能要求、目标成本、制造技术和系统复杂度等因素提出要求。 手机无线充电电路板的堆叠设计通常是考虑多种因素后的折衷方案。 高速数字电路和发射电路通常采用多层板设计。 下面列出了级联设计的8个原则。

1. 分层

在多层手机无线充电电路板中，通常包括信号层（S）、电源（P）层和地（GND）层。 电源层和接地层通常是不分割的实心平面，这将为相邻信号线的电流提供良好的低阻抗电流返回路径。 大多数信号层位于这些电源或接地参考平面层之间，形成对称带状线或不对称带状线。 多层手机无线充电电路板的顶层和底层通常用于放置元件和少量走线。 这些信号布线不宜太长，以减少布线产生的直接辐射。

2.确定单电源参考平面

使用去耦电容是解决电源完整性的重要措施。 去耦电容只能放置在手机无线充电电路板的顶层和底层。 去耦电容的走线、焊盘、过孔都会严重影响去耦电容的效果，这就要求连接去耦电容的走线尽可能短、宽，与过孔连接的走线也尽可能短。例如，在高速数字电路中，可以将去耦电容放置在手机无线充电电路板的顶层，第二层可以分配给高速数字电路（例如处理器），如 电源层，第三层为信号层，第四层为高速数字电路地。 另外，还需要保证同一台高速数字器件驱动的信号走线以同一电源层为参考平面，这个电源层就是高速数字器件的电源层。

3.确定多电源参考平面

多电源参考平面将被划分为多个具有不同电压的实心区域。如果信号层靠近多重供电层，则靠近其的信号层上的信号电流将遇到不期望的返回路径，导致返回路径中出现间隙。对于高速数字信号来说，这种不合理的返回路径设计可能会导致严重的问题，因此高速数字信号布线应远离多电源参考平面。

4.确定多个接地参考平面

多个接地参考平面（地平面）可以提供良好的低阻抗电流返回路径，从而可以降低共模EMl。接地层和电源层应紧密耦合，信号层也应与相邻参考层紧密耦合。 这可以通过减少层间介质的厚度来实现。

5.合理设计接线组合

信号路径交叉的两层称为“布线组合”。最好的布线组合设计是避免返回电流从一个参考平面流向另一个参考平面，而是从一个参考平面的一点（面）流向另一参考平面。 为了完成复杂的布线，路由的层间转换是不可避免的。 在信号层间转换时，需要保证返回电流能够顺利地从一个参考平面流向另一参考平面。 在设计中，将相邻层作为布线组合是合理的。如果信号路径需要跨越多层，将其作为布线组合通常不是合理的设计，因为穿过多层的路径对于返回电流来说并不平滑。 虽然可以通过在过孔附近放置去耦电容器或减少参考平面之间的电介质厚度来减少接地弹簧，但这并不是一个好的设计。

6. 设置接线方向

在同一信号层上，应保证大部分走线的方向与相邻信号层的走线方向一致并正交。例如，可以将一个信号层的布线方向设置为“Y 轴”方向，将另一相邻信号层的布线方向设置为“X 轴”方向。

7. 均匀层状结构

从设计的手机无线充电电路板的叠层可以发现，经典的叠层设计几乎都是偶数层，而不是奇数层。这种现象是由多种因素造成的。从印刷电路板的制造工艺可以得知，电路板中的所有导电层都保存在核心层上。芯层一般采用双面包层。当核心层充分利用时，印刷电路板的导电层是均匀的。 均匀层印刷电路板具有成本优势。奇数层PCB由于少了一层介质和铜层，其原材料成本略低于偶数层PCB。但由于奇数层PCB需要在铁芯结构工艺的基础上增加非标准叠片铁芯邦定工艺，导致奇数层PCB的加工成本明显高于偶数层PCB。 与普通铁芯结构相比，在铁芯结构外添加铜镀层会导致生产效率下降、生产周期延长。 在层压和粘合之前，外芯层需要额外的工艺处理，这增加了外层被划伤和错误蚀刻的风险。额外的涂层处理将大大增加制造成本。