目录:
一、各层概述二、分别详述
1、信号层(Signal Layers)
2、内部电源层(Internal Planes)
3、丝印层(Silkscreen Layers)
4、机械层(Mechanical Layers)
5、遮蔽层(Mask Layers)
1)Solder Mask层 2)Paste Mask层
6、Top/Bottom Paste与Top/Bottom Solder
1)Top/Bottom Paste的作用 2)Top/Bottom Solder的作用
三、分层原则与阻抗匹配
1、分层原则★
2、阻抗匹配
四、Gerber文件的理解
1、Gerber文件清单
3、Gerber的生成
一、各层概述


二、分别详述
1、信号层(Signal Layers)
Altium Designer最多可提供32个信号层,包括顶层(Top Layer)、底层(Bottom Layer)和中间层(Mid-Layer)。各层之间可通过通孔(Via)、盲孔(Blind Via)和埋孔(Buried Via)实现互相连接。 1)顶层信号层(Top Layer) 也称元件层,主要用来放置元器件,对于双层板和多层板可以用来布置导线或覆铜。 2)底层信号层(Bottom Layer) 也称焊接层,主要用于布线及焊接,对于双层板和多层板可以用来放置元器件。 3)中间信号层(Mid-Layers) 最多可有30层, 在多层板中用于布置信号线,这里不包括电源线和地线。 信号层Signal Layers,就是PCB印制电路板的各种连接走线,如下图。
2、内部电源层(Internal Planes)
通常简称为内电层,仅在多层板中出现,PCB板层数一般是指信号层和内电层相加的总和数。与信号层相同,内电层与内电层之间、内电层与信号层之间可通过通孔、盲孔和埋孔实现互连。

3、丝印层(Silkscreen Layers)
一块PCB板最多可以有2个丝印层,分别是顶层丝印层(Top Overlay)和底层丝印层(Bottom Overlay),一般为白色,主要用于放置印制信息,如元器件的轮廓和标注,各种注释字符等,方便PCB的元器件焊接和电路检查。 1)顶层丝印层(Top Overlay) 用于标注元器件的投影轮廓、元器件的标号、标称值或型号以及各种注释字符。 2)底层丝印层(Bottom Overlay) 与顶层丝印层相同,若所有标注在顶层丝印层都已经包含,底层丝印层可关闭。4、机械层(Mechanical Layers)
机械层,之所以强调“机械”就是说它 不带有电气属性,一般用于放置有关制板和装配方法的指示性信息, 如PCB的外形尺寸、尺寸标记、数据资料、过孔信息、装配说明等信息,不用担心对板子的电气特性造成任何改变。 这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同,下面举例说明我们的常用方法。 1)Mechanical 1:一般用来绘制PCB的边框,作为其机械外形,故也称为外形层。 2)Mechanical 2:我们用来放置PCB加工工艺要求表格,包括尺寸、板材、板层等信息;比如嘉立创的走锡槽就设置在此层,详见“ 工作中问题总结 之1)PCB开走锡槽”。 3)Mechanical 3/4:机械三、四层多用来放置辅助定义边界,以及特殊的分隔线。 4)Mechanical 5/6:机械五、六层多用来放置线路板的尺寸标注。 5)Mechanical 7/8:机械七、八层多用来放置各种描述文本,如板号名称、版本号、加工说明、设计者、设计日期等等。 6)Mechanical 13 & Mechanical 15:ETM库中大多数元器件的本体尺寸信息,包括元器件的三维模型;为了页面的简洁,该层默认未显示。 7)Mechanical 16:ETM库中大多数元器件的占位面积信息,在项目早期可用来估算PCB尺寸;为了页面的简洁,该层默认未显示,而且颜色为黑色。5、遮蔽层(Mask Layers)
Altium Designer提供了阻焊层(Solder Mask)和锡膏层(Paste Mask)两种类型的遮蔽层(Mask Layers),在其中分别有顶层和底层两层。 1)Solder Mask层 就是阻焊层,是为了把焊盘露出来用的,也就是通常说的绿油层,行业也叫 开窗。 实际上这个阻焊层使用的是 负片输出, 就是在绿油层上挖孔,把焊盘等不需要绿油盖住的地方露出来。Solder层是要把PAD露出来。
在我们制作封装的时,在焊盘添加Solder Mask层,最终制作出来就会出现如下图效果,金色部分就是漏出来的焊盘,若没有开Solder Mask层,那么这个焊盘将是被绿油覆盖,导致我们无法进行贴片、焊接等。以下这种开裸铜的主要目的是为了散热。

金手指开窗的作用:金手指开窗指的是其器件焊盘与焊盘之间不上绿油,以避免长期拔插而导致绿油的脱落,从而影响产品的性能和品质。如下图所示。

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2)Paste Mask层
Paste Mask业内俗称“钢网”或“钢板”。这一层并不存在于印制板上,而是单独的一张钢网,上面有SMD焊盘的位置上镂空。一般镂空的形状与SMD焊盘一样,尺寸略小。这张钢网是在SMD自动装配焊接工艺中用来在SMD焊盘上涂锡浆膏的。如下图所示为钢网:

Paste Mask(锡膏防护层,SMD贴片层)和阻焊层的作用相似,不同的是在机器焊接时对应的表面粘贴式元件的焊盘,分别为Top Paste(顶层)和Bottom Paste(底层)两个锡膏防护层。主要针对PCB板上的SMD元件。若板全部放置的是DIP( 通孔)元件,这一层就不用输出Gerber 文件。在将SMD元件贴PCB板上以前,必须在每一个SMD焊盘上先涂上锡膏,在涂锡用的钢网就一定需要这个Paste Mask文件,菲林胶片才可以加工出来。Paste Mask层的Gerber输出最重要的一点要清楚,即这个层主要针对SMD元件。
6、Top/Bottom Paste与Top/Bottom Solder
1)Top/Bottom Paste的作用
Top Paste:用于贴片元件点胶或开钢网漏锡

Bottom Paste:用于贴片元件点胶或开钢网漏锡

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2)Top/Bottom Solder的作用
Top Solder:制板时用于镀锡

Bottom Solder:制板时用于镀锡

这两个层一定要弄清楚,不然会出问题。厂家给我们回传开钢网的文件资料时,我们一定要检查下是否有Paste Mask层和Solder Mask层。
三、分层原则与阻抗匹配
1、分层原则★
重点介绍下四层板、六层板、八层板主要分层设计。内部有完整的地平面和电源平面,则顶层和底层可以不敷铜。 1)四层板推荐叠层方式 (1)Signal1-Ground(Power)-Power(Ground)-Signal2
①电源、地平面存在自身的特性阻抗,电源平面的阻抗比地平面阻抗高;
②为降低电源平面的阻抗,将电源平面与其对应的地平面相邻排布,利用二者的耦合电容,降低电源平面的阻抗;
③电源平面构成的平面电容与PCB上的退耦电容一起构成频响曲线比较复杂的电源地电容,它的有效退耦频带比较宽,但存在谐振问题;
④芯板(Ground到Power)不宜过厚,以降低电源与地平面的分布阻抗,保证电源平面的去耦效果。

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Signal层上信号线质量最好,Signal2次之。 对EMI有屏蔽作用,但电源阻抗较大,可用于全板功耗大而该板又是干扰源或紧临干扰源的情况。
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2)六层板推荐叠层方式

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3)八层板推荐叠层方式
由于增加了参考层,具有较好的EMI性能,各信号层的特性阻抗可以很好的控制。

最佳叠层方式,由于多层地参考平面的使用具有非常好的电磁吸收能力。

叠层优劣具体的分析请移步:EMC之线路板Layout原则。
2、阻抗匹配
反射电压信号的幅值由源端反射系数ρs和负载反射系数ρL决定,计算公式如下:
四、Gerber文件的理解
1、Gerber文件清单
做PCB板的时候, 一般交给板厂的Gerber文件中必须包括下面的1-10和15,其中11-14可以不用, 但建议一起放在Gerber文件中。 1)GTO(Top Overlay):顶层丝印层,常见为白油。 2)GTS(Top Solder):顶层阻焊层,常见为绿油。 3)GTL(Top Layer):顶层走线层。 4)Gtp(Top Paste Mask):顶层锡膏防护层。 5)GBp(Bottom Paste Mask):底层锡膏防护层。 6)GBL(Bootom Layer):底层走线层。 7)GBS(Bottom Solder):底层阻焊层,常见为绿油。 8)GBO(Bottom Overylay):底层丝印层,常见为白油。 9)GMx(Mechanical)或GKO(Keep-out Layer):用来定义板框,板框在那层就选那层。 10)Gx(Mid Layer):为中间信号X层,中间有多少层就有多少文件。 11)Gd(Drill Drawing):钻孔制图层。 12)Gg(Drill Guide):钻孔说明层。 13)Gpt(Top Pad Master):顶层焊盘层。 14)Gpb(Bottom Pad Master):底层焊盘层。 15)NC drill Files:钻孔文件,AD导出一般为txt文件。一般有如下几个文件: ①RoundHoles-NonPlated(圆孔-非电镀钻孔文件) ②RoundHoles-Plated(圆孔电镀钻孔文件) ③SlotHoles-Plated(槽孔镀层 钻孔文件)2、Gerber各文件讲解
1)Top Overlay/Bottom Overylay:顶层和底层丝印层,主要显示元器件边框,位号,属性,标注信息等。 2)Top Solder/Bottom Solder:层和底层阻焊层,显示的是不需要覆盖绿油的焊盘,开窗,器件等。 3)Top Layer/Bootom Layer:顶层和底层走线层,顶层和底层的走线信息。 4)Mechanical或Keep-out Layer:用于放置机械图形,如PCB的外形等,在这层上放置的图形在任何层上都有相应的图形,并且是不会被丝印上阻焊剂的。一般用于放置板框。 5)Top Paste Mask/Bottom Paste Mask:这两层是用于制作钢网的文件。 6)Drill Drawing,Drill Guide,NC drill Files都是钻孔信息,它们各有什么作用了?为什么导出Gerber文件了还需要导出NC Drill Files? ①DrillGuide主要作用是引导钻孔用的,主要是用于手工钻孔以定位。 ②DrillDrawing是用于查看钻孔孔径的,在手工钻孔时,这两个文件要配合使用。不过现在大多是数控钻孔,所以这两层用处不是很大,即需要我们为数控提供NC drill Files(一般为txt或excel文件)。虽然Drill Drawing和Drill Guide文件可以由NC drill Files生成,但为了减少后续工作,建议在文件中加上这两个文件。3、Gerber的生成
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