엔지니어 친화적인 PCB 레이아웃 가이드라인

PCB 제조 공정의 예비 단계로서, PCB 레이아웃은 품질이 본질적으로 PCB 라우팅의 품질을 결정하기 때문에 PCB 설계에서 가장 중요한 단계 중 하나이며, 이는 PCB의 최종 신뢰성과 기능에 더욱 영향을 미칩니다. 따라서 합리적인 PCB 레이아웃이 고품질 PCB 기판을 위한 길을 열어준다는 결론을 내릴 수 있습니다. 그러나 불합리한 PCB 레이아웃은 기능 및 신뢰성 측면에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 잘 설계된 PCB 레이아웃은 PCB 표면의 공간을 절약할 뿐만 아니라 회로의 성능을 보장하는 더 많은 편의성을 제공합니다.

PCB 레이아웃은 주로 대화형 레이아웃과 자동 레이아웃의 두 가지 유형으로 제공됩니다. 일반적으로 자동 레이아웃은 대화형 레이아웃에 의해 수행되는 조정을 기반으로 하는 프레임워크를 설명합니다. PCB 레이아웃 동안 라우팅의 특정 상황에 따라 게이트 회로에 재배포를 구현할 수 있습니다. 두 개의 게이트 회로가 교환되어 라우팅에 가장 사용자 친화적인 최적의 레이아웃이 됩니다.

PCB 레이아웃이 완료된 후 일부 정보는 PCB 설계 파일 또는 회로도에 레이블을 지정하여 PCB의 관련 정보 또는 데이터가 회로도에 표시된 것과 일치하도록 할 수 있습니다. 결과적으로 PCB 설계의 프로파일링 및 수정 모두에서 동기식 변경이 유지될 수 있습니다. 또한, 아날로그 데이터에 대한 업데이트가 이루어지며 전기적 성능 및 기능에 대한 보드 레벨 검증이 구현될 수 있습니다.

PCB 레이아웃의 기본 규칙

기본적으로 PCB 레이아웃은 두 가지 기본 규칙을 따라야 합니다.
1). PCB 레이아웃은 고품질을 보장해야 합니다.
2). PCB 레이아웃은 외관상 깔끔하고 명확해야 구성 요소가 기판 표면에 고르게 놓일 수 있습니다.

위에서 언급한 두 가지 측면에서 만족스러운 성능을 발휘하면 완벽한 제품이라고 할 수 있습니다.

PCB 레이아웃의 실제 지침

지침 #1. 루프는 가능한 한 짧아야 합니다.

루프, 특히 고주파수 루프는 가능한 한 짧아야 합니다. 작은 루프는 일반적으로 인덕턴스와 저항이 낮고 외부 소스에서 파생되거나 노드에서 전송되는 노드에 결합된 신호 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 루프가 접지면에 있으면 인덕턴스를 낮출 수 있습니다. 또한 연산 증폭기 회로의 루프를 최대한 짧게 유지하여 회로에 결합된 노이즈를 방지할 수 있습니다.

지침 #2. 열 비아는 적절하게 위치해야 합니다.

비아는 PCB의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 열을 전달하는데, 이는 보드가 섀시의 방열판에 장착될 때 특히 유용합니다. 이러한 조건에서 섀시는 열을 더욱 발산합니다. 큰 비아는 열 소산 효율에서 작은 비아보다 더 나은 성능을 보입니다. 다중 비아는 열 방출 측면에서 단일 비아보다 더 효율적으로 작동하고 구성 요소의 작동 온도를 낮춥니다. 낮은 작동 온도는 더 높은 신뢰성으로 이어집니다.

지침 #3. 크기와 개수를 통해 합리적으로 정렬해야 합니다.

비아에는 인덕턴스와 저항이 모두 있습니다. PCB 보드의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 라우팅을 계획하고 상대적으로 낮은 인덕턴스 또는 저항이 필요한 경우 여러 비아를 사용할 수 있습니다. 큰 비아는 저항이 낮습니다. 이 방법은 필터 커패시터와 고전류 노드가 접지에 연결되어 있을 때 특히 유용합니다.

지침 #4. 열에 민감한 부품에 주의하십시오.

열에 민감한 부품은 열을 발생시키는 부품과 멀리 떨어져 있어야 합니다. 열에 민감한 구성 요소에는 열전대 및 전해 커패시터가 포함됩니다. 열전대가 열원 근처에 있으면 온도 측정에 영향을 미칠 수 있습니다. 전해콘덴서는 열을 발생하는 부품 근처에 전해콘덴서가 있으면 수명이 단축됩니다. 발열 부품에는 다이오드, 인덕터, 다이오드, 브리지 정류기, MOSFET 및 저항이 포함될 수 있으며, 이들에 흐르는 전류에 따라 발생하는 열이 달라집니다.

지침 #5. 디커플링 커패시터는 주의 깊게 배치해야 합니다.

감결합 효율을 최대화하기 위해 감결합 커패시터는 IC 전원 또는 접지 핀 근처에 위치해야 합니다. 캐패시터를 멀리 배치하면 부유 캐패시턴스가 발생합니다. 인덕턴스를 줄일 수 있도록 커패시터 핀과 접지면 사이에 다중 비아를 배치해야 합니다.

지침 #6. 열 패드는 현명하게 위치해야 합니다.

열 패드 설정은 트레이스 또는 채우기와 구성 요소 핀 사이의 거리를 가능한 한 작게 만드는 것을 목표로 하므로 납땜에 유리합니다. 저항 감소에 관해서는 작은 연결이 짧습니다. 구성 요소 핀의 열 패드가 적용되지 않으면 구성 요소의 온도가 낮아집니다. 더 나은 열 연결은 열 발산에 도움이 되는 트레이스 또는 채우기 연결을 사용할 수 있습니다. 그러나 납땜이나 납땜 제거가 더 어렵습니다.

지침 #7. 디지털 및 노이즈 트레이스는 아날로그 회로에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

병렬 트레이스 또는 컨덕터는 커패시턴스를 생성할 수 있습니다. 신호는 트레이스가 서로 너무 가까이 있을 때 회로에서 결합되는 경향이 있으며, 이는 상대적으로 높은 주파수에서 특히 그렇습니다. 고주파수 및 노이즈 트레이스는 노이즈에 의해 방해받고 싶지 않은 트레이스와 멀리 떨어져 있어야 합니다.

지침 #8. 트레이스와 마운팅 비아 사이의 거리를 적절하게 배치해야 합니다.

감전 위험을 방지하기 위해 구리 트레이스 또는 충진 및 장착 비아 사이에 충분한 공간을 유지해야 합니다. 솔더 마스크는 신뢰할 수 있는 인덕터가 아니므로 구리와 장착 하드웨어 사이에도 충분한 거리를 유지해야 합니다.

지침 #9. PCB 레이아웃에서 접지에 주의를 기울이지 않으면 접지가 위험할 수 있습니다.

접지는 이상적인 도체가 아니므로 조용한 신호에서 노이즈 접지를 멀리 배치할 때 주의해야 합니다. 접지 트레이스는 흐르는 전류를 전달할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 신호 트레이스 아래에 접지면을 배치하면 이상적인 조건인 트레이스 임피던스를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

지침 #10. PCB 보드는 방열판으로 간주되어야 합니다.

표면 실장 부품 주위에 더 많은 구리를 배치해야 열을 발산하기 위해 추가 표면적이 제공될 수 있으며, 이는 더 높은 효율을 가져오는 방법입니다. 일부 구성 요소의 데이터시트에도 유사한 지침이 언급되어 있습니다.

PCB 레이아웃 추가 팁

PCB 레이아웃이 완료되면 다음 단계로 진행하기 전에 다음 팁을 기반으로 PCB 레이아웃을 주의 깊게 검토하십시오.
1). 기판 크기가 회로도 또는 PCB 제조 기술 요구 사항에 표시된 것과 호환되는지, 기준 표시가 있는지 확인해야 합니다.
2). 구성요소는 2차원 공간과 3차원 공간에서 충돌이 없도록 보장되어야 합니다.
3). 모든 구성 요소가 깔끔하고 고르게 분포되어 있는지 확인해야 합니다.
4). 후속 교체가 필요한 구성 요소는 교체 또는 수정이 가능한지 검사해야 합니다.
5). 열에 민감한 부품과 발열 부품 사이에 충분한 거리를 유지했습니다.
6). 조정 가능한 구성 요소는 편리하게 조정되도록 보장되어야 합니다.
7). 열 발산 영역에는 방열판이 있어야 하며 공기 흐름이 원활해야 합니다.
8). 신호 흐름은 원활해야 하고 상호 연결은 가능한 한 짧아야 합니다.

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