PCB 회로 기판 설계의 기본 설계 흐름을 분석하기 위한 7가지 팁

PCB 회로 기판 설계의 기본 설계 흐름을 분석하기 위한 7가지 팁

PCB 회로 기판 디자이너는 기본적인 설계 흐름을 이해하는 것이 중요합니다. 이는 PCB를 구성할 구성 요소를 결정하는 데 도움이 됩니다. 또한 PCB 구성 요소가 전체 제품과 호환되는지 확인할 수 있습니다. PCB 설계 프로세스에는 다양한 이해관계자 간의 협업과 소통이 필요합니다. 일정과 예산을 수립하는 것도 중요합니다. 비용을 절감하는 한 가지 방법은 쉽게 구할 수 있는 부품을 사용하는 것입니다. 더 복잡하거나 틈새 부품을 선택하면 비용이 증가하고 리드 타임이 늘어날 수 있습니다. 부품의 배치도 단순성과 납땜성을 고려하여 고려해야 합니다.

디자인 흐름 분석

PCA 회로 기판 설계의 기본 설계 흐름을 분석하면 프로젝트에 가장 효과적인 기술을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다. PCB 제작에 관련된 기본 단계를 이해하면 프로세스를 최적화하고 시간, 비용, 노력을 절약할 수 있습니다. 고급 EDA 툴을 사용하면 수동 배치의 번거로움 없이 PCB를 제작할 수 있습니다. 그러면 더 중요한 2차 문제에 집중할 수 있습니다.

최적의 부품을 결정한 후, PCB 설계 흐름의 다음 단계는 PCB의 레이아웃을 계획하는 것입니다. 보드 레이아웃은 CAD 환경 내에서 EDA 툴을 사용하여 수행됩니다. 구성 요소의 기호는 구성 요소의 물리적 치수를 사용하여 표시되므로 PCB를 더 쉽게 설계할 수 있습니다. 설계가 완료되면 보드를 거버 형식으로 내보낼 수 있습니다.
올바른 구성 요소 선택

PCB 회로 기판에 적합한 부품을 선택하면 수명과 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 수리 작업도 덜 필요합니다. 회로 차단기, 소프트웨어 제어, 올바른 크기의 소산 장치를 사용하는 것은 PCB의 수명을 개선하는 몇 가지 팁입니다. 또한 올바른 PCB 구성 요소를 선택하면 제품의 전반적인 성능이 향상됩니다.

먼저 구성 요소의 가용성을 확인합니다. 회로 기판을 설계할 때 부품을 구할 수 없는 경우 대체 부품을 주문하는 것을 고려해야 합니다. 이렇게 하면 조립 지연을 방지하는 데 도움이 됩니다. 대체 부품 구매의 또 다른 장점은 회로도나 레이아웃을 변경할 필요가 없다는 것입니다.

병렬 추적 방지

병렬 트레이스는 신호 무결성에 문제를 일으킬 수 있습니다. 인접한 신호 간에 누화가 발생할 수 있으며 PCB를 제작한 후에는 수정하기 어렵습니다. 이러한 문제를 최소화하려면 병렬 트레이스를 서로 직각으로 유지해야 합니다. 이 설계 전략은 또한 보드 고장을 일으킬 수 있는 요인인 상호 인덕턴스 및 커패시턴스의 영향을 줄입니다.

병렬 트레이스가 서로 너무 가까우면 신호가 단락될 가능성이 있습니다. 또한 트레이스가 너무 넓으면 PCB에 필요한 공간과 필요한 레이어 수가 늘어날 수 있습니다. 이로 인해 보드의 크기와 비용이 증가할 수 있습니다.

구성 요소 값이 더 높거나 낮은 구성 요소 선택

PCB 회로 기판을 설계하려면 제품의 설계 및 성능 요구 사항을 충족하는 올바른 구성 요소를 선택해야 합니다. 올바른 부품을 선택하면 최종 제품의 수명이 길어지고 수리 횟수가 줄어듭니다. 올바른 구성 요소를 선택하려면 엔지니어는 PCB 구성 요소의 가격, 성능 및 품질을 고려해야 합니다. 내구성이 뛰어나고 효과적인 고품질 부품을 선택하면 제품의 전체 비용을 절감할 수 있습니다.

회로를 설계할 때 부품 값이 높거나 낮은 부품을 선택하는 것이 중요합니다. 이는 회로 설계에 과도한 지출을 피하기 위해 중요합니다. 이상적인 구성 요소는 더 저렴한 가격에 제공되거나 찾기 어려울 수 있습니다. 최종 결정을 내리기 전에 가용성과 가격을 확인하는 것이 가장 좋습니다.

적합한 패키지 크기 선택

프로젝트에 인쇄 회로 기판을 사용할 계획이라면 적절한 패키지 크기를 선택해야 합니다. 성공적인 결과를 얻으려면 이 결정이 매우 중요합니다. 또한 제품 비용에도 영향을 미칩니다. 원하는 결과를 얻으려면 비용과 제품의 품질이 균형을 이루어야 합니다.

패키지 크기를 선택할 때는 최종 제품과 회로 기판의 기능을 고려해야 합니다. 요즘에는 회로 기판과 전자 제품의 크기가 점점 작아지고 있으므로 프로젝트에 맞는 올바른 패키지 크기를 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어 다층 회로 기판을 설계하려는 경우 레이어 수에 적합한 패키지 크기를 선택해야 합니다. 마찬가지로 여러 구성 요소를 사용하는 IC를 설계하는 경우 상호 연결의 밀도를 고려해야 합니다.

3 금속 코어 PCB용 기본 재료

3 금속 코어 PCB용 기본 재료

금속 코어 PCB의 기본 아이디어는 단락을 일으킬 수 있는 도금된 스루홀을 없애는 것입니다. THT를 사용하는 표면 실장 부품도 이러한 유형의 PCB에는 허용되지 않습니다. 대신, 구리 레이어는 블라인드 비아와 매립 비아를 통해 상호 연결됩니다.

다층 MCPCB

많은 열에 노출될 제품을 개발하는 경우 금속 코어 PCB는 열을 차단할 수 있는 좋은 방법입니다. 그러나 이러한 유형의 PCB도 신중한 열 관리가 필요합니다. 애플리케이션에 완벽하게 적합한 MCPCB를 만들려면 PCB 설계 및 제조 프로세스에 대한 확실한 이해가 필요합니다. 이 기사는 MCPCB 설계의 기본 사항과 완벽한 다층 PCB를 제작하는 방법을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

제조 공정의 첫 번째 단계는 전자 설계 자동화 소프트웨어에서 다층 PCB 설계 및 출력을 생성하는 것입니다. 디자인을 만들었으면 다음 단계인 MCPCB 사본 인쇄로 넘어갈 수 있습니다. MCPCB를 깨끗한 표면에 인쇄해야 합니다. 기판을 인쇄한 후에는 화학 물질을 사용하여 표면에서 과도한 구리를 제거할 수 있습니다. 깔끔한 정렬로 선을 펀칭해야 합니다.

알루미늄 MCPCB

알루미늄 MCPCB는 PCB 기본 재료로 널리 사용됩니다. 이 소재는 열전도율이 우수하고 열 방출이 뛰어납니다. 또한 구리보다 상대적으로 저렴합니다. 그러나 필요에 맞는 올바른 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 대부분의 전자제품 매장에서 알루미늄 MCPCB를 찾을 수 있습니다.

알루미늄은 종종 평면 MCPCB를 생산하는 데 사용됩니다. 이 소재는 또한 매우 다재다능하며 구부릴 수 있는 MCPCB에 사용할 수 있습니다. 또한 자동차에서 오디오 장비에 이르기까지 다양한 응용 분야에도 사용됩니다. 또한 열 전도성이 뛰어나 고전력 애플리케이션에 탁월한 선택입니다.

알루미늄 MCPCB의 또 다른 장점은 고온에 대한 복원력이 뛰어나다는 점입니다. 이 소재는 최대 섭씨 140도의 열을 견딜 수 있습니다. 이 소재는 140°C의 높은 온도를 견딜 수 있지만 치수는 약 2.5-3%까지 확장됩니다. 구리 기반 MCPCB는 알루미늄 기반보다 가격이 비싸지만, 신뢰성과 내구성이 더 뛰어납니다. 또한 구리 기반 MCPCB는 모든 MCPCB 기본 재료 중에서 최고의 열 전도성을 제공합니다.

구리 MCPCB

구리 MCPCB는 여러 층의 구리로 구성된 전기 회로 기판입니다. 열전도율과 전기를 분리해야 하는 고온 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 이 유형의 기판은 자동차, 오디오 장비 및 전원 공급 장치에도 사용됩니다. 구리 MCPCB는 열전기 분리 기술을 사용하여 제조됩니다.

MCPCB의 금속층은 열 전도성이 있으므로 큰 실장 구멍을 뚫어야 합니다. 이는 제조 공정 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 단층 MCPCB는 무전해 구리 증착이 필요하지 않으므로 이중 또는 삼중 기판보다 짧은 시간에 만들 수 있습니다. 단층 MCPCB는 FR4 PCB와 동일한 공정을 사용하여 만들 수 있습니다. 반면, 내부에 알루미늄이 있는 2레이어 PTH 보드는 사전 드릴링과 절연 재료로 충진해야 합니다. 또한 도금된 스루홀을 형성하기 위해 다시 드릴링하는 단계가 필요합니다.

구리 MCPCB는 일반적으로 알루미늄 기반 PCB보다 비쌉니다. 하지만 알루미늄 기반 기판에 비해 열전도율과 내구성이 향상되는 등 많은 이점을 제공합니다.

알루미늄 유전체 MCPCB

알루미늄 PCB는 평평하고 그 사이에 얇은 전도성 유전체 층이 있습니다. 알루미늄 클래드 또는 알루미늄 베이스 PCB라고도 하는 이 PCB는 1970년대에 개발되었으며 이후 전자 기기에 널리 사용되었습니다. 이 보드는 향상된 열 전도성, 저렴한 비용, 유연성 등 표준 FR-4 구조에 비해 많은 장점이 있습니다.

MCPCB는 일반적으로 열 방출이 필요한 고온 전기 애플리케이션에 사용됩니다. 예를 들어 오디오 장비, 전원 공급 장치 및 자동차에 일반적으로 사용됩니다.

구리 유전체 MCPCB

유전체 층은 구리와 금속 층을 분리합니다. 이 층은 열을 방출하는 데 도움이 됩니다. 두께는 35um에서 350um까지 다양하며 1~10온스/ft2입니다. 또한 기판은 전체 기판을 덮는 솔더 마스크로 코팅되어 있습니다.

이 유형의 PCB에는 두 도체 층 사이에 구리 층이 있습니다. 또한 두 층 사이에 얇은 유전체 층이 있습니다. FR-4 유형 PCB 재료와 유사합니다. 그러나 유전체 층이 얇게 유지되어 금속판과의 거리가 줄어듭니다.

이 유형의 PCB는 대량의 열을 발생시키는 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 열을 발산하는 전도성 코어가 있기 때문에 특히 전력 전자 장치에 적합합니다. 또한 두께가 두껍기 때문에 더 작은 조각으로 자르기가 어렵습니다. 이 소재는 매우 견고하여 회로 기판이 고온에 노출되는 애플리케이션에 더 적합한 선택입니다.

정전기가 무엇인가요?

정전기가 무엇인가요?

정전기는 재료 표면의 전하 불균형을 말합니다. 정전기는 두 물체 사이 또는 재료 내에서 발생할 수 있습니다. 이 불균형은 전하가 방전 또는 전류에 의해 이동될 때까지 유지됩니다. 정전기는 실용적인 목적으로 복사, 공기 필터 및 기타 여러 응용 분야에서 사용됩니다.

정전기는 재료 표면의 전하 불균형입니다.

정전기는 생산 공정에 심각한 장애를 일으킬 수 있는 현상입니다. 무엇보다도 재료가 서로 달라붙어 기계 부품이 손상될 수 있습니다. 정전기는 감전을 일으킬 수 있기 때문에 작업자에게 특히 문제가 됩니다. 또한 전하가 먼지를 끌어당기고 특히 폭발 위험 구역에서는 스파크가 발생할 수도 있습니다.

정전기는 물질의 표면에서 음전하와 양전하가 불균형할 때 발생합니다. 비전도성 절연체의 경우, 이러한 불균형은 재료의 분자 구조가 불균형할 때 발생합니다. 일반적으로 원자는 같은 양의 양전하와 음전하를 가지고 있습니다. 따라서 균형 잡힌 원자는 핵에 음전하가 있고 전자에 양전하가 있습니다. 반대로 불균형 원자는 전자보다 양전하가 더 많아서 전체 전하가 음전하를 띠게 됩니다.
두 물체 사이의 마찰로 인해 발생합니다.

정전기는 두 물체 사이의 하전 입자의 상호 작용으로 인해 발생하는 전기 흐름의 한 형태입니다. 정전기는 한 물체가 다른 물체와 마찰하여 두 물체 사이에 마찰을 일으킬 때 발생합니다. 물체 표면의 입자는 마찰로 인한 에너지를 흡수하여 전하를 띠게 됩니다. 전하가 충분히 축적되면 전하를 방전합니다. 이 효과는 수 마이크로초 동안만 지속되는 짧은 전류입니다.

전하를 만들려면 풍선을 머리에 문지르거나 카펫 위를 발로 끌거나 매끄러운 표면을 가로질러 풍선을 드래그하세요. 물체가 더 많이 접촉할수록 전하가 더 빨리 이동합니다. 하지만 습한 날씨에는 정전기가 발생하기 어려우므로 시원하고 맑고 건조한 날을 선택하여 시도해 보세요.

복사에 사용됩니다.

복사 시 정전기는 한 종이에서 다른 종이로 정보를 전송하는 데 사용됩니다. 정전기는 복사기 또는 레이저 프린터라는 장치에서 생성됩니다. 이 장치는 정전기 패턴을 생성하여 토너라는 분말 잉크를 끌어당깁니다. 그런 다음 토너는 퓨징이라는 과정을 통해 용지와 결합합니다.

복사기가 특수 드럼에 문서를 복사할 때 정전기가 발생합니다. 드럼은 풍선처럼 작동하여 문서에 있는 토너 입자를 끌어당깁니다. 이 드럼에는 빛에 노출되면 전도도가 변하는 금속인 셀레늄이 포함되어 있습니다. 이러한 전도도 변화 덕분에 복사기가 드럼으로 이미지를 전송할 수 있습니다.

공기 필터에 사용됩니다.

정전기는 공기 중의 특정 입자에 의해 생성되는 전하를 말합니다. 정전기를 사용하여 작동하는 공기 필터는 집먼지 진드기나 애완동물의 비듬과 같은 작은 입자를 포집하는 데 매우 효과적입니다. 그러나 정전기 공기 필터는 큰 입자를 포집하는 데는 적합하지 않습니다.

정전기식 공기 필터에는 공기 중 입자를 충전하여 집진판으로 끌어당기는 전선이 포함되어 있습니다. 이 필터는 저렴하고 재사용이 가능하지만 먼지 코팅에 문제가 있습니다.

페인트 스프레이에 사용됩니다.

정전기는 정전기를 이용해 페인트를 균일하고 빠르게 도포하는 페인트 스프레이의 원리입니다. 페인트 방울은 양전하를 띠고 스프레이 노즐을 떠나는데, 이 방울이 서로 밀어내면서 미스트로 퍼집니다. 페인트가 하전되어 있기 때문에 접촉하는 표면에 잘 달라붙기 때문에 작은 물체에 페인트를 칠하는 데 효율적인 방법입니다. 또한 적은 양의 페인트를 사용하면서도 균일하고 균일한 마감을 구현할 수 있습니다.

정전기는 공장의 오염 제어 장비인 전기 집진기에도 사용됩니다. 이러한 기계는 입자상 물질에 정전하를 부여하여 반대 전하의 전극으로 끌어당겨 대기 중으로 유해 물질이 배출되는 것을 방지합니다. 정전기는 페인트 스프레이에도 사용되며 자동차를 포함한 많은 제품에 사용됩니다. 이 방식은 페인트 대상물에 달라붙는 미세한 페인트 안개를 생성합니다.

극장에서 사용

정전기는 전기 스파크의 매우 중요한 원천이며 극장을 운영할 때 전도성 환경을 조성하는 데 사용됩니다. 극장의 바닥은 전기 전도성 소재로 만들어지지만 감전 위험이 높아지므로 너무 전도성이 강해서는 안 됩니다. 극장의 모든 기구와 테이블에도 전도성 바퀴와 지지대가 있어야 합니다. 직원들은 정전기 방지 고무 밑창을 착용하고 정전기 방지 기능이 있는 소재의 옷을 입어야 합니다. 플라스틱 옷보다는 면 소재의 옷을 선호합니다.

먼지 테스트에 사용

정전기는 하전된 입자가 서로 접촉할 때 발생하는 현상입니다. 같은 전하를 가진 입자는 서로 끌어당기고, 반대 전하를 가진 입자는 서로 밀어냅니다. 이 현상은 먼지 테스트, 복사, 정전기 집진기, 대기 오염 제어 등에 사용됩니다.

정전기는 서로 다른 두 물질이 접촉할 때 발생합니다. 파이프를 통한 액체의 흐름과 먼지 입자가 처리 장비에 미치는 영향을 포함하여 많은 일반적인 처리 작업에서 정전기가 발생합니다. 이 테스트를 사용하여 폭발성 먼지나 분말이 폭발할 가능성이 있는지 여부를 판단하는 것은 중요한 안전 예방 조치입니다.

다층 PCB 스택업 계획 방법

다층 PCB 스택업 계획 방법

다층 PCB를 설계할 때는 다음 요소를 고려해야 합니다. 레이어 3 신호의 기준면은 일반적으로 레이어 2와 5에 위치합니다. 레이어 4에서 라우팅되는 신호는 이러한 레퍼런스 플레인을 사용합니다. 기준면이 신호 레이어에서 멀리 떨어진 레이어에 있는 경우 와이드 트레이스를 사용해야 합니다. 이러한 유형의 추적은 레이어의 공통 임피던스가 50O 이상인 경우에만 가능합니다.

레이어 스택 관리자 사용

다층 PCB 스택업을 만들기 전에 먼저 어떤 유형의 기술을 사용할지 결정해야 합니다. 이를 통해 필요한 레이어 수와 각 레이어의 레이아웃을 결정할 수 있습니다. 그런 다음 소프트웨어 또는 컴퓨터 지원 설계를 사용하여 회로도를 만들어야 합니다. 이렇게 하면 레이아웃을 테스트하고 제대로 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 다음 단계는 연결 유형을 포함하여 각 구성 요소를 배치하는 방법을 결정하는 것입니다.

PCB에 레이어가 많을수록 좋습니다. 레이어가 많을수록 에너지의 흐름이 증가하고 전자기 간섭이 줄어들기 때문입니다. 또한 레이어가 많으면 하나의 보드에 더 많은 전자 장치를 배치할 수 있습니다.

여러 개의 평면 사용

PCB 스택업 설계의 첫 번째 단계는 레이어 수를 결정하는 것입니다. 그런 다음 내부 레이어를 배치할 위치와 레이어 간에 신호를 분배하는 방법을 결정해야 합니다. 올바른 계획을 따르면 배선 및 생산 비용을 최소화할 수 있습니다.

신호 레이어는 접지면에 인접해야 합니다. 이렇게 하면 방사 및 접지 임피던스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 전력 및 매스 플레인도 함께 결합되어야 합니다. 이 목표를 달성하기 위해 다층 PCB 스택업의 가장 좋은 모드는 8층 스택업입니다. 그러나 애플리케이션의 필요에 따라 구성을 조정할 수 있습니다.

다층 PCB 스택업 설계에서 중요한 요소는 전력 및 신호 레이어의 배열입니다. 레이어의 순서는 보드의 루프에서 발생하는 방사선에 영향을 미칠 수 있으므로 매우 중요합니다. 따라서 레이어를 임의의 순서로 배열하지 않는 것이 중요합니다.

활과 비틀기

다층 PCB 스택업을 계획할 때는 대칭적인 구리 무게뿐만 아니라 보우와 트위스트를 고려하는 것이 중요합니다. 코어 두께와 프리프레그를 고려하는 것도 중요합니다. 이러한 설계 요소는 조립 중에 PCB가 움직일 수 있는 보우 앤 트위스트를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 대칭적인 레이어 스택업을 사용하면 이 문제를 방지할 수 있습니다.

다층 PCB의 레이아웃은 복잡한 작업이며 최종 설계의 안전을 보장하기 위해 신중한 접근이 필요합니다. 다층 PCB는 매우 뜨거워질 수 있으며 주변 회로의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 특정 온도 범위에 맞게 설계된 소재를 사용하는 것이 중요합니다. 또한 두께가 다른 비대칭 디자인은 휘어지거나 뒤틀리기 쉽습니다. 가장 좋은 방법은 설계의 기능, 제조 공정 및 배포를 기반으로 다층 PCB 스택업을 계획하는 것입니다.

Calculating differential impedance

When planning multilayer PCB stackups, it is necessary to calculate the differential impedance of the tracks on each layer of the PCB. This is a crucial step in the process because the wrong calculation can lead to inaccurate results. The IPC-A-600G standard defines the etch factor as the ratio of the thickness (t) to half the difference between W1 and W2. After determining the desired impedance of the circuit boards, the next step is to calculate the etch factor of each layer.

The first step is to determine the reference plane. This plane must be connected to the ground plane. The bottom layer should have a reference power plane and a ground plane. The top layer should contain a primary high-speed routing layer.

Managing a good stackup

The process of multilayer PCB design is both an art and a science. It involves layer placement and spacing, as well as the routing of vias between layers. It also involves the arrangement of power/ground plane pairs. The stackup must be able to support the design requirements of the manufacturer.

A good multilayer PCB design software should have features that can help you manage a multilayer stackup. It should have tools for defining board size, capturing schematics, placing components, routing traces, and managing component data. It should also support a large variety of material types and include customizable via options.

A good multilayer PCB stackup should also include a balanced ground plane after every signal layer. Managing a good multilayer PCB stackup can help you achieve excellent signal integrity and EMC performance. However, it is important to remember that every additional layer will raise the manufacturing cost and design requirements. However, if you’re working with an experienced PCB manufacturer, this trade-off can be worth it.