PCB 설계 준비
1. 하드웨어와 함께 제공될 정보 C
● 정확한 회로도, 종이 및 전자 파일, 오류 없는 네트워크 표 등이 포함됩니다.
● 구성 요소 코드가 포함된 공식 BOM. 하드웨어 엔지니어는 패키지 라이브러리에 없는 구성 요소에 대한 DATASHEET 또는 물리적 개체를 제공하고 핀이 정의된 순서를 지정해야 합니다.
● PCB의 일반적인 레이아웃이나 중요 부품 및 핵심 회로의 위치를 제공하십시오. PCB 구조도를 제공해야 하며, 여기에는 PCB의 모양, 장착 구멍, 부품 위치, 금지 구역 및 기타 관련 정보가 포함되어야 합니다.
2. 기본 설계 요구 사항 디자인하기 전에
● 1A 이상의 고전류 부품 및 네트워크.
● 중요한 클록 신호, 차동 신호, 고속 디지털 신호.
● 아날로그 소신호 및 기타 쉽게 방해받는 신호.
● 기타 특별히 요구되는 신호.
3. 특별 요청 사항
● 차동분전선로, 차폐가 필요한 네트워크, 특성임피던스 네트워크, 등지연 네트워크 등
● 특수부품의 배선 금지구역, 솔더페이스트 오프셋, 솔더레지스트 개구부 등 구조적 특수요구사항이 있는 경우
● 회로 구조를 이해하고 회로의 동작 조건을 이해하기 위해 회로도를 주의 깊게 읽으세요.
● 하드웨어 엔지니어와의 철저한 소통을 통해 PCB의 중요 네트워크를 확인하고 고속 부품의 설계 요구사항을 파악합니다.
디자인 과정
1. 고정부품의 포장
● 네트워크 테이블을 열고 모든 패키지를 탐색하여 모든 구성 요소의 패키지가 올바른지, 구성 요소 라이브러리에 모든 구성 요소의 패키지가 포함되어 있는지, 네트워크 테이블의 모든 정보가 대문자로 되어 있는지 확인하십시오. 이를 통해 한쪽에 문제가 있거나 PCB BOM이 연속적이지 않은지, 그리고 구성 요소의 구체적인 이름이 회사의 표준 명명법에 따라 지정되었는지 확인할 수 있습니다. 모든 표준 구성 요소는 회사의 통합 구성 요소 라이브러리에 패키징되어 있습니다.
● 컴포넌트 라이브러리에 존재하지 않는 패키지의 경우, 하드웨어 엔지니어는 라이브러리 구축 전문가에게 라이브러리를 구축하기 위한 컴포넌트 DATASHEET 또는 물리적 객체를 제공하고 상대방에게 확인을 요청해야 합니다.
2. PCB 보드 프레임 구축
● PCB 구조 도면이나 해당 템플릿에 따라 장착 구멍, 배선 금지 구역 및 기타 관련 정보를 포함하여 PCB 파일을 만듭니다.
● 치수 측정. PCB의 정확한 구조는 드릴링 레이어에 표시되어야 하며, 정밀한 치수 측정은 불가능합니다.
3. 네트워크 테이블 가져오기
● 넷리스트를 가져와서 모든 로딩 문제를 해결하세요. 각 EDA 소프트웨어는 다르므로 이를 처리하는 방법에 대한 튜토리얼을 확인하세요.
● EDA 소프트웨어를 사용하는 경우 가져오기가 올바른지 확인하기 위해 넷리스트를 두 번 이상 가져와야 합니다(메시지가 표시되지 않음).
4. PCB 레이아웃
● 첫 번째 단계는 기준점을 결정하는 것입니다. 일반적으로 기준점은 왼쪽과 아래쪽 경계선의 교차점(또는 연장선의 교차점) 또는 인쇄 회로 기판 삽입물의 첫 번째 패드에 설정됩니다.
기준점이 결정되면 부품 레이아웃과 배선은 이 기준점을 기준으로 합니다. 레이아웃에는 10~25 MIL 그리드를 권장합니다.
● 필요에 따라 위치 요건에 맞는 모든 요소를 먼저 안전하게 고정하고 잠그세요.
● 레이아웃의 기본 원칙:
① 쉬운 일보다 어려운 일을 먼저 하고, 작은 일보다 큰 일을 먼저 하는 원칙을 따르세요.
② 레이아웃: 하드웨어 엔지니어가 제공한 회로도와 대략적인 레이아웃을 참고하여 신호 흐름 패턴에 따라 주요 원래 장치를 배치할 수 있습니다.
③ 전체 연결선은 가능한 한 짧게 구성하며, 가장 짧은 중요 신호선을 사용합니다.
④ 강한 신호, 약한 신호, 고전압 신호, 약한 전압 신호는 완벽히 분리되어야 합니다.
⑤ 고주파 성분은 적절한 간격을 두어야 합니다.
⑥ 아날로그 신호와 디지털 신호를 분리합니다.
● 동일한 구조의 회로 부품에는 가능한 한 대칭 레이아웃을 채택해야 합니다.
● 균일한 분포, 균형 잡힌 중심, 미적으로 보기 좋은 레이아웃을 기준으로 레이아웃을 최적화합니다.
● 같은 행에 있는 부품은 X 또는 Y 방향으로 정렬해야 합니다. 같은 행에 있는 편광 이산 부품도 생산 및 디버깅을 용이하게 하기 위해 X 또는 Y 방향으로 정렬해야 합니다.
● 구성 요소는 디버깅 및 유지 관리가 용이하도록 배치해야 하며, 작은 구성 요소가 큰 구성 요소 옆에 배치되어서는 안 됩니다. 또한 디버깅이 필요한 구성 요소 주변에는 충분한 공간이 있어야 합니다. 발열 구성 요소는 방열을 위한 충분한 공간을 확보해야 합니다. 발열 구성 요소는 발열 구성 요소와 멀리 배치해야 합니다.
● 듀얼 인라인 부품은 서로 2mm 이상 떨어져 있어야 합니다.
- mm. 저항기 및 커패시터와 같은 소형 SMD 부품은 서로 0.7mm 이상 떨어져 있어야 합니다. SMD 부품의 패드 바깥쪽은 인접한 카트리지 부품의 패드 바깥쪽으로부터 2mm 이상 떨어져 있어야 합니다. 플러그인 장치는 압착된 부품으로부터 5mm 이내에 배치해서는 안 됩니다. SMD 부품은 납땜 표면으로부터 5mm 이내에 배치해서는 안 됩니다.
● 집적 회로의 디커플링 커패시터는 칩의 전원 핀에 최대한 가깝게 배치해야 하며, 고주파를 최대한 근접시키는 원리를 적용해야 합니다. 디커플링 커패시터와 전원 및 접지 사이에는 최단 회로가 형성되어야 합니다.
● 바이패스 커패시턴스는 IC 주위에 균등하게 분포되어야 합니다.
● 구성 요소를 배치할 때 동일한 전원 공급 장치를 사용하는 구성 요소는 가능한 한 함께 배치하여 향후 전원 공급 장치 분할을 용이하게 하는 것이 좋습니다.
● 임피던스 정합 목적으로 사용되는 저항성 및 용량성 소자의 배치는 그 특성에 따라 합리화되어야 합니다.
매칭 커패시터와 저항기의 레이아웃은 명확하게 정의되어야 하며, 여러 부하에 대한 터미널 매칭은 신호의 가장 먼 끝에 배치되어야 합니다.
● 매칭 저항의 레이아웃은 신호 구동단에 가깝게 위치해야 하며, 거리는 일반적으로 500을 넘지 않아야 합니다.
● 문자를 조정하세요. 조립 후 문자 정보를 명확하게 볼 수 있도록 모든 문자가 상단 디스크에 위치해서는 안 됩니다. 모든 문자는 X 또는 Y 방향으로 일정해야 합니다. 문자와 실크 심의 크기는 일정해야 합니다.
● PCB의 MARK 지점을 위치시킵니다.
5. PCB 배선
●케이블링 우선순위
① 느슨한 밀도의 원칙: 인쇄 기판 상에서 연결 관계가 간단한 소자부터 배선을 시작하고, 연결이 가장 느슨한 부분부터 배선을 시작하여 개별 상태를 조절합니다.
② 핵심 우선 원칙: 예를 들어 DDR RAM 및 기타 핵심 부품은 배선을 우선시해야 하며, 유사한 신호 전송 라인은 전용 레이어, 전원, 접지 루프를 제공해야 합니다. 기타 부수적인 신호는 전체로 간주되어야 하며, 핵심 신호와 충돌해서는 안 됩니다.
③핵심 신호선 우선순위: 전원공급, 아날로그 소신호, 고속신호, 클럭신호 및 동기신호 등 핵심신호를 우선적으로 배선합니다.
● 접지 회로 규칙.
루프 최소 규칙, 즉 신호선과 루프가 구성하는 링 면적은 가능한 한 작아야 합니다. 링 면적이 작을수록 외부로 방사되는 양이 줄어들어 외부에서 받는 열 가지 방해도 줄어듭니다. 이 규칙을 위해 접지면 분할 시 접지면의 분포와 중요한 신호 정렬을 고려하여 샌딘 접지면 슬롯 등으로 인한 문제를 방지해야 합니다. 이중층 기판 설계 시 전원 공급을 위한 충분한 공간을 남겨두는 경우, 접지 부분을 메워 필요한 구멍을 늘려야 합니다. 이 구멍들은 양쪽 신호선에 효과적으로 연결됩니다. 일부 주요 신호는 고주파 설계 시 접지를 사용하여 절연해야 하므로 특별한 고려가 필요합니다. 일부 고주파 설계의 경우 접지면 신호 루프를 특별히 고려해야 하며, 다층 기판 사용을 권장합니다.
● 스크램블링 제어:
PCB 상의 서로 다른 네트워크 간에 긴 병렬 배선으로 인해 발생하는 상호 간섭은 주로 병렬 라인 간의 분산 커패시턴스와 분산 인덕턴스에 의해 발생합니다. 간섭을 극복하는 주요 방법은 병렬 배선 간의 거리를 늘리고 3W 규칙을 따르는 것입니다.
● 차폐 보호:
실제로 접지 루프 규칙에 따라 신호 루프 영역을 최소화하는 것도 중요한 신호인 클록 신호, 동기화 신호 등에 더욱 중요합니다. 특히 중요한 고주파 신호의 경우 구리축 케이블 차폐 구조 설계를 고려해야 합니다. 즉, 천으로 상하좌우의 유선선을 분리하는 것뿐만 아니라 접지와 실제 접지면의 차폐를 효과적으로 결합하는 방법도 고려해야 합니다.
● 정렬 방향 제어 규칙:
인접한 층의 서로 다른 신호선이 동일한 방향으로 배열되는 것을 피하기 위해 직교 구조로 배열하여 불필요한 층간 간섭을 줄입니다. 기판의 구조적 한계로 인해 이런 상황을 피하기 어려울 때, 특히 신호 속도가 높을 때 배선층의 접지 평면 절연, 신호선의 접지 신호선 절연을 고려해야 합니다.
● 임피던스 매칭 규칙:
배선 폭은 동일 네트워크 전체에서 일정해야 합니다. 배선 폭의 변화는 배선의 특성 임피던스 불균일과 고속 전송 시 반사를 유발할 수 있으므로, 설계 시 이러한 문제를 최대한 방지해야 합니다. 커넥터 리드선, BGA 패키지 리드선 등과 같은 특정 구조에서는 선폭 변화를 피할 수 없을 수 있으므로, 중간 불일치의 유효 길이는 최소화해야 합니다.
- 정렬 길이 제어 규칙:
정렬 길이 제어 규칙, 즉 짧은 회선 규칙은 설계 시 배선 길이를 최대한 짧게 하여 정렬 길이로 인한 간섭 문제를 줄여야 합니다. 특히 클럭 회선과 같은 일부 중요한 신호 회선의 경우, 오실레이터를 장치와 매우 가까운 곳에 배치해야 합니다. 여러 장치를 구동하는 경우, 특정 상황에 따라 어떤 네트워크 토폴로지를 사용할지 결정해야 합니다.
- 모따기 규칙:
PCB 설계 시 날카롭고 직각인 각도는 피해야 합니다. 원치 않는 방사선을 발생시키고 공정 성능도 저하됩니다. 모든 선간 각도는 135° 이상이어야 합니다.
- 전원 및 접지 계층에 대한 무결성 규칙:
전도 구멍 밀도가 높은 구역에서는 전원 및 접지 층의 파낸 부분에서 구멍이 서로 연결되어 평면 층이 분리되는 일이 없도록 주의해야 합니다. 이로 인해 평면 층의 무결성이 손상될 수 있으며, 결국 접지 층의 신호선 루프 영역이 늘어나는 일이 없습니다.
- 3W 규칙:
선 사이의 간섭을 줄이려면 선 간격을 충분히 크게 해야 합니다. 선의 중심이 선폭의 3배 이상일 때, 70%의 전기장이 서로 간섭하지 않도록 유지할 수 있는데, 이를 3W 규칙이라고 합니다. 98%의 전기장이 서로 간섭하지 않도록 하려면 10W 규칙을 사용하면 됩니다.
●규칙 20H:
전원층과 접지층 사이의 전기장이 가변적이기 때문에 전자기 간섭은 기판 가장자리에서 바깥쪽으로 방사됩니다. 이를 에지 효과라고 합니다. 전원층을 안쪽으로 수축시켜 전기장이 접지층 내에서만 전도되도록 할 수 있습니다. 20H(전원층과 접지층 사이의 유전체 두께)로 환산하면, 70H만큼 안쪽으로 수축하면 전기장의 100%가 접지된 가장자리로 제한되고, 98H만큼 안쪽으로 수축하면 전기장의 XNUMX%가 제한됩니다.
설정 규칙
1. 스태킹 순서 정렬
● 고속 디지털 회로에서는 전원층과 접지층을 최대한 가깝게 배치해야 하며, 그 사이에 배선을 배치해서는 안 됩니다.
모든 배선 층은 가능한 한 평면에 가깝고, 접지 평면이 절연 층으로 선호됩니다.
● 신호간 간섭을 최소화하기 위해서는 인접 배선층의 신호방향은 서로 수직이 되어야 하며, 동일 방향을 피할 수 없는 경우에는 인접 신호층의 동일 방향의 신호가 겹치는 것을 반드시 피해야 합니다.
● 필요에 따라 여러 임피던스 레이어를 설정할 수 있습니다. 임피던스 레이어는 필요에 따라 명확하게 표시하고, 참조 레이어 선택에 유의하며, 임피던스 요구 사항이 있는 모든 신호를 임피던스 레이어 위에 배치해야 합니다.
2.S줄 너비, 줄 간격을 설정하세요
● 평균 신호 전류가 비교적 큰 경우 선폭과 전류의 관계를 고려해야 합니다. 자세한 내용은 다음 표를 참조하세요. 두께와 폭이 다른 구리-백금의 전류 전달 표입니다.
3.오버홀 설정
다음 표는 천공 패드와 구멍 직경을 설정하는 데 사용할 수 있습니다.
