현명한 구매자가 복잡한 설계를 위해 다층 PCB를 선택하는 이유

나는 새 제품의 PCB를 선택할 때 레이어 수 그 이상을 고려합니다. 보드는 인클로저에 꼭 맞아야 하고, 안정적인 신호를 지원해야 하며, 열을 관리하고, 제조에 실용적인 상태를 유지해야 합니다. 2층 PCB는 단순한 제어판에 적합할 수 있지만 밀도가 높은 제품에는 보다 구조화된 설계가 필요한 경우가 많습니다. 이것이 바로 많은 구매자가 다층 PCB를 선택하는 이유입니다. 다층 PCB에는 절연 재료로 분리된 여러 개의 구리 층이 포함되어 있습니다. 이러한 레이어는 하나의 소형 보드 내에서 신호, 전원 및 접지를 전달할 수 있습니다. 그 결과 공간이 제한되어 있거나 연결된 부품이 많은 제품의 레이아웃이 더욱 깔끔해졌습니다. ## 복잡한 회로를 위한 더 많은 공간 최신 제품은 프로세서, 센서, 무선 모듈, 메모리, 커넥터 및 전원 회로를 동일한 보드에 배치하는 경우가 많습니다. 2레이어 레이아웃은 매우 빠르게 혼잡해질 수 있습니다. 나는 소형 제어 장비에서 이 문제를 보았습니다. 설계자는 구성 요소를 위한 충분한 공간을 갖고 있었지만 라우팅 공간이 너무 제한되었습니다. 긴 트레이스가 다른 부분을 돌아다녀야 했고 레이아웃을 검토하기가 더 어려워졌습니다. 다층 PCB는 설계자에게 더 많은 라우팅 경로를 제공합니다. 신호는 전체 표면을 가로지르는 대신 여러 레이어를 가로질러 이동할 수 있습니다. 이는 혼잡한 지역을 줄이는 데 도움이 되며 더 작은 보드 설계를 지원합니다. 공통 레이어 구조에는 다음이 포함될 수 있습니다. - 구성 요소 및 짧은 신호 경로를 위한 상단 레이어 - 고속 신호를 위한 내부 레이어 - 신호 반환 경로를 위한 접지면 - 안정적인 전압 전달을 위한 전원 평면 - 추가 라우팅 및 구성 요소를 위한 하단 레이어 정확한 스택업은 제품, 작동 속도, 재료 및 생산 계획에 따라 다릅니다. ## 더 나은 신호 제어 고속 신호는 단순한 전선처럼 동작하지 않습니다. 경로, 복귀 경로, 간격 및 주변 재료가 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 전용 접지면은 많은 신호에 더 짧은 반환 경로를 제공합니다. 이를 통해 원치 않는 소음을 줄이고 칩 간의 보다 안정적인 통신을 지원할 수 있습니다. USB, 이더넷, 메모리 인터페이스, 모터 제어 또는 무선 회로를 포함하는 제품에 유용합니다. 나는 더 나은 성능을 보장하기 위해 더 많은 레이어를 취급하지 않습니다. 잘못된 스택업도 여전히 문제를 일으킬 수 있습니다. 레이어 배열은 신호 요구 사항과 일치해야 합니다. 생산 전에 다음 사항을 검토합니다. - 트레이스 폭 및 간격 - 제어된 임피던스 요구 - 복귀 경로 연속성 - 비아 배치 - 잡음이 있는 회로와 민감한 회로 사이의 거리 - 전력 및 접지 분배 이 검토는 보드가 이미 생산에 들어간 후 레이아웃 변경을 방지하는 데 도움이 됩니다. ## 향상된 전력 및 접지 계획 제품에 프로세서, 모터, 디스플레이 또는 통신 모듈이 추가됨에 따라 전력 공급이 더욱 어려워집니다. 외부 레이어의 얇은 트레이스는 모든 회로에 가장 적합한 경로를 제공하지 않을 수 있습니다. 전력 평면은 더 큰 구리 영역에 전류를 분산시킬 수 있습니다. 접지면은 많은 신호에 대해 일관된 참조를 지원할 수 있습니다. 이러한 기능은 스택업과 구리 두께가 적절하게 선택되면 전압 강하를 낮추고 잡음을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 산업용 모니터링 장치에는 마이크로 컨트롤러, 센서 입력, 릴레이 섹션 및 통신 포트가 포함될 수 있습니다. 전원 및 접지 경로가 제대로 배열되지 않은 경우 이러한 회로는 서로 영향을 미칠 수 있습니다. 별도의 라우팅 영역과 계획된 참조 평면을 통해 설계자는 더 많은 제어권을 확보할 수 있습니다. 보드에는 여전히 적절한 디커플링 커패시터, 적절한 구리 두께 및 신중한 배치가 필요합니다. 레이어 수는 사운드 회로 설계를 대체할 수 없습니다. ## 더 작고 깨끗한 제품 공간은 휴대용 계측기, 네트워크 장비, 차량 전자 장치, 공장 컨트롤러와 같은 장치에서 실질적인 관심사입니다. 다층 PCB는 상단 및 하단 표면에 걸쳐 모든 연결을 펼치는 대신 보드 내부에 경로를 배치할 수 있습니다. 이렇게 하면 필요한 보드 면적이 줄어들고 커넥터, 실드, 장착 구멍 또는 열 부품을 위한 공간이 더 많이 확보될 수 있습니다. 작은 보드가 항상 최선의 선택은 아닙니다. 축소된 크기가 조립 접근, 수리 작업, 테스트 또는 열 제거에 영향을 미치는지 확인합니다. 컴팩트한 레이아웃을 통해 제조업체는 안정적인 프로세스로 제작하고 검사할 수 있습니다. ## EMI 제어 지원 원하지 않는 전자기 잡음은 빠른 스위칭 신호, 모터 회로, 전력 변환기 또는 무선 섹션에서 발생할 수 있습니다. 다층 설계는 이러한 영역을 분리하기 위한 더 많은 옵션을 제공할 수 있습니다. 접지면, 짧은 복귀 경로 및 제어된 라우팅은 소음 결합을 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다. 민감한 아날로그 회로는 스위칭 구성 요소에서 멀리 배치될 수 있습니다. 고전류 경로는 별도의 레이아웃 계획을 따를 수 있습니다. 이러한 방법을 사용한다고 해서 테스트가 필요하지는 않습니다. EMI 성능은 인클로저, 케이블, 커넥터, 전원 공급 장치 및 소프트웨어 설정을 포함한 전체 제품에 따라 달라집니다. ## 레이어 수를 선택하는 실용적인 방법 보드 구조를 선택하기 전에 단계별 검토를 사용합니다. 1. 회로 기능 나열 전원부, 고속 인터페이스, 아날로그 입력, 무선 영역, 커넥터 및 발열 부품을 표시합니다. 2. 경로 수요 예측 주요 신호 그룹을 계산하고 2층 레이아웃이 과도한 교차나 긴 우회 없이 적절한 경로를 제공할 수 있는지 확인합니다. 3. 작동 환경 검토 온도, 진동, 습기, 전류 부하 및 서비스 조건은 재료 선택, 구리 두께 및 보드 구성에 영향을 미칠 수 있습니다. 4. 제조 능력 확인 최소 트레이스 폭, 간격, 비아 유형, 레이어 정렬, 완성된 구리 및 검사 방법에 대해 PCB 공급업체에 문의하십시오. 디자인은 공급업체의 프로세스와 일치해야 합니다. 5. 총 비용 비교 다층 PCB는 단순한 2층 기판보다 단가가 더 높을 수 있습니다. 보드 크기, 배선, 조립 단계 또는 레이아웃 위험을 줄인다면 여전히 합리적인 선택이 될 수 있습니다. 베어보드 가격만 보기보다는 전체 생산 계획을 비교해보겠습니다. 6. 샘플 제작 및 테스트 샘플을 통해 열 문제, 신호 문제, 조립 한계 및 기계적 충돌을 확인할 수 있습니다. 테스트 결과는 다음 레이아웃 개정을 안내합니다. ## 다층 PCB가 적합하지 않을 때 2층 PCB는 간단한 LED 기판, 기본 릴레이 제어, 저속 인터페이스 및 넉넉한 공간을 가진 제품에 적합한 옵션이 될 수 있습니다. 명확한 필요 없이 더 많은 레이어를 선택하면 비용이 증가하고 설계 프로세스가 연장될 수 있습니다. 올바른 선택은 레이어 수에만 의존하는 것이 아니라 회로에 따라 달라집니다. 제품에 조밀한 라우팅, 더 나은 전력 계획, 제어된 신호 경로 또는 더 작은 형태가 필요할 때 다층 PCB를 선택합니다. 또한 새로운 문제를 일으키지 않고 설계가 생산, 테스트 및 서비스될 수 있음을 확인합니다. 현명한 PCB 결정은 제품 요구 사항에서 시작됩니다. 레이어 수는 해당 결정의 일부입니다. 스택업 디자인, 재료 선택, 레이아웃 품질, 제조 커뮤니케이션도 그만큼 중요합니다.

회로에 더 많은 기능이 필요하지만 인클로저를 확장할 수 없는 경우 다층 PCB는 사용 가능한 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 실용적인 방법을 제공합니다. 큰 보드 전체에 모든 트레이스를 퍼뜨리는 대신 구리 레이어를 서로 위아래로 배치하고 그 사이에 절연재를 배치할 수 있습니다. 이 접근 방식은 일반적인 설계 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. - 제한된 보드 영역 - 혼잡한 신호 경로 - 전원 및 접지 노이즈 - 구성 요소 간의 긴 연결 - 어려운 조립 및 테스트 다층 PCB는 자동으로 모든 프로젝트에 적합한 선택이 아닙니다. 레이어 수는 회로, 작동 속도, 생산 방법 및 예산과 일치해야 합니다. ## 다층 PCB의 공간 활용 방법 2층 기판은 상단과 하단 표면에 구리를 배치합니다. 다층 PCB에는 신호, 전원 및 접지를 전달할 수 있는 내부 구리 층이 추가됩니다. 4레이어 보드는 다음과 같은 구조를 사용할 수 있습니다. - 구성 요소 및 주요 신호용 상단 레이어 - 접지용 내부 레이어 - 전원 및 신호 라우팅용 내부 레이어 - 구성 요소 및 신호용 하단 레이어 이 레이아웃을 사용하면 보드를 더 넓거나 길게 만들지 않고도 많은 연결을 줄일 수 있습니다. 소형 컨트롤러, 센서 모듈 또는 통신 장치는 라우팅을 보다 체계적으로 유지하면서 더 작은 케이스 안에 들어갈 수 있습니다. 6레이어 또는 8레이어 설계는 핀 수가 많은 프로세서, 메모리, 카메라, 무선 모듈 및 산업용 인터페이스를 위한 더 많은 라우팅 공간을 제공합니다. 추가 레이어가 좋은 디자인 작업을 대체하지는 않지만 레이아웃에 어려운 연결 문제를 해결할 수 있는 더 많은 공간을 제공합니다. ## 1단계: 보드 요구 사항 정의 외관을 기준으로 레이어 수를 선택하는 대신 제품의 실제 요구 사항부터 시작합니다. 확인 사항: - 보드 길이 및 너비 - 구성 요소 높이 제한 - 신호 연결 수 - 전원 입력 및 출력 수준 - 신호 속도 - 현재 요구 사항 - 임피던스 요구 사항 - 예상 생산량 - 조립 방법 간단한 마이크로 컨트롤러가 있는 작은 보드는 두 개의 레이어에서 잘 작동할 수 있습니다. 프로세서, 메모리, USB, 이더넷, 디스플레이 및 무선 기능을 결합한 소형 장치에는 4개 이상의 레이어가 필요할 수 있습니다. 이러한 초기 검토는 회로에 레이어가 필요한지 확인하기 전에 레이어를 추가하는 일반적인 실수를 방지합니다. ## 2단계: 레이어 스택 계획 레이어 스택은 신호 품질, 열 흐름, 제조 비용 및 보드 강도에 영향을 미칩니다. 4층 PCB의 경우 다음을 사용할 수 있습니다. 1. 신호 및 구성요소 레이어 2. 접지면 3. 전원 및 신호 레이어 4. 신호 및 구성요소 레이어 접지면은 고속 신호에 가까운 반환 경로를 제공합니다. 전류는 눈에 보이는 신호 추적을 통해서만 이동하지 않기 때문에 이 경로가 중요합니다. 또한 주변 전기 구조를 통해서도 돌아옵니다. 잘못된 스택업은 긴 복귀 경로, 더 많은 소음, 더 어려운 전자기 호환성 테스트를 생성할 수 있습니다. 사용 가능한 구리 두께, 유전체 간격 및 비아 옵션이 최종 설계에 영향을 미치기 때문에 라우팅이 시작되기 전에 PCB 제작업체와 협력합니다. ## 3단계: 민감한 회로와 잡음이 많은 회로 분리 전력 변환기, 모터, 계전기, 수정 발진기, 무선 라디오 및 고속 인터페이스는 근처 회로에 영향을 미칠 수 있습니다. 민감한 아날로그 입력을 시끄러운 스위칭 노드에서 멀리 배치합니다. 가능하면 시계 추적을 짧게 유지합니다. 나는 기준면의 틈을 가로질러 빠른 신호를 보내는 것을 피합니다. 트레이스 아래의 연속적인 접지 영역은 일반적으로 신호에 보다 제어된 복귀 경로를 제공합니다. 예를 들어 의료용 센서는 디지털 프로세서가 데이터와 통신을 처리하는 동안 작은 아날로그 섹션을 사용하여 약한 신호를 측정할 수 있습니다. 두 영역 모두 부주의한 라우팅을 공유하는 경우 측정 시 스위칭 노이즈가 나타날 수 있습니다. 다중 레이어 레이아웃을 사용하면 분리를 더 잘 제어할 수 있지만 배치에는 여전히 주의가 필요합니다. ## 4단계: 접지면과 전원면을 주의해서 사용하십시오. 큰 접지면을 사용하면 별도의 접지 트레이스가 많이 필요하지 않을 수 있습니다. 또한 경로가 더 짧은 장치 핀에 디커플링 커패시터를 연결하는 데도 도움이 됩니다. 설계에 필요할 때 각 전원 핀 가까이에 디커플링 커패시터를 배치합니다. 커패시터에서 전원 및 접지 구조까지의 연결은 짧고 직접적이어야 합니다. 길고 좁은 트레이스는 더 높은 주파수에서 커패시터의 이점을 감소시킬 수 있습니다. 전력판은 보드 전체에 전류를 분배하는 데 도움이 될 수 있습니다. 전압 강하, 열, 간극 및 전류 용량을 확인해야 합니다. 비행기는 계산을 대신할 수 없습니다. ## 5단계: 고속 신호 제어 USB, 이더넷, DDR 메모리, PCIe, 디스플레이 링크 및 무선 연결에는 임피던스 제어가 필요할 수 있습니다. 필요한 트레이스 폭과 간격은 레이어 스택과 재료 두께에 따라 다릅니다. 새로운 스택업을 확인하지 않고 다른 프로젝트의 트레이스 폭을 복사하지 않습니다. 아웃라인이 동일한 두 보드에는 서로 다른 라우팅 치수가 필요할 수 있습니다. 인터페이스가 일치하는 라우팅을 요구할 때 고속 쌍의 길이는 가깝게 유지되어야 합니다. 급격한 라우팅 변경과 불필요한 비아를 피합니다. 쌍이 레이어를 변경할 때 반환 경로도 명확하게 유지되어야 합니다. 컴팩트 카메라 모듈이 유용한 예입니다. 보드는 좁은 공간 내에서 전원, 제어 신호, 클록 신호 및 고속 이미지 데이터 링크를 전달해야 할 수도 있습니다. 추가 레이어는 경로를 단축하고 관련 없는 신호 간의 충돌을 줄일 수 있습니다. ## 6단계: 비아 및 제조 제한 확인 비아는 구리 레이어를 연결하지만 각 비아는 공간을 사용하고 제조 요구 사항을 추가합니다. 나는 다음 사항을 검토합니다. - 스루홀 비아 크기 - 블라인드 또는 매립 비아 가용성 - 최소 드릴 직경 - 패드 크기 - 다른 구리와의 간격 - 부품 패드 근처의 비아 배치 - 비아 텐팅 요구 사항 고급 비아를 사용하는 설계는 보드 공간을 절약할 수 있지만 프로세스로 인해 생산 비용이 증가하거나 공급업체 옵션이 줄어들 수 있습니다. 표준 스루홀 비아는 생산 및 검사가 더 쉬운 경우가 많습니다. 소규모 생산의 경우 밀도가 높은 구조 대신 표준 4층 프로세스를 선택할 수 있습니다. 이러한 선택을 통해 제품의 주요 기능에 영향을 주지 않고 제작 및 수리가 더 쉬워질 수 있습니다. ## 7단계: 열 경로 검토 더 많은 층이 열을 확산시키는 데 도움이 되지만 열은 여전히 ​​발생원에서 멀리 떨어진 경로가 필요합니다. 프로세서 또는 전원 구성 요소의 경우 노출된 패드 아래에 열 비아를 사용할 수 있습니다. 이러한 비아는 패드를 내부 또는 하단 레이어의 더 큰 구리 영역에 연결합니다. 잘못 배치된 비아는 솔더 흐름에 영향을 미칠 수 있으므로 설계는 부품 제조업체의 랜드 패턴 지침을 따라야 합니다. 또한 구리 영역이 충분히 큰지, 뜨거운 구성 요소가 너무 가까이 있는지, 인클로저에서 공기 이동이 가능한지 확인합니다. 보드가 작을수록 공간이 절약되는 동시에 열 테스트가 더욱 중요해집니다. ## 실제 설계 예 마이크로컨트롤러, 온도 입력, RS-485 통신, 스위칭 전원 공급 장치, 상태 LED 및 소형 무선 모듈을 갖춘 소형 산업용 모니터링 장치를 상상해 보십시오. 2계층 기판을 사용하면 설계자가 동일한 제한된 영역에 전원 경로와 통신 경로를 배치해야 할 수 있습니다. 스위칭 노드는 센서 입력 가까이를 통과할 수 있습니다. 무선 섹션은 잡음이 많은 디지털 신호 근처에 있을 수도 있습니다. 4레이어 설계는 기본 신호 레이어 아래에 접지면을 배치하고, 전력 및 선택된 경로를 위해 내부 레이어를 예약하고, 센서 영역을 스위칭 섹션과 분리된 상태로 유지할 수 있습니다. 레이아웃을 검토하고 테스트하기가 더 쉬워지는 동안 보드는 동일한 크기로 유지될 수 있습니다. 레이어 수만으로는 모든 문제가 해결되지 않습니다. 구성 요소 배치, 접지, 추적 형상 및 생산 확인을 통해 보드가 예상대로 작동하는지 여부가 결정됩니다. ## 레이어 수를 선택하는 방법 간단한 검토 프로세스를 사용합니다. 1. 필요한 라우팅 영역을 추정합니다. 2. 전원, 접지, 아날로그, 디지털, 고속 구간을 표시합니다. 3. 두 개의 레이어가 중요한 경로를 짧고 명확하게 유지할 수 있는지 확인하십시오. 4. 4층 스택을 대상 보드 크기 및 비용과 비교합니다. 5. 표준 재료 및 허용 오차에 대해 제작자에게 문의하십시오. 6. 신호 무결성 및 열 요구 사항을 검토합니다. 7. 프로토타입을 제작하고 위험이 가장 높은 영역을 테스트하십시오. 이 방법은 고정된 규칙에 의존하는 대신 제품에 연결된 결정을 유지합니다. 다층 PCB는 제한된 설치 공간 내에 더 많은 기능을 배치하는 데 도움이 되지만 라우팅 전에 계획을 세우는 것이 가장 좋은 결과입니다. 적절한 스택업, 명확한 접지 경로, 신중한 구성요소 배치 및 제조업체와의 의사소통을 통해 보드를 더 쉽게 구축하고 테스트할 수 있습니다. 목표는 가능한 한 많은 레이어를 사용하는 것이 아닙니다. 목표는 회로, 인클로저, 생산 공정 및 예상 작동 조건을 지원하기에 충분한 레이어를 사용하는 것입니다.

복잡한 전자제품은 겉보기에는 단순해 보일 수 있습니다. 내부에는 여러 전압 레일, 고속 인터페이스, 무선 회로, 센서, 프로세서 및 엄격한 공간 제한이 포함될 수 있습니다. 각 기능은 PCB에 압력을 가합니다. 나는 같은 이유로 많은 프로젝트가 지연되는 것을 보아왔습니다. - 전력망이 너무 늦게 계획되었습니다. - 민감한 신호는 시끄러운 회로와 공간을 공유합니다. - 보드가 기본 점검을 통과했지만 테스트 중에 실패했습니다. - 레이아웃은 소프트웨어에서 작동했지만 제작이 어려웠습니다. - 열이 주요 구성요소로부터 멀어지는 명확한 경로가 없었습니다. 보다 스마트한 PCB 솔루션은 레이아웃 단계 이전에 시작됩니다. 나는 제품을 단지 네트와 구성 요소의 그룹이 아닌 완전한 시스템으로 봅니다. ### 전력 구조부터 시작 전력 설계는 PCB의 거의 모든 부분에 영향을 미칩니다. 프로세서에는 저전압 코어 레일이 필요할 수 있고, 메모리에는 다른 공급 장치가 필요할 수 있으며, 통신 모듈은 작동 중에 짧은 전류 피크를 생성할 수 있습니다. 다음을 나열하는 것으로 시작합니다. - 입력 전압 범위 - 필요한 출력 레일 - 최대 및 평균 전류 - 시동 순서 - 전력 허용 오차 - 보호 요구 사항 - 대기 및 활성 모드 이 목록은 올바른 전력 아키텍처를 선택하는 데 도움이 됩니다. 보드는 DC-DC 변환기, 선형 조정기, 부하 스위치, 필터 및 보호 부품을 혼합하여 사용할 수 있습니다. 선택은 효율성, 소음, 크기, 열 및 비용에 따라 달라집니다. 일반적인 제품 예로는 24V 입력, 프로세서, 이더넷, 센서 및 디스플레이를 갖춘 소형 산업용 컨트롤러가 있습니다. 24V 입력은 근처 장비로부터 스위칭 노이즈를 전달할 수 있습니다. 입력 보호 및 필터링이 없으면 해당 잡음이 민감한 회로에 도달할 수 있습니다. 적절한 입력 단계, 명확한 반환 경로 및 신중한 배치를 통해 첫 번째 프로토타입을 제작하기 전에 위험을 줄일 수 있습니다. ### 신호 요구에 따라 스택업 구축 레이어 스택은 단순한 제작 세부 사항이 아닙니다. 이는 임피던스, 복귀 전류, 전력 분배, 잡음 제어 및 열 성능에 영향을 미칩니다. 고속 신호가 있는 보드의 경우 다음을 검토합니다. - 신호 레이어 및 기준 평면 거리 - 유전체 두께 - 구리 무게 - 제어된 임피던스 목표 - 비아 구조 - 전원 및 접지 평면 배열 짧은 고속 트레이스는 기준 평면이 중단될 때 여전히 문제를 일으킬 수 있습니다. 그런 다음 반환 전류는 방사선을 증가시키거나 신호 왜곡을 일으킬 수 있는 다른 경로를 검색합니다. 나는 설계가 허용할 때마다 연속적인 기준 평면 옆에 고속 신호를 배치하는 것을 선호합니다. 신호의 레이어가 변경되면 신호의 반환 경로가 전환을 따를 수 있는지 확인합니다. 근처의 접지 비아는 해당 경로를 유지하는 데 도움이 될 수 있지만 올바른 솔루션은 스택업과 신호 유형에 따라 다릅니다. ### 시끄럽고 민감한 영역을 분리하십시오. 스위칭 조정기, 모터 드라이버, 클록 소스 및 고전류 경로는 센서, 오디오 회로, 안테나 및 아날로그 입력을 방해할 수 있습니다. 보드를 기능 영역으로 나눕니다. - 전원 입력 - 변환 및 조정 - 디지털 처리 - 고속 통신 - 아날로그 측정 - 무선 또는 RF - 커넥터 및 외부 인터페이스 영역을 빈 공간만으로 격리할 필요는 없습니다. 현재 경로, 참조 평면 및 복귀 경로에도 주의가 필요합니다. 예를 들어, 모터 드라이버 옆에 있는 아날로그 센서 라인은 원치 않는 소음을 수집할 수 있습니다. 센서 회로를 커넥터에 더 가깝게 이동하고, 트레이스를 줄이고, 적절한 필터링을 추가하고, 모터 반환 경로를 아날로그 영역에서 멀리 유지하는 것이 나중에 더 많은 구성 요소를 추가하는 것보다 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. ### 제어 임피던스 및 고속 라우팅 USB, 이더넷, PCIe, HDMI, LVDS 및 유사한 인터페이스에는 제어된 임피던스 및 매칭 라우팅이 필요할 수 있습니다. 정확한 목표는 인터페이스 사양, 스택업, 제조 공정에 따라 다릅니다. 확인 사항은 다음과 같습니다. - 트레이스 너비 및 간격 - 차동 쌍 간격 - 쌍 길이 균형 - 레이어 전환 - 비아 수 - 커넥터 실행 영역 - 참조 평면 연속성 길이 일치는 전기적 요구 사항을 지원해야 하며 불필요한 굽힘을 생성해서는 안 됩니다. 긴 구불구불한 흔적은 손실과 결합을 추가할 수 있습니다. 나는 타이밍 예산이 필요한 경우에만 매칭을 사용합니다. 고속 라우팅은 명확한 배치로 인한 이점도 있습니다. 커넥터, 보호 부품, 드라이버 및 수신기를 합리적인 경로를 따라 배열하면 트레이스가 더 짧고 깔끔하게 유지될 수 있습니다. 레이아웃이 모든 잘못된 구성 요소 위치를 복구할 수는 없습니다. ### 보드가 가득 차기 전에 열 경로를 계획하십시오. 열은 나중에 점검하는 것으로 처리되었기 때문에 레이아웃 문제가 되는 경우가 많습니다. 전원 구성 요소, 프로세서, LED 및 모터 드라이버에는 구리 영역, 열 비아, 공기 흐름 공간 또는 인클로저 연결이 필요할 수 있습니다. 다음 사항을 검토합니다. - 구성 요소 전력 손실 - 구리 영역 - 열 패드 설계 - 비아 크기 및 패턴 - 보드 두께 - 인클로저 접점 - 근처의 열에 민감한 부품 소형 전원 보드는 벤치에서 잘 작동하고 제품 하우징 내부에서 더 높은 온도를 나타낼 수 있습니다. 그 차이가 중요합니다. 공기 흐름, 장착 방향, 케이블 위치 및 주변 재료 모두 열 결과를 변경할 수 있습니다. 열 시뮬레이션은 검토를 지원할 수 있지만 여전히 설계를 프로토타입 측정과 비교합니다. 열전대, 적외선 카메라 또는 온도 센서는 회로도만으로는 예측하기 어려운 핫스팟을 드러낼 수 있습니다. ### 처음부터 제조를 위한 설계 PCB는 전기적으로 정확하더라도 여전히 생산 문제를 일으킬 수 있습니다. 작은 간격, 특이한 드릴 크기, 붐비는 테스트 지점, 배치하기 어려운 구성 요소로 인해 조립 작업이 증가하거나 수율이 감소할 수 있습니다. 선택한 제조 프로세스에 따라 설계를 확인합니다. - 최소 트레이스 및 공간 - 구멍 크기 - 비아 유형 - 솔더 마스크 간격 - 부품 간격 - 조립 방향 - 패널화 요구 사항 - 검사 액세스 - 테스트 지점 위치 또한 제조업체에 레이아웃이 잠기기 전에 스택업 및 특수 요구 사항을 검토하도록 요청합니다. 설치 공간이나 간격 규칙을 조금만 변경하면 나중에 보드를 개정하는 것을 방지할 수 있습니다. 혼합 기술 어셈블리의 경우 스루홀 커넥터, 미세 피치 IC, 대형 커패시터 및 열에 민감한 부품에는 다른 어셈블리 고려 사항이 필요할 수 있습니다. 그들의 위치는 납땜, 검사, 수리 및 테스트를 지원해야 합니다. ### 가치를 추가하는 경우 시뮬레이션과 검토를 사용하십시오. 시뮬레이션은 엔지니어링 판단을 대체하지 않습니다. 이는 가장 위험이 큰 영역에 판단을 집중하는 데 도움이 됩니다. 유용한 검사에는 다음이 포함될 수 있습니다. - 전원 무결성 - 신호 무결성 - 열 동작 - 전자기 호환성 - 전압 강하 - 전류 밀도 - 차동 쌍 성능 또한 구조화된 설계 검토도 사용합니다. 회로도 검토를 통해 전기 계획을 확인합니다. 배치 검토에서는 기능 및 서비스 액세스를 확인합니다. 라우팅 검토에서는 신호 경로, 평면 및 전력 루프를 확인합니다. 제조 검토에서는 제조 및 조립 제한 사항을 확인합니다. 이 단계별 프로세스를 통해 문제를 더 쉽게 추적할 수 있습니다. 모든 문제가 마지막에 나타나면 팀에 실제적인 옵션이 더 적은 경우가 많습니다. ### 명확한 테스트 계획으로 프로토타입 검증 프로토타입은 특정 질문에 답해야 합니다. 나는 그것을 단순한 합격 또는 불합격 샘플로 취급하지 않습니다. 테스트 계획에는 다음이 포함될 수 있습니다. - 입력 전압 변경 - 부하 단계 - 시작 및 종료 - 통신 안정성 - 센서 정확도 - 소음 수준 - 열 상승 - 보호 응답 - 장기간 작동 가벼운 부하로 실온에서 작동하는 보드는 아직 의도한 작동 범위에서 어떻게 작동하는지 보여주지 않았습니다. 테스트 조건, 장비, 펌웨어 버전 및 보드 개정판을 기록합니다. 이렇게 하면 나중에 변경 사항이 성능에 영향을 미칠 때 비교가 더 쉬워집니다. 또한 PCB 문제를 소프트웨어, 케이블, 커넥터 또는 인클로저 문제와 분리하는 데 도움이 됩니다. ### 디자인 검토를 제품 목표와 연결하세요. 큰 보드가 항상 더 나은 보드는 아닙니다. 작은 보드가 항상 더 똑똑한 보드는 아닙니다. 올바른 설계는 전기 성능, 제조 한계, 서비스 요구 사항, 비용 및 제품 환경의 균형을 유지합니다. 실용적인 질문을 드립니다. - 보드를 손상시키지 않고 테스트할 수 있습니까? - 기술자가 주요 부품을 교체할 수 있나요? - 커넥터에 쉽게 접근할 수 있습니까? - 비정상적인 조건에서도 전원 경로는 안전한가? - 제조업체가 선택한 구성요소를 소싱할 수 있습니까? - 레이아웃에 승인된 대체품을 위한 여지가 있습니까? - 예상되는 온도와 부하 조건에서 설계가 안정적으로 유지됩니까? 이러한 질문은 표준 설계 규칙 검사에서는 보이지 않는 위험을 노출시키는 경우가 많습니다. 전력, 레이아웃, 열 경로, 제조 및 테스트가 하나의 설계 작업으로 간주되면 복잡한 PCB 프로젝트를 더 쉽게 관리할 수 있습니다. 저는 명확한 전류 경로, 안정적인 기준면, 합리적인 배치, 실용적인 제조 규칙 및 측정 가능한 테스트 결과에 중점을 둡니다. 최고의 PCB 솔루션은 종이에 가장 많은 기능을 갖춘 솔루션이 아닙니다. 이는 제품의 실제 작동 조건을 지원하고 엔지니어링 팀에게 회로도에서 안정적인 조립까지 명확한 경로를 제공하는 것입니다. 업계 동향과 솔루션에 대해 더 자세히 알고 싶으십니까? lingchao에 문의하세요: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

1. IPC — 2023 — IPC-2221B 인쇄 기판 설계에 대한 일반 표준 2. Douglas G. Brooks 및 Johannes Adam — 2017 — 비아 및 추적 전류 및 온도에 대한 PCB 설계 가이드 3. Eric Bogatin — 2018 — 고속 디지털 시스템 설계 4. Henry W. Ott — 2009 — 전자기 호환성 엔지니어링 5. Ralph Morrison — 2016 — 접지 및 차폐 기술 6. Lee W. Ritchey — 2020 — 처음부터 고속 PCB 및 시스템 설계에 관한 실용 핸드북