8.1.4 电路板层的设置
1．电路板的分层
PCB一般包括很多层，不同的层包含不同的设计信息。制板商通常会将各层分开制作，然后经过压制、处理，生成各种功能的电路板。
Altium Designer 13提供了以下6种类型的工作层。
1）Signal Layers（信号层）：即铜箔层，用于完成电气连接。Altium Designer 13允许电路板设计32个信号层，分别为Top Layer、Mid Layer 1～Mid Layer 30和Bottom Layer，各层以不同的颜色显示。
2）Internal Planes（中间层，也称内部电源与地线层）：也属于铜箔层，用于建立电源和地线网络。系统允许电路板设计16个中间层，分别为Internal Layer 1～Internal Layer 16，各层以不同的颜色显示。
3）Mechanical Layers（机械层）：用于描述电路板机械结构、标注及加工等生产和组装信息所使用的层面，不能完成电气连接特性，但其名称可以由用户自定义。系统允许PCB设计包含16个机械层，分别为Mechanical Layer 1～Mechanical Layer 16，各层以不同的颜色显示。
4）Mask Layers（阻焊层）：用于保护铜线，也可以防止焊接错误。系统允许PCB设计包含4个阻焊层，即Top Paste（顶层锡膏防护层）、Bottom Paste（底层锡膏防护层）、Top Solder（顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊层），分别以不同的颜色显示。
5）Silkscreen Layers（丝印层）：也称图例（legend），该层通常用于放置元件标号、文字与符号，以标示出各零件在电路板上的位置。系统提供有两层丝印层，即Top Overlay（顶层丝印层）和Bottom Overlay（底层丝印层）。
6）Other Layers（其他层）：各层的具体功能如下。
▲Drill Guides（钻孔）和Drill Drawing（钻孔图）：用于描述钻孔图和钻孔位置。
▲Keep-Out Layer（禁止布线层）：用于定义布线区域，基本规则是元件不能放置于该层上或进行布线。只有在这里设置了闭合的布线范围，才能启动元件自动布局和自动布线功能。
▲Multi-Layer（多层）：该层用于放置穿越多层的PCB元件，也用于显示穿越多层的机械加工指示信息。
选择“设计”→“板层颜色”命令，在弹出的“视图配置”对话框中取消勾选“在层堆栈仅显示层”“在层堆栈内仅显示平面”和“仅展示激活的机械层”复选框，即可看到系统提供的所有层，如图8-11所示。
2．常见层数不同的电路板
1）Single-Sided Boards（单面板）。PCB上元件集中在其中的一面，导线集中在另一面。因为导线只出现在其中的一面，所以就称这种PCB为单面板（Single-Sided Board）。在单面板上通常只有底面，也就是Bottom Layer（底层）敷盖铜箔，元件的引脚焊在这一面上，通过铜箔导线完成电气特性的连接。顶层是空的，安装元件的一面称为“元件面”。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面可以布线，所以布线不能交叉而必须以各自的路径绕行），布通率往往很低，所以只有早期的电路及一些比较简单的电路才使用这类电路板。
图8-11 系统所有层的显示
2）Double-Sided Boards（双面板）。这种电路板的两面都可以布线，不过，要同时使用两面的布线，就必须在两面之间有适当的电路连接才行，这种电路间的“桥梁”叫做过孔（via）。过孔是在PCB上充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。在双层板中通常不区分元件面和焊接面，因为两个面都可以焊接或安装元件，但习惯上称Bottom Layer（底层）为焊接面，Top Layer（顶层）为元件面。因为双面板的面积比单面板大一倍，而且布线可以互相交错（可以绕到另一面），因此它适用于比单面板复杂的电路。相对于多层板而言，双面板的制作成本不高，在给定一定面积的时候通常都能100%布通，因此一般的印制板都采用双面板。
3）Multi-Layer Boards（多层板）。常用的多层板有4层板、6层板、8层板和10层板等。简单的4层板是在Top Layer（顶层）和Bottom Layer（底层）的基础上增加了电源层和地线层，这样一方面极大程度地解决了电磁干扰问题，提高了系统的可靠性，另一方面可以提高导线的布通率，缩小PCB的面积。6层板通常是在4层板的基础上增加了Mid-Layer 1和Mid-Layer 2两个信号层。8层板通常包括1个电源层、2个地线层和5个信号层（TopLayer、Bottom Layer、Mid-Layer 1、Mid-Layer 2和Mid-Layer 3）。
多层板层数的设置是很灵活的，设计者可以根据实际情况进行合理的设置。各种层的设置应尽量满足以下要求。
▲元件层的下面为地线层，它提供器件屏蔽层及为顶层布线提供参考层。
▲所有信号层应尽可能与地线层相邻。
▲尽量避免两信号层直接相邻。
▲主电源应尽可能与其对应地相邻。
▲兼顾层结构对称。
3．电路板层数设置(https://www.daowen.com)
在对电路板进行设计前，可以对电路板的层数及属性进行详细设置。这里所说的层主要是指Signal Layers（信号层）、Internal Plane Layers（电源层和地线层）和Insulation （Substrate）Layers（绝缘层）。
执行方式：
菜单栏：选择“设计”→“层叠管理”命令。
绘制步骤：
1）执行此命令，系统将弹出如图8-12所示的“层堆栈管理器”对话框。在该对话框中可以增加层、删除层、移动层所处的位置及对各层的属性进行设置。
图8-12 “层堆栈管理器”对话框
2）对话框的中心显示了当前PCB图的层结构。默认设置为双层板，即只包括TopLayer（顶层）和Bottom Layer（底层）两层。用户可以单击“添加层”按钮添加信号层、电源层和地层，单击“添加平面”按钮添加中间层。选定某一层为参考层，执行添加新层的操作时，新添加的层将出现在参考层的下面。当勾选“底层绝缘体”复选框时，添加层则出现在底层的上面。
3）双击某一层的名称或选中该层后单击“属性”按钮，就可以打开该层的属性设置对话框，然后可对该层的名称及铜箔厚度进行设置。
4）添加新层后，单击“上移”或“下移”按钮，可以改变该层在所有层中的位置。在设计过程的任何时间都可进行添加层的操作。
5）选中某一层后，单击“删除”按钮，即可删除该层。
6）单击“菜单”按钮或在该对话框的任意空白处右击，即可弹出一个快捷菜单，如图8-12所示。此菜单中的大部分命令与对话框右侧的按钮功能相同。“实例层堆栈”命令提供了常用的不同层数的电路板层数设置命令，可以直接选择进行快速板层设置。
7）PCB设计中最多可添加32个信号层、16个电源层和地线层。各层的显示与否可在“视图配置”对话框中进行设置，勾选各层中的“显示”复选框即可。
8）设置层的堆叠类型。电路板的层叠结构中不仅包括拥有电气特性的信号层，还包括无电气特性的绝缘层。两种典型的绝缘层主要是指Core（填充层）和Prepreg（塑料层）。
层的堆叠类型主要是指绝缘层在电路板中的排列顺序，默认的3种堆叠类型包括Layer Pairs（Core层和Prepreg层自上而下间隔排列）、Internal Layer Pairs（Prepreg层和Core层自上而下间隔排列）和Build-up（顶层和底层为Core层，中间全部为Prepreg层）。改变层的堆叠类型将会改变Core层和Prepreg层在层栈中的分布，只有在信号完整性分析需要用到盲孔或深埋过孔的时候才进行层的堆叠类型的设置。
选项说明：
▲信号层：“Top Layer Properties”（信号层属性）对话框如图8-13所示。用户可以自定义信号层的名称和铜箔的厚度。铜箔厚度的定义主要用于进行信号完整性分析。
图8-13 “Top Layer Properties”（信号层属性）对话框图
▲电源层：“Internal Plane properties”（电源层属性）对话框如图8-14所示。用户可以自定义电源层名称，“铜厚度”主要用于进行信号完整性分析，“网络名”指连接到此层的网络名称，“障碍物”指将内部电源层铜箔的外围尺寸限制在整个电路板形状内部的铜箔导线。对于所设计的每一个内部电源层，一系列障碍物导线将自动创建在板框周围。这些线在屏幕上不可以编辑，建立的障碍物线事实上是原来设置宽度的两倍。即如果设置的障碍物导线的宽度值为20mil，那么在内部电源层边框外面有20mil的敷铜，在边框的里面也有20mil的敷铜。
▲绝缘层：“电介质工具”对话框如图8-15所示。“材料”表示材料的类型，“厚度”表示绝缘层的厚度，“电介质常数”表示绝缘体的介电常数（相对）。绝缘层的厚度和绝缘体的介电常数主要用于进行信号完整性分析。
图8-14 “Internal Plane properties”（电源层属性）对话框
图8-15 “电介质工具”对话框
▲“配置钻孔对”按钮：用于设置钻孔。
▲“阻抗计算”按钮：用于计算阻抗。
