산업기술
산업 제조
이동:
인쇄 회로 기판의 레이아웃을 설계하는 것은 안정적이고 비용 효율적인 기판을 만드는 데 중요합니다. 회로 설계와 부품 선택도 필수적이지만 항상 PCB 레이아웃을 위한 충분한 시간을 확보해야 합니다. 특히 오늘날의 보드가 점점 더 복잡해지고 작고 가벼워지고 있기 때문에 최적의 PCB 레이아웃 설계를 결정하는 데 많은 노력이 필요합니다. 플렉시블 PCB의 인기가 높아짐에 따라 프로세스도 복잡해졌습니다.
중요한 PCB 레이아웃 고려 사항을 고려하지 않으면 현실 세계와 잘 맞지 않는 디자인으로 끝날 수 있습니다. 부적절한 레이아웃은 전자기 간섭, 보드 양쪽에 있는 구성 요소의 충돌, 제한된 보드 기능 및 전체 보드 오류와 같은 여러 문제를 초래할 수 있습니다. 또한 처음부터 레이아웃을 올바르게 지정하지 않으면 다시 작업해야 하므로 제조 지연과 추가 비용이 발생할 수 있습니다.
그렇다면 염두에 두어야 할 PCB 레이아웃 설계 규칙과 고려 사항은 무엇입니까? PCB 레이아웃 설계 단계를 살펴보고 각 단계에 대한 몇 가지 핵심 고려 사항을 식별해 보겠습니다. 물론 염두에 두어야 할 다른 고려 사항이 있을 수 있지만 이것들은 PCB 레이아웃 설계에서 알아야 할 가장 중요한 측면 중 일부입니다.
PCB 설계는 PCB가 필요하다는 것을 알게 된 순간부터 최종 생산에 이르기까지 인쇄 회로 기판 생산 공정의 모든 단계에서 중요한 역할을 합니다. 기본 디자인 프로세스에는 6단계가 포함됩니다.
PCB의 필요성을 식별한 후 다음 단계는 보드의 최종 개념을 결정하는 것입니다. 이 초기 단계에는 PCB가 갖고 수행할 기능, 기능, 다른 회로와의 상호 연결, 최종 제품에서의 배치 및 대략적인 치수를 정의하는 것이 포함됩니다. 또한 보드가 작동할 대략적인 온도 범위와 기타 환경 문제를 고려하십시오.
다음 단계는 최종 개념을 기반으로 회로도를 그리는 것입니다. 이 다이어그램에는 보드의 전기 구성 요소가 적절하게 작동하는 데 필요한 모든 정보와 구성 요소 이름, 값, 정격 및 제조업체 부품 번호와 같은 세부 정보가 포함되어 있습니다.
회로도를 생성하는 동안 BOM을 생성하게 됩니다. 이 BOM에는 PCB에 필요한 모든 구성 요소에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 이 두 문서를 항상 최신 상태로 유지하십시오.
다음으로 PCB의 최종 치수를 설명하는 도면인 보드 레벨 블록 다이어그램을 완성합니다. 각 블록에 지정된 영역, 전기적 이유로 또는 제약으로 인해 연결된 구성 요소 섹션을 표시합니다. 관련 구성 요소를 함께 유지하면 추적을 짧게 유지할 수 있습니다.
다음 단계는 보드에서 각 요소를 배치할 위치를 결정하는 부품 배치입니다. 종종 부품 배치를 수정하는 여러 라운드를 거칠 수 있습니다.
다음으로, 회로에 대한 라우팅 및 라우팅 우선순위를 결정하십시오.
설계를 완료한 후에는 일련의 테스트를 수행하여 모든 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다. 하면 디자인이 완료된 것입니다. 그렇지 않으면 조정이 필요한 단계로 돌아갑니다.
PCB를 만들면서 수많은 문서를 개발하게 됩니다. 이러한 문서에는 다음이 포함됩니다.
PCB 레이아웃 및 디자인과 관련하여 고려해야 할 사항이 많습니다. 일부 고려 사항은 전체 프로세스에 적용되지만 일부는 특정 단계에만 적용됩니다. 다음은 명심해야 할 7가지 관련 요소입니다.
무료 견적 요청
가장 먼저 살펴봐야 하는 제약 조건은 베어 보드와 관련된 제약 조건입니다. 이러한 기본 제약 조건에는 보드의 크기와 모양이 포함됩니다.
회로를 위한 적절한 보드 영역이 있는지 확인해야 합니다. 최종 제품의 크기, 보드가 제공해야 하는 기능 및 기타 요소에 따라 보드의 크기가 결정됩니다. 전자 제품과 여기에 포함되는 회로 기판은 점점 더 작아지고 있습니다. 디자인 프로세스를 시작하기 전에 보드의 크기를 추정하십시오. 보다 단순한 디자인에 필요한 모든 기능을 위한 공간이 충분하지 않은 경우 다층 또는 고밀도 상호 연결(HDI) 디자인을 사용해야 할 수도 있습니다.
표준 PCB는 직사각형입니다. 이것은 압도적으로 PCB의 가장 일반적인 형태로 남아 있습니다. 그러나 다른 형태로 보드를 생성하는 것도 가능합니다. PCB 설계자는 크기 제약이나 불규칙한 모양의 제품 사용으로 인해 가장 자주 이 작업을 수행합니다.
또 다른 중요한 고려 사항은 필요한 레이어 수이며, 전력 수준과 설계 복잡성이 결정에 도움이 됩니다. 레이아웃 디자인 프로세스 초기에 필요한 개수를 파악하는 것이 가장 좋습니다. 더 많은 레이어를 추가하면 제작 비용이 증가할 수 있지만 더 많은 트랙을 포함할 수 있습니다. 고급 기능이 있는 더 복잡한 보드에 필요할 수 있습니다.
모든 고전류 경로에 대한 레이어 전환을 만들기 위해 최소 2개의 비아를 사용합니다. 레이어 전환에서 다중 비아를 사용하면 신뢰성이 향상되고 열전도율이 향상되며 유도 및 저항 손실이 줄어듭니다.
또한 보드를 생산하기 위해 사용하려는 제조 프로세스를 고려해야 합니다. 다른 방법에는 다른 제한 사항과 제약 조건이 있습니다. 보드의 제조 프로세스와 함께 작동하는 참조 구멍 또는 포인트를 사용해야 합니다. 구멍에 구성품이 없는지 항상 확인하십시오.
또한 보드 장착 방법을 염두에 두십시오. 접근 방식에 따라 보드의 다른 영역을 열어 두어야 할 수도 있습니다. 관통 구멍 및 표면 실장 구성 요소와 같은 여러 기술 유형을 사용하면 보드 비용이 증가할 수 있지만 경우에 따라 필요할 수 있습니다.
항상 제작자에게 확인하여 필요한 보드 유형을 생산할 수 있는 능력이 있는지 확인하십시오. 예를 들어 일부는 레이어가 많은 기판이나 유연한 디자인을 사용하는 기판을 제조하지 못할 수 있습니다.
레이아웃 단계에서 보드에 사용할 재료와 구성 요소를 고려하십시오. 먼저 원하는 항목에 액세스할 수 있는지 확인해야 합니다. 일부 재료와 부품은 찾기 힘든 반면, 다른 재료와 부품은 너무 비싸서 비용이 많이 듭니다. 다른 구성 요소와 재료는 다른 디자인 요구 사항과 함께 제공될 수도 있습니다.
시간을 내어 보드에 가장 적합한 재료와 구성 요소를 선택하고 해당 항목의 장점을 활용하여 보드를 설계했는지 확인하세요.
가장 기본적인 PCB 설계 지침 중 하나는 보드에 부품을 배치하는 순서와 관련이 있습니다. 권장되는 순서는 커넥터, 전원 회로, 정밀 회로, 중요 회로, 나머지 요소 순입니다. 전력 수준, 잡음 민감도, 생성 및 라우팅 기능도 회로의 라우팅 우선 순위에 영향을 미칩니다.
구성 요소를 배치할 때 서로 유사한 구성 요소를 같은 방향으로 배치하십시오. 이렇게 하면 납땜 프로세스를 보다 효율적으로 수행하고 도중에 실수가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.
도금된 스루홀 부품 뒤에 위치할 PCB의 솔더 쪽에 부품을 배치하지 마십시오.
구성 요소를 논리적으로 구성하면 필요한 조립 단계 수를 줄여 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있습니다. 모든 표면 실장 구성 요소를 보드의 한 면에 놓고 모든 관통 구멍 구성 요소를 상단에 배치하는 것을 목표로 하십시오.
위의 팁은 PCB 부품 배치에 중점을 두었습니다. 이러한 구성 요소가 원하는 대로 작동하려면 전원, 접지 및 신호 트레이스를 라우팅해야 합니다. 이 단계를 효율적으로 완료하면 보드가 제대로 작동하도록 신호가 안정적으로 이동할 수 있는 경로를 확보하는 데 도움이 됩니다. 다음은 명심해야 할 5가지 요소입니다.
기본적인 PCB 레이아웃 설계 규칙 중 하나는 전원 및 접지면을 보드 내부에 유지하는 것입니다. 또한 보드의 휘어짐과 뒤틀림을 방지하기 위해 중앙에 대칭이어야 합니다. 휘어지면 구성 요소가 제자리에서 벗어나 보드가 손상될 수 있습니다. 기타 권장 사항에는 각 전원에 커먼 레일 사용, 안정적이고 광범위한 추적이 있는지 확인하고 구성 요소를 연결하기 위해 데이지 체인을 생성하지 않는 것이 포함됩니다.
전원 회로의 고전압은 저전압 및 전류 제어 회로를 방해할 수 있습니다. 전원 접지 및 제어 접지 배치를 사용하여 이러한 간섭을 최소화할 수 있습니다. 각 전원 공급 단계에 대한 근거를 분리하여 유지하십시오. 일부를 함께 배치해야 하는 경우 공급 경로의 끝에 있는지 확인하십시오. 접지면이 보드의 중간 레이어에 있는 경우 전원 회로 간섭을 방지하기 위해 작은 임피던스 경로를 포함합니다.
또한 유사한 방식으로 디지털 및 아날로그 접지를 분리해야 합니다. 용량성 결합을 줄이기 위해 아날로그 라인이 아날로그 접지와 교차하도록 하십시오.
이 단계에는 회로도에 따라 신호 트레이스를 연결하는 작업도 포함됩니다. 당신은 항상 당신의 흔적이 가능한 한 짧고 직접적인 것을 원합니다. PCB의 한 면에 수평 트레이스 라우팅이 있는 경우 다른 쪽에 수직 트레이스를 배치합니다.
보드에는 전류가 다른 여러 개의 네트가 필요할 수 있으며, 이에 따라 필요한 네트 너비가 결정됩니다. 트레이스 너비 계산기를 사용하면 이 단계에 도움이 될 수 있습니다. 얇은 트랙은 너무 많은 전류만 전달할 수 있습니다. 0.010인치 또는 10mil 두께의 트랙은 약 1A의 전류만 흘릴 수 있는 반면, 250mil 두께의 트랙은 섭씨 30도의 온도 상승으로 15A를 전달할 수 있습니다.
또한 PCB 설계 프로세스 초기에 패드 및 구멍 치수를 결정해야 합니다. 패드와 구멍의 크기가 감소함에 따라 올바른 패드 대 구멍 크기 비율을 얻는 것이 더욱 중요해집니다. 비아홀로 작업할 때 특히 중요합니다. 베어 PCB 제조업체는 그들이 요구하는 표준 및 종횡비에 대한 지침을 제공할 수 있습니다.
또 다른 중요한 고려 사항은 PCB 패드의 모양입니다. PCB 풋프린트는 제조 공정에 따라 다를 수 있습니다. 예를 들어 웨이브 솔더링은 일반적으로 적외선 리플로 솔더링보다 더 큰 공간을 필요로 합니다.
PCB 레이아웃 설계는 신호 무결성을 보장하고 종종 무선 주파수 간섭 또는 전자기 간섭이라고 하는 간섭과 같은 전기적 문제를 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.
이러한 문제를 피하는 것은 추적을 라우팅하는 방법과 많은 관련이 있습니다. 신호 문제를 방지하려면 트랙을 서로 평행하게 실행하지 마십시오. 병렬 트랙은 더 많은 누화를 가지므로 PCB를 구축한 후에는 수정하기 어려운 다양한 문제를 일으킬 수 있습니다. 트랙이 서로 교차해야 하는 경우 올바른 각도로 교차해야 합니다. 이렇게 하면 라인 간의 커패시턴스와 상호 인덕턴스가 감소하여 차례로 누화가 감소합니다.
낮은 전자기 복사를 생성하는 반도체 부품을 사용하는 것도 신호 무결성에 도움이 될 수 있습니다. 때로는 다른 요구 사항에 따라 더 높은 전자기 발생을 가진 부품이 필요할 수도 있습니다.
PCB를 설계할 때 전자기 에너지를 방출할 수 있는 안테나와 높은 주파수를 전달하는 신호 및 접지 반환 라인의 큰 루프를 제거하십시오. 짧은 상호 연결 라인을 얻으려면 집적 회로를 신중하게 배치해야 합니다.
PCB 위에 가까운 접지 그리드를 배치하는 것은 리턴 라인이 신호 라인에 가깝도록 하는 데 도움이 되는 또 다른 필수 RF PCB 레이아웃 설계 지침입니다. 이것은 유효 안테나 영역을 비교적 작게 유지합니다. 다층 기판에서는 접지면을 사용하여 이를 달성할 수 있습니다.
열 문제는 설계 프로세스의 다양한 부분에 영향을 줄 수 있습니다. 더 큰 보드와 더 높은 구성 요소 밀도와 더 높은 처리 속도를 가진 보드는 더 많은 열 관련 문제가 있는 경향이 있습니다. 작은 보드의 경우 문제가 되지 않을 수 있지만 고급 보드의 경우 상당한 문제가 될 수 있습니다.
열 관련 문제를 방지하려면 열이 분산되도록 해야 합니다. 먼저 많은 열을 발생시키는 구성 요소를 식별합니다. 데이터 시트에서 각 구성 요소의 열 저항 등급을 찾을 수 있어야 합니다. 그런 다음 해당 구성 요소에서 열을 전환하기 위한 권장 지침을 따를 수 있습니다.
뜨거워질 수 있는 모든 구성 요소 주위에 충분한 공간을 두십시오. 더 많은 열을 생성할수록 더 많은 열을 식힐 필요가 있습니다. 중요한 구성 요소를 열원 근처에 두지 않는 것도 중요합니다.
이상적으로는 전체 보드의 작동 온도가 동일합니다. 열 전도성 평면을 사용하여 넓은 영역에 걸쳐 열을 발산합니다. 그러면 열 전달에 사용되는 표면적을 증가시켜 온도가 감소하는 속도가 빨라집니다.
보드에 대한 열 문제가 상당한 경우 구리 함량이 높은 다층 보드 및 어셈블리의 웨이브 솔더링에 중요한 냉각 팬, 방열판 및 열 릴리프를 포함해야 할 수 있습니다. 미세하게 분산된 고체 입자로 채워진 폴리머인 방열판 페이스트를 사용하여 방열판을 만들 수 있습니다. 스크린 또는 스텐실 인쇄를 사용하여 이 페이스트를 적용할 수 있습니다. 건조 또는 베이킹 과정을 거쳐 고정되어 방열판 역할을 합니다.
스루 홀 구성 요소에 열 릴리프를 사용하는 것이 항상 권장됩니다. 그러면 구성 요소 플레이트를 통해 방열판이 흡수되는 속도가 느려집니다. 일반적으로 비아 또는 홀이 접지 또는 전원 플레인에 연결될 때마다 열 완화 패턴을 사용하십시오. 또한 추가 지원을 제공하고 열 스트레스를 줄이기 위해 흔적과 패드가 만나는 곳에 눈물 방울을 사용할 수 있습니다.
PCB 설계 과정과 나머지 PCB 제조 과정 전반에 걸쳐 지속적으로 작업을 확인해야 합니다. 문제를 조기에 포착하면 영향을 최소화하고 문제 해결 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.
수행해야 하는 두 가지 일반적인 테스트는 전기 규칙 검사와 설계 규칙 검사입니다. 이 테스트는 직면할 수 있는 더 중요한 많은 문제를 해결하는 데 도움이 될 것입니다.
문제 없이 ERC 및 DRC 테스트를 통과할 수 있으면 모든 신호의 라우팅을 확인하고 보드를 회로도와 자세히 비교해야 합니다.
오늘날 대부분의 PCB 설계자는 고급 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어 시스템을 사용하여 PCB를 만듭니다. 마찬가지로 제조업체는 컴퓨터 지원 제조 소프트웨어를 사용합니다. 이러한 시스템을 사용하면 발생할 수 있는 많은 레이아웃 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 소프트웨어 시스템을 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다.
인쇄 회로 기판이 필요하십니까? Millennium Circuits Limited는 귀하의 방문 소스입니다. 우리는 프로젝트의 요구 사항을 확실히 충족할 다양한 PCB 기능을 보유하고 있으며 탁월한 고객 서비스를 제공하는 데 자부심을 느낍니다. 우리는 국내 및 해외 PCB 기능을 모두 제공하므로 다양한 금융 옵션과 빠른 처리 시간을 제공할 수 있습니다. 어떤 솔루션을 선택하든 최고 품질의 PCB 제품만 받을 수 있으므로 안심하셔도 됩니다.
PCB 서비스에 대한 자세한 내용과 이러한 서비스가 비즈니스에 어떻게 도움이 되는지 알아보려면 Gerber 파일을 포함하여 프로젝트 정보를 자세히 설명하여 견적을 요청하십시오. 또한 웹 사이트를 통해 무료 디자인 검사를 제공하여 디자인이 제조 준비가 되었는지 확인할 수 있습니다. MCL 및 당사의 다양한 기능에 대해 자세히 알아보려면 지금 문의하거나 견적을 요청하거나 당사 웹사이트를 계속 탐색하십시오.
무료 견적 요청
산업기술
PADS는 멘토 그래픽스가 개발한 PCB 설계 패키지입니다. 세 가지 트림 레벨(Standard, Standard Plus 및 Professional)로 제공되며 고급 상용 등급 소프트웨어 패키지로 간주됩니다. 신호 무결성 분석 기능, 고급 자동 라우터, 열 설계 고려 사항 분석 및 다양한 프로젝트 관리 기능 지원을 비롯한 여러 고급 기능이 있습니다. 세 가지 다른 버전의 PADS는 다른 기능을 가지고 있으며 다른 대상 사용자에 대해 설정되어 있습니다. 아래 표는 이들 간의 비교를 보여줍니다. 이 튜토리얼에서 PADS Stand
PCB에 적용되는 제조를 위한 가장 기본적인 형태의 디자인은 PCB 디자인 소프트웨어에서 디자인 룰과 디자인 룰 체크를 사용하는 것이다. 설계 규칙 검사(DRC)는 설계를 검토하여 PCB 제작자의 제조 능력을 준수하는지 확인하는 프로세스입니다. 일반적으로 설계자는 PCB 제작자가 제작사로부터 지원하는 가장 높은 허용 오차를 받고 이러한 허용 오차를 설계 프로그램에 로드한 다음 예상 설계에 대해 설계 규칙 테스트를 실행합니다. 설계 규칙 검사는 일반적으로 PCB 설계 소프트웨어에 통합되며 일반적으로 추가 서비스로 간주되지 않습니다.