레이아웃 및 구성 요소 배선의 기본 규칙

There are some basic rules that should be followed when designing a layout. These include keeping the power and ground planes within the board, avoiding cross-netting, and placing the most critical components first. You should also try to place ICs and large processors inside the board. By following these rules, you should have no trouble designing and creating a circuit board.

Avoid crossing nets

When wiring components together, you must avoid crossing nets. If there are vias, make sure they are far enough apart to avoid cross-netting. Another way to avoid crossing nets is to place one IC’s positive pin ahead of the other IC’s negative pin. This way, you’ll avoid crossing nets on the PCB.

Place large processors and ICs inside your board

Microprocessors, ICs, and other large electronic components are the heart of most circuits. They are ubiquitous and can be found on nearly every circuit board. They can be simple devices with just a few transistors or complex devices with millions or even billions of transistors. There are many types of ICs available, including 8-bit microcontrollers, 64-bit microprocessors, and advanced packages.

Avoid placing vias on power and ground planes

Placing vias on power and ground planes creates voids, which can create hot spots in the circuit. For this reason, it is best to keep signal lines away from these planes. A general rule of thumb is to place vias 15 mils apart. In addition, when placing signal lines, ensure there are 1350 bends per via.

In a typical PCB power distribution system, power and ground planes are located on the outer layers. These layers are characterized by their low inductance and high capacitance. In high-speed digital systems, switching noise can result. To mitigate this, use thermal relief pads to make electrical connections.

Avoid placing vias on traces

When wiring components, it is important to avoid placing vias on traces. Vias are holes drilled in the board through which thin copper wires pass and are soldered on both sides. Ideally, vias should be placed at least one-eighth wavelength away from the traces. This practice will decrease the operating temperature of the IC and make the design more reliable.

Vias are very useful in moving signals from one layer to another. Unlike traces that run from layer to layer, they are also easy to identify if any design changes are needed. Vias are the jack-of-all-trades of a PCB layout, providing electrical connectivity between layers. Additionally, they serve as an effective tool in transferring heat from one side of the board to the other.

PCB 설계에서 솔더 페이스트 결핍의 3대 원인 및 대책

PCB 설계에서 솔더 페이스트 결핍의 원인과 대책에는 여러 가지가 있습니다. 여기에는 차가운 납땜 접합부, 부정확한 배치, 납땜 중 너무 많은 열, 화학 물질 누출 등이 포함됩니다. 다음은 가장 일반적인 원인과 해결 방법 몇 가지입니다.

Cold solder joints

In order to avoid the formation of cold solder joints, PCB designers must design the PCB in such a way that all of the components are placed in similar orientations and have good component footprints. This helps to avoid problems with thermal imbalances and asymmetry in solder joints. Also, it is important to design PCBs in such a way that each component is positioned on a D-shaped pad. It is also important to avoid the use of tall components since they create cold zones in the PCB design. Moreover, components near the edge of the board are more likely to get hotter than those in the center.

A faulty solder joint can be a result of a variety of factors, including the lack of flux or a poorly bonded joint. A clean work area is essential for good solder joint quality. It is also important to re-tin the soldering tip to prevent oxidation.

화학 물질 누출

If you are a designer of PCBs, you may be interested in learning how to avoid chemical leakage. This problem is caused by solder balls, which appear as small spheres of solder that adhere to the surface of a PCB’s laminate, resist, or conductor. Due to the heat generated, the moisture near the through holes in a PCB can turn to steam and extrude the solder.

Solder bridging is another problem caused by a deficiency of solder paste. When solder cannot separate from a lead before solidifying, it forms a short circuit. While the shorts are often invisible, they can wreak havoc on a component. Several factors can cause this problem, including the number of pins on a PCB, the distance between them, and the reflow oven’s setting. In some cases, a change in materials can also cause solder bridging.

Too much heat during soldering

Solder paste can be prone to deformities when it reaches a certain temperature during soldering. Too much heat during soldering can result in solder balling and discrete deformities. Too much solder paste can also lead to too much flux outgassing. These factors can contribute to solder balling and deformities in PCB design.

Solder paste should never interact with moisture or humidity. The solder mask must be correctly positioned and the stencil bottom should be cleaned regularly. Another common PCB design error is known as the tombstone effect, or “Manhattan effect,” caused by force imbalances during soldering. The effect resembles the shape of a tombstone in a cemetery. However, it represents a defunct PCB design with an open circuit.

Cleaning the material properly after drilling

Solder paste deficiency is the result of a material being improperly cleaned after drilling. Solder wire should be at the correct temperature and ideally be completely wetted with the pads and pins. If the solder is not adequately wetted, it may lead to the formation of a solder bridge or other defects. The right amount of solder is necessary to wet the pads and pins evenly. If it is not, it can form a metal oxide layer on the bonded object. This can be fixed by cleaning the material well and by using the right soldering iron.

Insufficient solder can cause several problems with the circuit board. Inadequate solder can cause a sand hole, broken line, “blow hole” or “solder joint void.” Insufficient solder paste can also lead to the removal of tin from components. It’s essential to avoid such problems by following the PCB design process.

Preventive measures

Solder bridging occurs when solder gets into a space it shouldn’t. Solder bridging can be prevented by using larger component leads. When pads are too small, the solder has to wet a larger area and flow a smaller volume up the lead. This results in solder balls that form and cause shorts. It is important to place pads at optimal positions and use proper solder paste in the soldering process.

A lack of solder paste on the board can also cause component leads to be warmer than pads because component leads have less thermal mass and a higher flow of air around them. Increasing the soak time of solder paste will prevent this issue and equalize temperatures across the assembly. It also reduces the tendency for solder to flow towards warmer surfaces. Another prevention method is to optimize the stencil design to minimize the amount of solder paste on trouble areas. In addition to using a stencil, ensuring that the components are not damaged before placement can help reduce solder paste in problematic areas. Copper balancing can also be used to even out the heating and cooling of the PCB.

SMT 조립 중 ESD 보호 방법

정전기 손상은 기기 고장의 주요 원인입니다. 정전기는 10%에 달하는 전자 기기에 직접적인 고장을 일으키는 원인이 됩니다. 정전기는 SMT 조립 공정 전반에 걸쳐 문제를 일으킬 수 있습니다. 다행히도 이 문제로부터 자신을 보호할 수 있는 방법이 있습니다.

정전기 보호 재료

전자 부품을 손상과 고장으로 이어질 수 있는 정전기 방전(ESD)으로부터 보호하는 것은 필수적입니다. 정전기는 언제 어디서나 발생할 수 있으며 마찰로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 전자 기기가 최적의 성능과 신뢰성을 유지할 수 있도록 SMT 조립 공정에서 전자 기기를 보호하는 것이 중요합니다. 정전기 보호 재료는 조립 공정 시작부터 사용해야 하며, 완료 후에도 계속 사용해야 합니다.

제조 환경의 습도 또한 ESD 발생에 중요한 역할을 하므로 공장의 습도를 세심하게 관리해야 합니다. RH가 올바르게 유지되지 않으면 매우 높은 수준의 ESD가 발생할 수 있습니다. 또한 정전기가 많이 발생하는 재료는 조립 라인에서 멀리 떨어진 곳에 보관하는 것이 좋습니다. 전자기기를 ESD로부터 보호하려면 조립 과정에서 정전기 보호 재료를 사용해야 합니다.

ESD 억제 구성 요소

SMT 조립 과정에서 ESD로 인한 손상을 방지하려면 부품을 ESD 방지 백에 넣어 보관 및 운송해야 합니다. 이러한 작업은 전문 어셈블러에게 맡길 것을 적극 권장합니다.

정전기를 방지하기 위해 조립 직원은 정전기 방지 의류를 착용해야 합니다. 또한 날카로운 물체로 부품을 만지지 않도록 주의해야 합니다. 정전기 방지 의류는 전자 기기의 접지 회로 역할을 할 수도 있습니다. 조립 직원은 전도성 의류를 착용하는 것 외에도 정전기의 위험을 줄이기 위해 보호복과 신발을 착용해야 합니다. 절연 재료의 사용을 최소화하는 것도 중요합니다.

정전기는 정전기를 전도하는 금속 성분으로 인해 발생할 수 있습니다. 유도 또는 신체 정전기로 인해 발생할 수도 있습니다. 특히 전자 부품에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.

정전기 보호 폼

정전기 방전(ESD)은 전자기기에 막대한 손상을 입힐 수 있습니다. 이를 방지할 수 있는 방법이 있지만 모든 장치를 ESD의 영향으로부터 보호할 수는 없습니다. 다행히도 정전기 방전 폼이라고도 하는 정전기 방지 폼을 사용하여 민감한 부품을 보호할 수 있습니다.

ESD와 관련된 위험을 최소화하려면 전자 부품용 보호 포장을 사용하세요. 포장재가 적절한 표면 및 부피 저항으로 제작되었는지 확인하세요. 또한 운송 중 움직임으로 인한 트라이보전기 충전 효과에 저항해야 합니다. 일반적으로 정전기에 민감한 구성품은 검은색 전도성 폼이나 정전기 방지 백에 넣어 배송됩니다. 정전기 방지 백에는 패러데이 케이지 역할을 하는 부분 전도성 플라스틱이 포함되어 있습니다.

정전기는 SMT 조립 공정에서 흔히 발생하는 문제입니다. 정전기는 마찰의 부산물이며 부품 고장의 원인이 될 수 있습니다. 사람의 움직임은 수백 볼트에서 수천 볼트에 이르는 정전기를 발생시킵니다. 이러한 손상은 SMT 조립으로 인해 전자 부품에 영향을 미쳐 조기 고장을 일으킬 수 있습니다.

ESD 가방

전자제품을 다룰 때는 정전기에 취약한 물품을 운송 및 보관할 때 ESD 보호 포장을 사용하는 것이 중요합니다. ESD 보호는 감전 및 화상의 위험을 최소화하는 동시에 운송 및 보관 보호 기능을 제공합니다. 또한 보호 패키지는 부품과 구성품을 공장으로 운송하거나 공장에서 출고할 때와 같이 사용하지 않는 동안에도 부품과 구성품을 보호할 수 있습니다.

PCB를 취급할 때는 제조업체의 지침을 따르고 해당 지침을 준수하는 것이 중요합니다. ESD 보호 계획이 잘못되면 전자 부품이 손상될 수 있으므로 이는 필수적입니다. 조립 과정에서 부품을 올바르게 취급하는 방법을 잘 모르는 경우 전문가에게 문의하세요.

두 가지의 조합

SMT 조립 시 정전기를 방지하려면 전자기기를 접지하는 것이 필수적입니다. 접지에는 소프트 접지와 하드 접지의 두 가지 유형이 있습니다. 소프트 접지는 전자 장치를 저임피던스 접지에 연결하는 것을 의미하고, 하드 접지는 전자 부품을 고임피던스 접지에 연결하는 것을 의미합니다. 두 가지 유형의 접지 모두 정전기를 방지하고 전자 부품을 손상으로부터 보호할 수 있습니다.

ESD는 전자 산업에서 손상의 주요 원인입니다. ESD는 성능 저하와 부품 고장의 원인이 됩니다. 전체 전자제품 고장의 81%~331%는 ESD로 인해 발생하는 것으로 추정됩니다. 이러한 유형의 손상을 제어하면 효율성, 품질, 수익을 개선할 수 있습니다.

EMI 억제를 위한 레이어드 스택 설계의 역할 분석

레이어드 스택 설계는 신호 무결성을 개선하고 EMI를 줄이기 위해 여러 레이어로 구성된 PCB를 사용하는 프로세스입니다. 예를 들어 범용 고성능 6층 기판은 첫 번째와 여섯 번째 레이어를 접지 및 전원 레이어로 배치합니다. 이 두 레이어 사이에는 뛰어난 EMI 억제 기능을 제공하는 중앙 이중 마이크로 스트립 신호 라인 레이어가 있습니다. 그러나 이 설계에는 트레이스 레이어의 두께가 두 층에 불과하다는 단점이 있습니다. 기존의 6층 기판은 외부 트레이스가 짧아 EMI를 줄일 수 있습니다.

임피던스 분석 도구

PCB의 EMI에 대한 민감성을 최소화할 수 있는 PCB 설계 툴을 찾고 있다면 제대로 찾아 오셨습니다. 임피던스 분석 소프트웨어는 PCB에 적합한 소재를 결정하고 EMI를 억제할 가능성이 가장 높은 구성을 결정하는 데 도움이 됩니다. 또한 이러한 도구를 사용하면 EMI의 영향을 최소화하는 방식으로 PCB의 레이어 스택을 설계할 수 있습니다.

PCB 적층 스택 설계와 관련하여 많은 제조업체에서 EMI는 종종 주요 관심사입니다. 이 문제를 줄이기 위해 인접한 레이어 간 간격이 3~6밀리미터인 PCB 레이어 스택 설계를 사용할 수 있습니다. 이 설계 기법은 공통 모드 EMI를 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

평면 및 신호 레이어 배열

PCB를 설계할 때는 평면 및 신호 레이어의 배열을 고려하는 것이 중요합니다. 이는 EMI의 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 신호 레이어는 전원 및 접지면에 인접하여 배치해야 합니다. 이렇게 하면 열 관리가 더 잘됩니다. 신호 레이어의 컨덕터는 능동 또는 수동 냉각을 통해 열을 발산할 수 있습니다. 마찬가지로 여러 개의 플레인과 레이어를 사용하면 신호 레이어와 전원 및 접지 플레인 사이의 직접 경로 수를 최소화하여 EMI를 억제하는 데 도움이 됩니다.

가장 인기 있는 PCB 레이어 스택 설계 중 하나는 6층 PCB 스택입니다. 이 설계는 저속 트레이스에 대한 차폐를 제공하며 직교 또는 듀얼 밴드 신호 라우팅에 이상적입니다. 이상적으로는 고속 아날로그 또는 디지털 신호는 외부 레이어에서 라우팅해야 합니다.

임피던스 매칭

PCB 레이어드 스택 설계는 EMI를 억제하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다. 레이어드 구조는 우수한 전계 억제 및 평면 세트를 제공합니다. 레이어드 구조는 낮은 임피던스로 GND에 직접 연결할 수 있으므로 비아가 필요하지 않습니다. 또한 더 많은 레이어 수를 사용할 수 있습니다.

PCB 설계에서 가장 중요한 측면 중 하나는 임피던스 정합입니다. 임피던스 정합을 통해 PCB 트레이스가 기판 소재와 일치하도록 하여 신호 강도를 필요한 범위 내에서 유지할 수 있습니다. 스위칭 속도가 증가함에 따라 신호 무결성은 점점 더 중요해지고 있습니다. 이것이 인쇄 회로 기판을 더 이상 점 대 점 연결로 취급할 수 없는 이유 중 하나입니다. 신호가 트레이스를 따라 이동하기 때문에 임피던스가 크게 변하여 신호가 다시 소스로 반사될 수 있습니다.

PCB 레이어 스택을 설계할 때는 전원 공급 장치의 인덕턴스를 고려하는 것이 중요합니다. 전원 공급 장치의 구리 저항이 높으면 차동 모드 EMI가 발생할 가능성이 높아집니다. 이 문제를 최소화하면 더 적은 수의 신호 라인과 더 짧은 트레이스 길이를 가진 회로를 설계할 수 있습니다.

임피던스 라우팅 제어

전자 회로 설계에서 제어 임피던스 라우팅은 중요한 고려 사항입니다. 제어 임피던스 라우팅은 레이어드 스택 업 전략을 사용하여 달성할 수 있습니다. 레이어드 스택 업 설계에서는 여러 개의 전원 플레인 대신 단일 전원 플레인이 공급 전류를 전달하는 데 사용됩니다. 이 설계에는 몇 가지 장점이 있습니다. 그 중 하나는 EMI를 방지할 수 있다는 점입니다.

제어 임피던스 라우팅은 EMI 억제를 위한 중요한 설계 요소입니다. 3~6밀리미터로 분리된 평면을 사용하면 자기장과 전기장을 억제하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 이러한 유형의 설계는 공통 모드 EMI를 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다.

민감한 흔적 보호

Layered stack design is a critical element in suppressing EMI. A good board stack-up can achieve good field containment and provide a good set of planes. But, it must be designed carefully to avoid causing EMC problems.

Generally, a 3 to 6-mil separated plane can suppress high-end harmonics, low transients, and common-mode EMI. However, this approach is not suitable for suppressing EMI caused by low-frequency noises. A three to six-mil-spaced stack up can only suppress EMI if the plane spacing is equal to or greater than the trace width.

A high-performance general-purpose six-layer board design lays the first and sixth layers as the ground. The third and fourth layers take the power supply. In between, a centered double microstrip signal line layer is laid. This design provides excellent EMI suppression. However, the disadvantage of this design is that the trace layer is only two layers thick. Therefore, the conventional six-layer board is preferred.

PCB 기판 설계의 몇 가지 중요한 단계를 이해하는 방법

If you are interested in designing a PCB board, there are a number of important steps that you must know. These steps include Ideation, Definition, Validation, and Placement of components. Understanding these steps will help you make the best design possible.

Ideation

Creating an effective PCB board design starts with defining the purpose of the device. It is essential to match the board’s dimensions and height constraints with the intended components. Other considerations include the components’ ESR at high frequencies and temperature stability. In addition, it is necessary to choose the proper trace width and spacing. Failure to adhere to this general rule can lead to an explosion of costs.

The PCB design process begins with ideation, definition, and validation. This step is critical and occurs before designing a prototype or executing a design. It highlights the designer’s creativity and makes sure that all hardware components are aligned and congruent. It also enables cross-collaboration among the various team members, resulting in synergy.

Definition

The design of a PCB is a complex process. It includes choosing the right materials for the PCB base, selecting a design rule, and selecting the final dimensions. The PCB must also be tested to ensure that it will function properly under the intended operating conditions. If the design is not done correctly, the project could end in failure.

The first step in PCB design is to create a set of blueprints. This is done through computer software. The blueprints serve as a model for the design. The designer can also use a trace width calculator to determine the inner and outer layers. The conductive copper traces and circuits are marked in black ink. The traces are known as layers in the PCB design. There are two types of layers, the outer and the inner.

Validation

PCB boards go through validation processes to ensure they are designed correctly. These tests are performed by examining the board’s structures. These structures include probes and connectors, as well as the Beatty standard for material parameters. These tests are performed in order to eliminate any design errors, such as reflections.

The PCB boards are then prepared for manufacturing. The process depends on the CAD tool used and the manufacturing facility. It usually involves the generation of Gerber files, which are drawings of each layer. There are several Gerber viewer and verification tools available, some of which are built into CAD tools, while others are standalone applications. One example is ViewMate, which is free to download and use.

The validation process also involves testing the device. The design is tested with a prototype to ensure it meets the expected response. In addition, it includes an analysis of the circuit to determine if the design is stable. The results of this test determine if any changes are required. Some modifications should be made in order to improve the design and ensure that it meets the specifications of the customer.

Placement of components

Placement of components on PCB boards can be done in many ways. You can place them above or below another component, or you can use a combination of these methods. Placements can be made tidy by aligning components by choosing Align Top or Align Bottom. You can also evenly distribute components on the board by selecting components and right-clicking on them. You can also move components to the top or bottom side of the PCB by pressing L.

When designing PCBs, placement of components is crucial. Ideally, components are placed on the top side of the board. However, if the component has a low thermal dissipation, then it can be placed on the bottom side. It is also recommended to group similar components together and place them in an even row. Moreover, you should also place decoupling capacitors in close proximity to active components. In addition, you should place connectors according to the design requirements.

Dielectric breakdown voltage

Whether you’re designing your own PCB or sourcing a PCB from a manufacturer, there are several steps that you should know about. Some of these steps include: testing the PCB’s electrical components and layout for functionality. This is done by running it through a battery of tests in accordance with IPC-9252 standards. Two of the most common tests are isolation and circuit continuity tests. These tests check whether there are any disconnections or shorts in the board.

After the design process is complete, it’s important to consider the thermal expansion and thermal resistance of the components. These two areas are important because the thermal expansion of the board components increases when it gets hotter. The Tg of a board’s components must be high enough to prevent the components from being damaged or deformed. If Tg is too low, it can cause the components to fail prematurely.