摘要：多层PCB（通常指4层及以上）通过“上下层功能分区”（如顶层信号、中间电源、底层接地）实现高密度布局，其尺寸计算不再是“单层元件的平面叠加”，而是需考虑“层间元件的位置关联”“过孔/埋孔的空间占用”“层间信号干扰的间距约束”——例如，顶层的元件可能因底层过孔的

多层PCB（通常指4层及以上）通过“上下层功能分区”（如顶层信号、中间电源、底层接地）实现高密度布局，其尺寸计算不再是“单层元件的平面叠加”，而是需考虑“层间元件的位置关联”“过孔/埋孔的空间占用”“层间信号干扰的间距约束”——例如，顶层的元件可能因底层过孔的位置限制无法紧凑布局，中间电源层的尺寸需覆盖所有功率元件区域。若按单层逻辑计算，易出现“层间干涉”（如过孔与元件重叠）或“功能失效”（如电源层未覆盖导致供电不足）。本文将拆解多层PCB尺寸计算的核心逻辑，从层功能分配、层间约束、整合计算三个维度，提供系统化的计算方法。

一、多层 PCB 的尺寸计算核心差异

相比单层 PCB，多层 PCB 的尺寸计算存在三个关键差异，也是主要难点：

以 4 层 PCB（顶层：信号 1，中层 1：电源，中层 2：接地，底层：信号 2）为例，其尺寸计算需额外考虑：① 顶层的 MCU（QFP-32）与底层的射频芯片（BGA-16）需通过过孔连接，过孔位置需避开两层的焊盘；② 电源层需覆盖顶层的 LDO、底层的功率电阻，尺寸需大于这两个元件的外围边界；③ 接地层需与电源层保持 2mm 间距（防串扰），因此接地层尺寸需与电源层错开 2mm，间接影响 PCB 整体尺寸。

二、多层 PCB 尺寸计算的四步核心流程

（一）第一步：层功能分配与约束划定

在计算尺寸前，需先明确 “每层的功能定位”，并制定对应的层间约束规则，这是后续计算的基础。以 4 层物联网 PCB 为例，层功能与约束如下：

约束规则需量化为具体尺寸参数，例如：“过孔位置与元件焊盘的距离≥0.3mm”“电源层边缘超出元件边缘≥0.5mm”“接地层与电源层的层间间距（垂直 Z 轴）转化为平面错开距离≥2mm”。

（二）第二步：单层元件尺寸与布局计算

按 “单层 PCB 计算逻辑”（参考第一篇基础篇），分别计算每层的 “初步尺寸”，重点统计：

元件外围边界：每层最左侧 / 右侧 / 上方 / 下方元件的边缘坐标（如 L1 层最左侧元件 X=1mm，最右侧 X=25mm；L4 层最左侧 X=3mm，最右侧 X=28mm）；

特殊区域尺寸：如 L4 层的天线区域（6mm×2mm，X=22mm 到 X=28mm，Y=5mm 到 Y=7mm）、L2 层的电源铜皮区域（X=5mm 到 X=20mm，Y=8mm 到 Y=15mm）；

过孔 / 埋孔位置：统计每层过孔的中心坐标（如 L1 到 L4 的贯通孔，X=10mm，Y=10mm；L2 到 L3 的埋孔，X=15mm，Y=12mm）。

以 L1 层 MCU（QFP-32，5mm×5mm，X=12mm 到 X=17mm，Y=7mm 到 Y=12mm）为例，其周围 0.5mm 内布局 0402 电容（X=11.5mm 到 X=12mm，Y=9mm 到 Y=9.5mm），因此 L1 层该区域的横向尺寸为 17mm-11.5mm=5.5mm，纵向尺寸为 12mm-7mm=5mm，符合紧凑布局要求。

（三）第三步：层间协同验证与尺寸调整

这是多层 PCB 计算的核心步骤，需通过 “层间叠加分析”，解决 “单层合理但层间冲突” 的问题，主要验证三类冲突：

1. 层间元件垂直重叠冲突

使用 CAD 软件的 “层叠加视图”，检查上层元件是否在下层过孔、焊盘、铜皮的正上方（垂直 Z 轴）：

若 L1 层的 0402 电容（X=11.5mm 到 X=12mm，Y=9mm 到 Y=9.5mm）正下方，是 L2 层的埋孔（X=11.8mm，Y=9.2mm），则电容与埋孔垂直重叠，可能导致短路，需将 L1 层电容右移 0.3mm（X=11.8mm 到 X=12.3mm），此时 L1 层横向尺寸增加 0.3mm（最右侧 X 从 25mm 变为 25.3mm）；

若 L4 层的传感器（3mm×3mm，X=8mm 到 X=11mm，Y=18mm 到 Y=21mm）正上方，是 L3 层的接地铜皮（无冲突），无需调整。

2. 电源 / 接地层覆盖冲突

验证电源层（L2）是否覆盖所有功率元件，接地层（L3）是否覆盖敏感元件，若未覆盖需扩大层尺寸：

L2 层电源铜皮（X=5mm 到 X=20mm）未覆盖 L4 层的功率电阻（X=22mm，Y=10mm），需将电源铜皮右移 2mm（X=5mm 到 X=22mm），此时 L2 层横向尺寸从 20mm-5mm=15mm 变为 22mm-5mm=17mm；

L3 层接地铜皮（X=7mm 到 X=19mm）需与 L2 层电源铜皮（X=5mm 到 X=22mm）保持 2mm 间距，因此接地铜皮需左移 2mm（X=3mm 到 X=17mm），横向尺寸仍为 14mm，无冲突。

3. 过孔与层间连接冲突

检查过孔是否能连接所有目标层，且不与其他层元件冲突：

L1 到 L4 的贯通孔（X=10mm，Y=10mm）需穿过 L2（电源层）和 L3（接地层），因此 L2 层该位置需开设 “避让孔”（直径 0.5mm），且避让孔与电源铜皮的距离≥0.3mm（X=10mm 到电源铜皮 X=5mm 的距离 5mm≥0.3mm，达标）；

L2 到 L3 的埋孔（X=15mm，Y=12mm）需避开 L1 和 L4 的元件，L1 层 X=15mm 处无元件，L4 层 X=15mm 处为电阻（X=14.5mm 到 X=15mm），埋孔中心 X=15mm 与电阻边缘重合，需将埋孔左移 0.2mm（X=14.8mm），达标。

（四）第四步：整合确定最终尺寸

多层 PCB 的最终尺寸由 “所有层的最大边界 + 边缘留白” 决定，具体步骤：

统计各层的最大坐标：

横向（X 轴）：L1 层最大 X=25.3mm，L2 层最大 X=22mm，L3 层最大 X=17mm，L4 层最大 X=28mm → 横向最大坐标 28mm；

纵向（Y 轴）：L1 层最大 Y=20mm，L2 层最大 Y=15mm，L3 层最大 Y=18mm，L4 层最大 Y=21mm → 纵向最大坐标 21mm；

加入边缘留白：所有层的边缘需预留 1mm 留白（生产工艺要求），因此横向尺寸 = 28mm+1mm（右侧留白）=29mm，纵向尺寸 = 21mm+1mm（下方留白）=22mm；

验证层间约束：电源层（X=5mm 到 X=22mm）在 29mm 的横向尺寸内，接地层（X=3mm 到 X=17mm）与电源层间距 2mm，天线区域（X=22mm 到 X=28mm）无过孔，所有约束均满足。

最终确定 4 层 PCB 尺寸为 29mm×22mm。

工具与注意事项

1. 核心工具

Altium Designer 层叠管理：可视化设置层间距、铜皮覆盖范围，自动检查层间冲突；

Cadence Allegro 3D 层间视图：3D 模式下查看层间元件的垂直位置关系，直观发现重叠；

Excel 层间坐标统计表：录入各层元件、过孔、铜皮的坐标，用公式计算层间间距是否达标（如 “=ABS (L2_X - L3_X)≥2mm”）。

2. 关键注意事项

优先确定层叠结构：层叠顺序（如信号 - 电源 - 接地 - 信号）会影响层间约束，需在计算前确定，避免后期调整；

过孔尺寸预留：贯通孔、埋孔、盲孔的直径不同（如贯通孔 0.4mm，埋孔 0.3mm），计算时需按最大直径预留避让空间；

生产工艺限制：多层 PCB 的最小层间间距（Z 轴）通常≥0.1mm，转化为平面约束时需结合制造商工艺，避免无法加工；

测试点布局：每层需预留测试点（尺寸 0.8mm×0.8mm），位置需避开层间过孔，计算时需纳入整体尺寸。

多层 PCB 的尺寸计算是 “分层细化” 与 “层间协同” 的结合，需通过明确的层功能约束、细致的单层计算、严格的层间验证，在有限空间内实现多层功能的兼容，同时满足生产工艺要求，为高密度、高性能电子设备提供可靠的 PCB 尺寸方案。

来源：爱你到无法自拔