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세계에서는 PCB 설계 그리고 PCBA 제조, 세 가지 용어는 종종 혼동을 야기합니다: 공들여 나열한 것 (물리적 프레임워크 디자인), 놓기 (구성 요소 위치 지정), 그리고 라우팅 (추적 라우팅). 수년간의 경험을 가진 많은 엔지니어들은 여전히 이 세 가지 요소가 어떻게 함께 작동하는지 설명하는 데 어려움을 겪고 있습니다.. 이 기사에서는 다음을 기반으로 하는 명확한 프레임워크를 제공합니다. IPC 및 UL 표준.
1. 세 가지 요소의 핵심 정의
PCB 레이아웃 최고 수준의 디자인 컨셉입니다. 이는 전체 보드의 물리적 구조(보드 크기)를 정의합니다., 레이어 수, 커넥터 위치, 고속 신호 경로, 및 전력/접지 평면 할당. 좋은 레이아웃은 전체에 대한 최대 제조 가능성 한계를 설정합니다. PCB.
PCB 배치 Layout의 첫 번째 실행 단계입니다.. 모든 저항을 배치합니다., 콘덴서, IC, 회로도 및 기능 영역에 따라 보드에 커넥터를 연결합니다..
PCB 라우팅 두 번째 실행 단계입니다. 구리 트레이스를 사용하여 넷리스트를 기반으로 모든 구성 요소를 연결합니다..
집을 짓는 비유가 가장 효과적입니다: 레이아웃은 건축 청사진이다; 배치는 가구 배치입니다; 라우팅은 물과 전기 배선입니다.. 청사진이 적절한 계획에 실패하는 경우, 아무리 좋은 가구 배치라도 교통 혼란을 초래할 수 있습니다. 잘못된 가구 배치로 인해 배선이 우회하게 됩니다., 비용 및 실패 위험 증가.
2. 놓기: PCB 성능을 위한 첫 번째 핵심 노드
공간 활용도가 낮은 지저분한 PCB는 종종 배치 단계에서 근본 원인을 추적합니다.. 고성능의 황금률 PCB 설계: 좋은 배치는 성숙한 라우팅의 기초입니다. 첫 번째 조립 중에 부품이 보드 위로 리플로우되면, 그들의 위치가 고정되다. 나중에 라우팅은 족쇄 속에서만 춤을 출 수 있습니다..
에 따르면IPC-2221C 일반적인 디자인 요구 사항, 엔지니어는 배치 중에 기능 분할을 고려해야 합니다.: 아날로그 회로에서 디지털을 분리하다; 고주파 장치를 배치 (CPU나 DDR 메모리처럼) 중요한 추적을 줄이기 위해 서로 가까이 위치; 전원 모듈 루프 유지 (입력캡 - 전원 IC - 인덕터 - 출력캡) 콤팩트; IC 전원 핀 바로 옆에 고주파 디커플링 커패시터를 배치합니다.. 이러한 단계는 전력 무결성을 보장하고 스위칭 잡음을 최소화합니다..
기계적 제약도 배치에 영향을 미칩니다.. USB 포트와 같은 고정 기능, 이더넷 RJ45, 버튼, LED, 장착 구멍은 먼저 DXF 기계 도면과 정렬되어야 합니다.. 파워 MOSFET 등 고열 부품, LDO, 또는 메인 IC는 통풍구나 방열 가장자리 근처에 있어야 합니다.. 이는 PCBA의 국부적인 온도 상승을 방지합니다., 와 정렬IPC-2152 열 설계 원리.
3. 라우팅: Netlist에서 물리적 Copper Trace까지
라우팅은 회로도의 논리적 연결을 보드의 실제 구리 트레이스로 변환합니다. 이는 EDA 소프트웨어에서 가장 시간이 많이 걸리고 리소스 집약적인 단계입니다..
다층 기판용, 라우팅은 연속성뿐만 아니라 신호 무결성에도 영향을 미칩니다. (그리고) 그리고 전력 무결성 (PI). 고속 PCB 레이아웃에서, DDR 데이터와 같은 신호 라인, PCIe 차동 쌍, USB는 연속 접지면을 참조해야 합니다.. 분할된 참조 평면을 교차해서는 안 됩니다.; 그렇지 않으면, 복귀 경로가 끊어졌습니다, 심각한 EMI 및 잠재적인 방사선 테스트 실패 유발.
라우팅 품질은 IPC 승인 표준과 직접적인 관련이 있습니다.IPC-A-600M PCB의 내부 및 외부 관찰 가능한 기능에 대한 목표 및 허용 가능한 조건을 정의합니다., 추적 폭 정밀도 및 레이어 간 등록을 위한 정량적 기준 포함.
4. 3W 및 20H 규칙: IPC 표준의 클래식 디자인 원칙
PCB 설계 전문성을 높이려면, IPC에서 파생된 엔지니어링 규칙을 마스터해야 합니다..
3W 규칙 누화 감소 문제 해결. 여러 개의 고속 신호 트레이스가 장거리에 걸쳐 평행하게 실행되는 경우, 최소한 중심 간 간격을 유지하세요.트레이스 폭의 3배. IPC 소스의 엔지니어링 핸드북에 따르면 3W 간격 블록은 70% 전기장 결합의. 거의 10W 간격 블록으로 확장 98% 누화의.
20H 규칙 전력면과 접지면 사이의 전자기 가장자리 복사를 억제합니다.. 다층 PCB 레이아웃, 전원 평면의 물리적 가장자리를 접지 평면 가장자리에서 안쪽으로 축소합니다.20 유전체 두께의 배 (시간) 두 비행기 사이. 20H 축소는 다음과 같이 제한됩니다. 70% 접지면 내의 전기장의, EMC 성능 대폭 향상. 이 규칙은 위의 클럭 주파수에 매우 중요합니다.5 MHz 또는 펄스 상승 시간5 ns. 최소한 필요합니다. 8 완전한 효과를 위한 총 레이어.
5. IPC 표준의 데이터: 정리, 온도 상승, 및 현재 계산
기사의 권위와 깊이를 강화하려면, 항상 IPC 표준의 지원 데이터를 인용하세요..
IPC-2221 최소 전기 간극을 지정합니다.0.1 mm (~에 대한 4 밀) 범용 PCB의 두 도체 사이. 전력 변환 장비용, 유전체 내구 안전성을 보장하기 위해 표준의 전압 연면거리 표를 사용하여 공간거리를 다시 계산합니다.. 두 개의 인접한 드릴 구멍 사이의 간격을 위해 (드릴 투 드릴), IPC-2221은 최소 마진을 권장합니다.0.5 mm (20 밀).
열 설계 및 전류 전달 용량용, 업계는 이제 다음과 같습니다 IPC-2152 (전류 운반 용량을 결정하는 표준 인쇄된 보드 디자인). 이 표준은 오래된 IPC-2221 열 데이터를 대체합니다. 50 여러 해 전에. IPC-2152는 보드 재료의 열전도도를 고려합니다., 레이어 위치 (외부 또는 내부), 및 인접한 구리 평면. 고전적인 보수적 추정 공식은 다음 형식을 사용합니다.:어디 *ㅋ*, *비*, *c*는 비물리적 상수입니다.. 외부 레이어 트레이스용 (더 나은 냉각), *k* ≒ 0.048. 내부 레이어 트레이스의 경우 (냉각 불량), *k* ≒ 0.024. 전형적인 온도 상승 티RISE 범위는 다음과 같습니다. 10°C~30°C. (출처: IPC-2152 프레임워크 및 주요 EDA 도구 기술 매뉴얼.)
6. 레이아웃부터 고수율 PCBA 대량생산까지: 세 가지 필수 요소의 시너지 효과
고수율 PCBA 제조 프로젝트는 항상 레이아웃의 시너지 효과에 의존합니다., 놓기, 및 라우팅. 설계자가 회로 기판 레이아웃 시 스택업 및 신호 흐름을 고려하지 못한 경우, 심지어 정확한 배치도 많은 비아로 이어질 것입니다., 구불구불한 우회로, 라우팅 중 연결이 끊어졌습니다.. 배치가 고전류 경로 길이와 IC 핀으로부터의 디커플링 커패시터 거리를 무시하는 경우, 라우팅은 불량한 전력 무결성을 해결하지 못합니다..
Cypress Semiconductor 및 Sierra Circuits의 기술 백서에 따르면, 탁월한 PCB 레이아웃 감소20-35% PCBA 재작업 및 폐기율. 또한 프로토타입부터 양산까지 튜닝 주기를 대폭 단축합니다.. 따라서 검증 중에 공급업체를 선택하든 신뢰할 수 있는 PCBA 생산 파트너를 평가하든 상관없습니다., 전체 프로세스 PCB 설계 및 프로세스 제어 기능을 갖춘 제조업체를 선택하세요..
믿을 수 있는 곳을 찾으신다면 PCB 공급업체 새로운 프로젝트를 위해 또는 PCBA 견적, 원스톱으로 문의해주세요 PCB 제조 및 PCBA 조립 서비스 – Layout DFM 검토부터 부품 소싱, 최종 테스트까지. 당사의 수석 엔지니어링 팀이 모든 기술적 세부 사항을 제어할 수 있도록 도와드립니다..
결론
PCB 레이아웃이 청사진을 생성합니다.. 배치로 모든 구성 요소를 정확하게 배치. 라우팅은 전기 연결을 구축합니다.. 이 세 가지 필수 요소는 성공적인 PCBA 프로젝트를 위해 분리할 수 없는 트리오 역할을 합니다.. 이 기사에서는 IPC-2221C를 기반으로 차이점과 연관성을 체계적으로 설명했습니다., IPC-2152, 그리고 고전적인 3W/20H 규칙. 이것이 하드웨어 엔지니어의 PCB 설계 전문성을 향상시키는 데 도움이 되기를 바랍니다..
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