PCB 설계에서 가장 기본적인 고려 사항 중 하나는 회로의 기능적 요구 사항을 충족하기 위해 필요한 라우팅 계층, 접지면, 전원면의 수를 결정하는 것입니다. PCB 스택업 설계는 일반적으로 다양한 요소를 고려하여 타협점을 찾습니다. 다음은 PCB 스택업 설계의 핵심 원칙입니다.
스택업 계획
GND 및 PWR이 있는 외부 레이어: 이 층들은 주로 트레이스 라우팅 및 단락에 사용됩니다. HDI(고밀도 상호 연결) 애플리케이션의 경우, 두 번째 층은 미세 피치 BGA 부품 간의 트레이스 라우팅에 사용되는 신호층으로 사용되는 경우가 많습니다. 이 HDI 애플리케이션에서 제조업체는 일반적으로 레이저 드릴링을 사용하여 깊이를 제어하여 두 번째 층에 접근합니다.
레이어 균형 맞추기: 모든 스택업은 뒤틀림을 최소화하거나 제거하기 위해 PCB 중심선으로부터 균형 잡힌 레이어 스택업을 가져야 합니다. CAD 레이아웃을 시작하기 전에 프리프레그(사전 함침 재료)의 종류와 두께를 결정해야 합니다.
제조 고려 사항: CAD 레이아웃에 앞서 제조업체와 함께 스택업 분석을 수행하여 구리 중량, 프리프레그 소재, 코어 두께를 결정하고 제어된 임피던스를 보장해야 합니다.
재질 두께:
- 1.6~4층의 스택업에는 2mm FR16 소재가 사용됩니다.
- 1.8mm FR4는 10~20개 층의 스택업에 사용됩니다.
- 2.3mm FR4는 10~32개 층의 스택업에 사용됩니다.
일반적인 PCB 두께:
- A. 0.8mm(0.031인치)
- 나. 1.0mm(0.040인치)
- C. 1.6mm(0.062인치)
- D. 1.8mm(0.070인치)
- E. 2.3mm(0.090인치)
- F. 3.2mm(0.125인치)
스택업 디자인 원칙
레이어 분할
다층 PCB에서 각 층은 일반적으로 신호층(S), 전원층(P), 접지층(GND)으로 구성됩니다. 전원층과 접지층은 일반적으로 인접해 있으며, 인접한 신호 트레이스를 통해 흐르는 전류에 저임피던스 복귀 경로를 제공합니다. 신호층은 대부분 이러한 전원층 또는 접지층 기준 평면층 사이에 위치합니다. 다층 PCB의 최상층과 최하층은 일반적으로 부품 배치 및 소량의 배선 작업에 사용됩니다.
단일 전력 참조 평면 결정
디커플링 커패시터는 PCB의 상단과 하단 레이어에만 배치해야 합니다. 이러한 커패시터에 연결되는 라우팅, 패드, 비아는 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 디커플링 커패시터에 연결되는 트레이스는 가능한 한 짧고 넓게 설계해야 하며, 이러한 트레이스에 연결되는 비아 또한 가능한 한 짧게 설계해야 합니다.
다중 전력 참조 평면 결정
여러 개의 전력 기준 평면은 각각 서로 다른 전압 레벨을 제공하는 별도의 영역으로 나뉩니다. 신호 계층이 이러한 여러 전력 평면에 인접해 있는 경우, 해당 계층의 신호는 불량한 복귀 경로를 만나 신호 무결성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 고속 디지털 신호 라우팅은 여러 전력 기준 평면에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.
다중 접지 기준 평면(접지 평면) 결정
여러 개의 접지 기준면은 전류에 저임피던스 복귀 경로를 제공하여 공통 모드 EMI(전자파 간섭)를 줄이는 데 도움이 됩니다. 접지면과 전원면은 단단히 결합되어야 하며, 신호층 또한 인접한 기준면과 단단히 결합되어야 합니다.
라우팅 조합 설계
신호 트레이스가 교차하는 레이어의 조합을 "라우팅 조합"이라고 합니다. 최적의 라우팅 조합 설계는 서로 다른 기준면 사이에 귀환 전류가 흐르지 않도록 합니다. 이상적으로 귀환 전류는 기준면의 한 지점에서 같은 기준면의 다른 지점으로 흘러야 합니다.
