我們並不能用單層印刷電路板（PCB）實現全部的設計。儘管微型化取得了進步，單個晶片上壓縮電晶體的數量在穩定增長；但是，諸如電磁干擾、溫度限制和電路複雜度整體上升等因素已使多層電路板設計成為 PCB 產業的必然。

多層電路板 PCB 系統是一種需要將一個以上 PCB 協同工作的設計。現在讓我們來深入研究多層電路板 PCB 系統的常見器件佈局策略，從分區到電路板內連接再到三維設計考量以及減少 EMI（電磁干擾）的設計技巧。

分區

PCB 分區（不要與用於記憶體用途的硬碟驅動器數位分區相混淆）是基於器件功能的實體分組。每個功能子系統均可視為一組器件及其配套電路。

例如，典型主機板可以進一步細分為許多功能單元，如處理器時鐘邏輯、匯流排控制器、匯流排界面、記憶體、視頻 / 音訊處理模組和週邊設備（輸入 / 輸出）。

在多層電路板 PCB 設計情況下，分區之後可以將器件重新組建到不同的電路板上。這樣做的原因有很多，其中包括：

	EMC（電磁相容性）：
	透過最優方法（例如分離類比電路和數位電路）來減少電磁干擾（EMI）問題（我們將在本文後面部分研究這些減少電磁干擾的技術）。
	成本：
	對於需要較昂貴多層電路板架構的功能電路，採用可連接到主機板的較小電路板會使價格更便宜。
	模組化：
	在設計多個產品時，可以透過將模組標準化單元整合在設計中以節省工作時間和成本，從而使我們可以按照需要在底板上添加功能（例如 Arduino 晶片組中的 think shields）。
	3D 空間：
	僅僅因為我們可以將所有電路安裝到單層標準 10x16 英寸電路板上（大約是一個披薩盒的大小），並不意味著我們的設計能通過設備外殼實際尺寸和形狀的要求。

內部電路板連通性

內部電路板連接器是多層電路板 PCB 設計的基礎。不同類型的內部電路板連接方式如下：

	板對板方式：
	公 / 母式引腳 / 插座接頭是最常見類型的板對板連接器。它們往往成本很低，對於高速電路而言卻並不理想。但是我們可以使用較多引腳數和多個引腳來處理較大電流情況。良好的做法是要注意製造商產品每個引腳的額定電流處理能力。
	插卡邊緣連接器：
	從一塊電路板邊緣引出的走線可以插入另一塊電路板上的匹配插座中，使兩塊板互相垂直。插卡邊緣連接器通常用作主機板、背板或立式插卡上的擴充槽，用於向電腦添加更多 RAM 的 PCI-e 插槽（周邊元件連接通道）就是一個典型範例。耐腐蝕金觸點與電路板上的走線直接接觸，使其對高速數位訊號電路極為重要。
	電路板對導線：
	在許多情況下，可能必須將電纜和電線連接到電路板上。典型範例是特定伺服器機房內的 FFC（軟性薄膜電纜）、FPC（軟性印刷電纜）和帶狀連接器。
	直接焊接：
	齒形的過孔可以讓我們創建 PCB 模組，這樣可以很容易焊接在一起。這種方法對於將小型無線模組連接到較大電路板的情況較為流行，只要確保符合高焊接標準（例如 IPC-A-610 或 J-STD-001 標準）即可。

無論我們的設計需要創建互相堆疊在一起的 PCB 堆疊結構，還是將電路板滑動放入機架或底板，重要的是確保能夠在構成產品的不同電路板之間建立牢固連接。

減少電磁干擾

電磁相容性 / 電磁干擾問題是多層電路板 PCB 設計背後的主要驅動因素之一。電源和天線都會產生電磁干擾，對高性能電子設備的需求意味著高速訊號電路在未來幾年內只會變得更加流行。

多層電路板設計為我們提供更多空間以適應電磁相容性 / 電磁干擾的最佳方法。諸如將類比訊號和數位訊號分開、避免在狹小電路板上出現直角走線以及根據需要合理使用多層電路板等內容。與此同時，多層電路板設計也引入了新的關注點，要求我們將分析從單層電路板擴展到電路板與整個系統之間的連接。

以上因素與 3D 設計綜合考量

多層電路板設計就像一個昂貴的 3D 拼圖。組成系統的每塊電路板都必須裝入一個物理外殼或主機殼中。沒有什麼比起草「完美」CAD 圖紙更困難的了，採購了所有電路板、部件和連接器之後，卻在組裝時發現在 3D 角度（多層電路板）上存在問題。更糟的是，沒有留下足夠的空間進行適當通風，這會導致產品與熱有關的性能退化。到這一步，我們甚至還沒有觸及電磁干擾的問題。

現在，我們可以使用軟體追蹤所有這些「拼圖」。隨著Cadence^® Sigrity™ 最新版於 2018 年 7 月發佈，Sigrity 工具與 Cadence Allegro^® 技術和新型 3D 工作平臺整合在一起 〈 Cadence Sigrity 2018 整合 3D 設計與分析 大幅縮短 PCB 設計週期 〉，在 PCB 設計中架起了機電領域之間的橋樑。設計人員現在可以對多層電路板 PCB 設計採取整體方法，對所有電路板、連接器、電纜、插座和其它結構進行訊號完整性分析。

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原文出處

	How Do I Know What Functionality to Put on Which PCB Board?