PCB 배선에 대한 가장 포괄적인 요약, 14 PCB 배선 원리 및 기술
- 수동 배선을 고집하고 자동 배선을 주의해서 사용하십시오.
- 제조사의 사양을 이해하세요.
- 적절한 트레이스 폭
- 트레이스 사이에 충분한 공간을 남겨두세요
- 부품 배치
- 아날로그와 디지털 추적을 별도로 유지
- 지상층
- 배선 및 장착 구멍을 위한 충분한 공간을 확보하십시오.
- 대체 배선 방향
- 용량성 결합 방지
- 방열 구멍과 패드 배치
- 접지 및 전원 배선
- 실크스크린 레이어 사용
- 90°를 피하세요
- 수동 배선을 준수하십시오.
일반적으로 일반 PCB 설계 소프트웨어에는 자동 라우팅 기능이 포함되어 있지만 실제로 자동 라우팅은 PCB 레이아웃 엔지니어의 기술, 경험 및 유연성을 완전히 대체할 수 없습니다.
어떤 경우에는 자동 라우팅을 사용할 수 있습니다.
모든 컴포넌트를 배치한 후 AutoRoute 작업을 통해 완료율을 확인할 수 있으며, 85% 미만인 경우 컴포넌트 배치를 조정해야 합니다.
라우팅 시 병목 현상 및 기타 중요한 연결 지점이 틈을 통해 빠져나갈 수 있으며 자동 라우팅 기능을 사용하여 식별할 수 있습니다.
배선을 시작하는 방법을 모르거나 어려움을 겪을 때 자동 라우팅을 영감의 원천으로 사용할 수 있습니다.
구리 트레이스 레이아웃을 시작할 때 시간을 내어 제조업체에 최소 트레이스 너비, 트레이스 간격 및 조립할 수 있는 PCB 레이어 수에 대한 요구 사항이 있는지 문의하십시오.
이 정보를 미리 알고 있으면 설계 규칙에서 트레이스 폭과 간격 값을 설정하여 전체 PCB 레이아웃의 경로 변경을 방지할 수 있습니다.
- 적절한 트레이스 폭을 선택하세요
트레이스 형상(두께 및 너비)은 회로가 모든 환경 및 부하 조건에서 제대로 작동하도록 보장합니다. PCB 트레이스는 전기 신호를 전달하는 데 사용되므로 이를 통해 흐르는 전류와 호환되는 폭이어야 합니다.
PCB 레이아웃 엔지니어는 보드 과열 위험을 방지하기 위해 각 트레이스의 최소 너비를 결정해야 합니다. 이 매개변수는 PCB의 사용 가능한 공간을 줄이므로 라우팅 프로세스에 직접적인 영향을 미칩니다.
사용 가능한 공간이 문제가 되지 않는 경우 최소 너비보다 더 넓은 너비의 트레이스를 사용하는 것이 좋습니다. 이를 통해 보드의 열 관리 및 신뢰성이 향상됩니다. 외부 레이어의 트레이스는 더 나은 열 교환을 허용하므로 폭이 더 작을 수 있습니다.
- 트레이스와 패드 사이에 충분한 공간을 두십시오.
PCB 제조 또는 조립 단계에서 단락을 방지하려면 PCB 트레이스와 패드(아래 참조) 사이에 충분한 공간을 두는 것이 중요합니다.
일반적으로 인접한 트레이스와 패드 사이에 적절한 간격을 두는 것이 권장되며 감전 위험을 피하기 위해 트레이스나 패드 없이 주변에 항상 충분한 공간이 있어야 합니다.
- PCB 부품 배치
구성 요소 배치 방법에 따라 PCB 설계의 성공 여부가 결정됩니다. 구성요소를 올바르게 배치하려면 구성요소의 특성을 완전히 이해해야 합니다.
예를 들어, 열에 민감한 전해 커패시터는 발열 다이오드, 저항기, 인덕터로부터 멀리 떨어져 있어야 합니다.
다음은 몇 가지 간단한 경험 법칙입니다.
핀이 여러 개인 구성요소는 많은 공간을 차지하므로 주의가 필요합니다.
구성요소를 동일한 방향으로 배치 유지
배치하기 전에 각 구성 요소의 기능과 다른 구성 요소와의 관계를 고려하십시오.
구성요소를 조달한 경우 치수에 따라 종이에 레이아웃을 인쇄하고 구성요소가 맞는지 확인하는 것이 좋습니다.
- 아날로그와 디지털 추적을 별도로 유지
디지털 신호, 특히 고주파 신호를 전달하는 PCB 트레이스는 아날로그 신호를 전달하는 트레이스와 분리되어야 합니다.
아날로그 신호와 디지털 신호의 흔적을 분리하면 상호 간섭 가능성을 줄여 회로의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 아날로그 신호와 디지털 신호가 동일한 라인에 있으면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
혼선 가져오기: 디지털 신호의 고주파수 구성 요소가 아날로그 신호를 간섭하여 아날로그 신호의 정확도가 감소합니다.
노이즈 도입: 디지털 신호 자체에는 노이즈가 포함되어 있습니다. 디지털 신호와 아날로그 신호가 동일한 라인을 공유하는 경우 이러한 노이즈는 아날로그 신호에도 영향을 미칩니다.
지연 또는 지연: 디지털 신호는 전송 중에 특정 지연 또는 지연이 발생하며 이로 인해 아날로그 신호가 왜곡될 수 있습니다.
- 지상층에 주목하세요
모든 PCB에는 전압을 측정하기 위해 모든 트레이스에 대해 동일한 기준점을 제공하기 때문에 최소한 하나의 접지면이 필요합니다.
대신, 각 개별 트레이스를 접지면 대신 접지로 라우팅하도록 선택하면 각각 고유한 저항과 전압 강하가 있는 셀 수 없이 다양한 접지 연결이 발생하게 됩니다.
가장 간단하고 선형적인 솔루션은 전체 구리 영역이 될 수도 있고 다층 보드의 경우 전체 레이어가 될 수도 있는 견고한 접지면을 만드는 것입니다.
신호를 전달하는 트레이스 아래에 접지 레이어를 배치하면 임피던스를 줄이고 노이즈 내성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 권장 사항은 전원 및 접지 레이어를 회로 기판의 가장 안쪽 레이어에 배치하여 대칭과 중앙에 유지하는 것입니다. 이렇게 하면 PCB가 구부러지는 것을 방지할 수 있습니다.
- 배선 및 장착 구멍을 위한 충분한 공간을 확보하십시오.
컴포넌트를 배치할 때 먼저 모든 플러그인을 배치해야 하는데, 다른 컴포넌트와 이들을 연결하는 모든 트레이스 사이에 충분한 공간을 두나요?
그렇지 않을 경우 PCB에 감전 위험이 있을 수 있으며, 솔더 마스크만을 절연체로 의존하는 것은 안전을 보장하지 않습니다.
플러그인을 사용할 때, 근처의 다른 구성 요소 및 흔적으로부터 플러그인을 보호하기 위해 장착 구멍의 물리적 크기 너머에 링 공간을 남겨두는 것을 기억하십시오.
- 대체 배선 방향
레이어의 트레이스 대부분이 특정 방향(예: 수평)을 따르는 경우 인접한 트레이스의 수직 방향(예: 수직)이 선호되며, 이는 트랙 간의 혼선을 줄일 수 있습니다.
또한, 트레이스 방향을 교대로 배선하는 방법도 신호의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 동일한 방향의 트레이스에서는 신호 라인 간의 커패시턴스와 인덕턴스의 상호 작용으로 인해 신호 반사, 감쇠, 왜곡 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
트레이스 방향을 번갈아 가며 배선하는 방법 역시 배선의 복잡성과 비용을 증가시킬 수 있으므로 실제 설계 시 계량 및 고려가 필요하다는 점에 유의해야 합니다.
- 용량성 결합 방지
대형 접지면 위와 아래에 배치된 트레이스로 인해 발생하는 용량성 결합을 줄이려면 전원 및 아날로그 신호에 할당된 트레이스가 전용 레이어에 배치되도록 해야 합니다.
커패시터 값 감소: 커패시터 값이 작을수록 용량 결합 효과가 작아집니다. 따라서 회로를 설계할 때 용량성 결합의 영향을 줄이기 위해 가능한 가장 작은 용량 값을 사용할 수 있습니다.
임피던스 증가: 회로에서 관련 신호의 임피던스를 높이면 용량성 결합의 영향을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 신호 입력 또는 출력에 적절한 저항을 추가하면 신호 소스와 부하 사이의 용량성 결합 효과를 최소화할 수 있습니다.
차동 신호 라인 사용: 차동 신호 라인은 용량성 결합의 영향을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 차동 신호 라인은 두 개의 라인으로 구성되므로 두 라인의 차이를 통해 신호가 전달되므로 단일 라인으로 인해 발생하는 용량성 결합 문제를 피할 수 있습니다.
- 방열 구멍과 패드 배치
방열 구멍을 배치하면 PCB 보드의 방열 효율을 향상시킬 수 있습니다. 열 구멍은 PCB 보드에 공기 흐름을 도입하고 PCB 보드의 표면적을 늘려 열을 더 쉽게 발산할 수 있습니다. 또한 방열 구멍은 PCB 보드 표면의 기포와 용접 중 가스 축적을 줄일 수도 있습니다.
납땜 패드를 배치하면 PCB 보드의 신뢰성이 향상될 수 있습니다. 패드를 설계할 때에는 용접 공정과 용접 품질은 물론 부품과 PCB 보드 사이의 기계적 강도와 안정성도 고려해야 합니다. 패드의 설계 및 레이아웃을 최적화함으로써 용접 품질을 향상시키고 용접 결함을 줄여 PCB 보드의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있습니다.
- 접지 및 전원 배선
전원 및 접지 신호와 관련된 트레이스는 디지털 또는 아날로그 신호를 전달하는 트레이스보다 두껍습니다. 이를 통해 더 큰 전류를 전달할 수 있습니다. 즉, 간단한 육안 검사로 쉽게 식별할 수 있으므로 신호와 전력이 감소합니다. 라인 간 연결이 잘못될 가능성이 있습니다.
일반적인 규칙은 접지 및 전력 트레이스에 0.040인치 너비를 사용하고 기타 모든 트레이스에 0.025인치 너비를 사용하는 것입니다.
전원 및 접지 트레이스를 평균보다 넓게 만들지 않으면 좁은 공간을 통해 흐르려는 많은 열이 결국 전선을 태우고 튀김을 시킬 수 있습니다. PCB 보드.
IC에 연결된 모든 신호 트레이스에 비해 +5V 전력 트레이스가 더 넓다는 것을 알 수 있습니다.
- 실크스크린 레이어 사용
PCB 보드와 함께 제공되는 실크 스크린 레이어를 사용하여 표시하려는 정보를 표시할 수 있습니다.
공간을 차지하는 단어를 너무 많이 사용하지 마세요.
사용 가능한 모든 정보를 기록할 필요가 없습니다. 예를 들어 저항 값에 라벨을 붙일 필요가 전혀 없습니다.
허용되는 경우 텍스트가 더 커져서 인쇄 시 더 명확해질 수 있습니다.
납땜할 노출된 구리 패드에는 라벨을 부착하지 마십시오. 잉크가 납땜의 흐름을 막아 접합 불량을 초래할 수 있습니다.
- 90° 각도는 피하세요
일반 엔지니어라면 날카롭고 직각인 곡선이 고주파수에서 문제를 일으키고 누화, 방사 및 반사를 증가시켜 신호 무결성을 손상시키는 불연속성을 생성할 수 있다는 것을 알고 있을 것입니다.
트레이스는 전체 PCB와 구성 요소 주변을 통과하며 최적의 각도는 45°입니다.