고품질 PCB 설계를 위한 7가지 필수 요소

2017년 2월 17일

대부분의 전자 엔지니어(EE)에게 PCB 설계는 일상적인 업무입니다. 다년간의 PCB 설계 경험이 있더라도 고품질 PCB 설계를 만드는 것은 쉽지 않습니다. 많은 요소를 고려해야 합니다. 여기서는 품질 높은 PCB 설계를 위한 7가지 요소를 논의합니다.

고품질 PCB 설계를 위한 7가지 팁

EE나 초보자가 전자 애플리케이션용 고품질 PCB를 설계하고자 할 때 염두에 두어야 할 7가지 핵심 사항은 다음과 같습니다.

1. 보드 재료: 모든 PCB 설계 프로젝트의 초석입니다. PCB 제작에 필요한 재료를 이해해야 합니다.
   • PCB는 비전도성 고체 재료로 구성되며 구리로 적층되어 도전 표면을 만듭니다. 베이스 재료는 일반적으로 유리 강화 에폭시인 FR-4입니다. 이 재료는 저렴하고 난연성입니다.
   • RF 또는 고성능 회로의 경우 PTFE나 세라믹 베이스에 다양한 필러를 조합해 사용합니다.
2. PCB 스택업: PCB 스택업은 각 PCB가 가질 레이어 수를 의미합니다. 이를 통해 EE는 각 레이어에 필요한 임피던스를 파악할 수 있습니다. 적절한 레이어 수 추정은 엔지니어가 올바른 제조 공정을 결정하고 원하는 수율, 신뢰성을 달성하며 생산 비용을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
3. 구리 트레이스: 구리로 만든 트레이스는 PCB에서 가장 중요한 구성 요소입니다. 설계 시 이들의 특성과 한계를 이해하는 것이 매우 중요합니다. 구리 트레이스는 보통 베이스 재료 위에 놓인 단단한 금속 시트에서 일부 구리를 제거하여 만듭니다.
4. 비아 유형: 비아는 서로 다른 구성 요소 간 연결을 수립하는 데 도움을 주므로 모든 PCB에서 중요한 요소입니다. 알아야 할 비아 유형: 매립 비아, 관통 비아, 블라인드 비아, 마이크로 비아(적층, 다중, 단일 레이어). 최적의 PCB 설계에서는 비아를 최소화합니다. 또한 이 비아들의 전류 전달 능력을 이해해야 합니다.
5. 부품 선정: 모든 PCB 설계 프로젝트에서 가장 까다로운 단계입니다. 올바른 부품을 선택하면 오류를 최소화하고 설계된 PCB의 품질을 보장합니다. 시장에 수백만 개의 부품이 있으므로 다음 사항을 고려하세요.
   • 널리 사용되고 쉽게 구할 수 있는 부품을 선택하세요. 더 이상 생산되지 않는 부품은 피하세요.
   • 대량으로 판매되는 부품도 있으니 프로젝트 선정 시 주의하세요.
   • 모든 부품은 PCB에 부착하는 데 도움이 되는 패키지 유형으로 제공됩니다. 일부 부품은 여러 패키지로 제공되어 호환될 수 있습니다.
6. 설계 규칙: 위 모든 요구사항을 해결한 후 EE는 설계 규칙에 집중해야 합니다. 크로스토크 예산, 부품 배치, 레이어 할당, 비행 시간 분석, 제조 적합성 설계(DFM) 규칙 등에 대해 폭넓게 고려해야 합니다.
7. 신호 및 전원 무결성: 품질 좋은 PCB의 좋은 측면 중 하나로 간주됩니다. 신호 상승/하강 시간, 드라이브 강도, 트레이스 길이, 특성 임피던스 등 다양한 측면을 고려해야 합니다. 품질 성능을 보장하기 위해 레이아웃 전후로 신호 무결성(SI) 시뮬레이션을 수행합니다.

고성능 전자 회로는 큰 전류를 필요로 합니다. 따라서 전력 분배 네트워크의 AC 및 DC 성능을 고려해야 합니다.

위 목록은 숙련된 EE와 초보자 모두에게 좋은 출발점이 됩니다. 향후 블로그에서 이 중 일부를 더 다루고 PCB 조립 작업도 안내해 드리겠습니다.

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