새로운 설계 초기에는 대부분의 시간을 회로 설계와 부품 선택에 보냈으며, PCB 레이아웃 및 배선 단계는 경험 부족으로 인해 종종 포괄적으로 고려되지 않았습니다. 설계의 PCB 레이아웃 및 라우팅 단계에 충분한 시간과 노력을 들이지 않으면 제조 단계에서 문제가 발생하거나 설계가 디지털 영역에서 물리적 현실로 전환될 때 기능적 결함이 발생할 수 있습니다. 그렇다면 종이와 물리적 형태 모두에서 진정한 회로 기판을 설계하는 열쇠는 무엇입니까? 제조 가능하고 기능적인 PCB를 설계할 때 알아야 할 상위 XNUMX가지 PCB 설계 지침을 살펴보겠습니다.

1 – 구성 요소 레이아웃 미세 조정

PCB 레이아웃 프로세스의 부품 배치 단계는 과학이자 기술이므로 기판에서 사용할 수 있는 기본 부품에 대한 전략적 고려가 필요합니다. 이 프로세스는 어려울 수 있지만 전자 장치를 배치하는 방법에 따라 보드 제조가 얼마나 쉽고 원래 설계 요구 사항을 얼마나 잘 충족하는지가 결정됩니다.

커넥터의 순차 배치, PCB 실장 부품, 전원 회로, 정밀 회로, 중요 회로 등과 같은 부품 배치에 대한 일반적인 일반적인 순서가 있지만 다음을 포함하여 염두에 두어야 할 특정 지침도 있습니다.

방향 – 유사한 구성 요소가 같은 방향으로 배치되도록 하면 효율적이고 오류 없는 용접 프로세스를 달성하는 데 도움이 됩니다.

배치 – 더 큰 구성 요소의 납땜으로 인해 영향을 받을 수 있는 더 큰 구성 요소 뒤에 더 작은 구성 요소를 배치하지 마십시오.

구성 – 조립 단계를 최소화하기 위해 모든 표면 실장(SMT) 구성 요소는 보드의 같은 면에 배치하고 모든 관통 구멍(TH) 구성 요소는 보드 상단에 배치하는 것이 좋습니다.

하나의 최종 PCB 설계 지침 – 혼합 기술 구성 요소(스루홀 및 표면 실장 구성 요소)를 사용할 때 제조업체는 보드를 조립하기 위해 추가 프로세스를 요구할 수 있으며, 이는 전체 비용을 추가하게 됩니다.

좋은 칩 부품 방향(왼쪽)과 나쁜 칩 부품 방향(오른쪽)

좋은 부품 배치(왼쪽)와 나쁜 부품 배치(오른쪽)

2번 – 전원, 접지 및 신호 배선의 적절한 배치

구성 요소를 배치한 후 전원 공급 장치, 접지 및 신호 배선을 배치하여 신호 경로가 깨끗하고 문제가 없는지 확인할 수 있습니다. 레이아웃 프로세스의 이 단계에서 다음 지침을 염두에 두십시오.

전원 공급 장치 및 접지면 레이어 찾기

전원 공급 장치와 접지면 레이어는 대칭적이고 중앙에 위치하면서 보드 내부에 배치하는 것이 항상 권장됩니다. 이는 회로 기판이 구부러지는 것을 방지하는 데 도움이 되며, 이는 구성 요소가 올바르게 배치되었는지 여부도 중요합니다. IC에 전원을 공급하려면 각 전원 공급 장치에 공통 채널을 사용하고 견고하고 안정적인 배선 너비를 보장하며 장치 간 데이지 체인 전원 연결을 피하는 것이 좋습니다.

신호 케이블은 케이블을 통해 연결됩니다.

다음으로, 회로도의 설계에 따라 신호 라인을 연결합니다. 항상 가능한 한 최단 경로와 구성 요소 사이의 직접 경로를 사용하는 것이 좋습니다. 구성 요소를 편향 없이 수평으로 배치해야 하는 경우 기본적으로 보드의 구성 요소가 와이어에서 나오는 위치에 수평으로 배선한 다음 와이어에서 나온 후 수직으로 배선하는 것이 좋습니다. 이것은 용접 중에 땜납이 이동할 때 구성 요소를 수평 위치에 유지합니다. 아래 그림의 위쪽 절반에 표시된 대로. 그림 하단의 신호 배선은 용접 중 땜납이 흐르면서 부품이 휘는 원인이 될 수 있습니다.

권장 배선(화살표는 땜납 흐름 방향을 나타냄)

권장하지 않는 배선(화살표는 땜납 흐름 방향을 나타냄)

네트워크 너비 정의

설계에는 다양한 전류를 전달하는 다양한 네트워크가 필요할 수 있으며, 이에 따라 필요한 네트워크 폭이 결정됩니다. 이 기본 요구 사항을 고려하여 저전류 아날로그 및 디지털 신호에 대해 0.010″(10mil) 너비를 제공하는 것이 좋습니다. 라인 전류가 0.3암페어를 초과하면 확장해야 합니다. 다음은 변환 프로세스를 쉽게 만들어주는 무료 선 너비 계산기입니다.

세 번째. – 효과적인 검역

전원 공급 장치 회로의 큰 전압 및 전류 스파이크가 저전압 전류 제어 회로를 방해할 수 있다는 것을 경험했을 것입니다. 이러한 간섭 문제를 최소화하려면 다음 지침을 따르십시오.

절연 – 각 전원이 전원 및 제어 소스와 분리되어 있는지 확인합니다. PCB에서 이들을 함께 연결해야 하는 경우 전원 경로의 끝에 가능한 한 가까이 있는지 확인하십시오.

레이아웃 – 중간 레이어에 접지면을 배치한 경우 전원 회로 간섭의 위험을 줄이고 제어 신호를 보호할 수 있도록 작은 임피던스 경로를 배치해야 합니다. 동일한 지침을 따라 디지털과 아날로그를 분리할 수 있습니다.

커플링 – 큰 접지면과 그 위아래 배선으로 인한 용량성 커플링을 줄이려면 아날로그 신호 라인을 통해서만 접지를 교차 시뮬레이션하십시오.

부품 분리 예(디지털 및 아날로그)

No.4 – 발열 문제 해결

열 문제로 인해 회로 성능이 저하되거나 회로 기판이 손상되는 경우가 있습니까? 방열을 고려하지 않았기 때문에 많은 설계자들을 괴롭히는 많은 문제가 있었습니다. 다음은 방열 문제를 해결하는 데 도움이 되는 몇 가지 지침입니다.

번거로운 구성 요소 식별

첫 번째 단계는 보드에서 가장 많은 열을 발산할 구성 요소를 생각하는 것입니다. 이것은 먼저 구성 요소의 데이터 시트에서 “열 저항” 수준을 찾은 다음 생성된 열을 전달하기 위해 제안된 지침에 따라 수행할 수 있습니다. 물론 구성 요소를 시원하게 유지하기 위해 라디에이터와 냉각 팬을 추가할 수 있으며 중요한 구성 요소를 높은 열원으로부터 멀리 유지해야 합니다.

뜨거운 공기 패드 추가

열풍 패드의 추가는 제조 가능한 회로 기판에 매우 유용하며, 구리 함량이 높은 부품 및 다층 회로 기판의 웨이브 솔더링 애플리케이션에 필수적입니다. 공정 온도를 유지하기가 어렵기 때문에 항상 관통 구멍 구성 요소에 열풍 패드를 사용하여 구성 요소의 핀에서 열 발산 속도를 늦춤으로써 용접 공정을 가능한 한 간단하게 만드는 것이 좋습니다.

일반적으로 항상 뜨거운 공기 패드를 사용하여 접지 또는 전원 플레인에 연결된 모든 관통 구멍 또는 관통 구멍을 연결하십시오. 뜨거운 공기 패드 외에도 패드 연결 라인의 위치에 눈물 방울을 추가하여 구리 호일/금속 지지대를 추가로 제공할 수 있습니다. 이것은 기계적 및 열적 스트레스를 줄이는 데 도움이 됩니다.

일반적인 열풍 패드 연결

뜨거운 공기 패드 과학:

공장에서 Process 또는 SMT를 담당하는 많은 엔지니어는 자발적인 비어 있음, De-wetting 또는 Cold Wetting과 같은 전기 기판 결함과 같은 자발적인 전기 에너지를 자주 접합니다. 공정 조건이나 리플 로우 용접로 온도를 조정하는 방법을 변경하는 방법에 관계없이 특정 비율의 주석은 용접 할 수 없습니다. 도대체 무슨 일이야?

부품 및 회로 기판 산화 문제와는 별개로, 기존 용접 불량의 매우 큰 부분이 실제로 회로 기판 배선(레이아웃) 설계가 누락된 후 복귀를 조사하고 가장 일반적인 것 중 하나는 부품에 대한 것입니다. 넓은 영역의 구리 시트에 연결된 특정 용접 피트, 리플 로우 납땜 용접 용접 피트 후 이러한 구성 요소, 일부 수동 용접 구성 요소는 유사한 상황으로 인해 잘못된 용접 또는 클래딩 문제를 일으킬 수 있으며 일부는 너무 긴 가열로 인해 구성 요소를 용접하지 못할 수도 있습니다.

회로 설계의 일반 PCB는 종종 전원 공급 장치(Vcc, Vdd 또는 Vss) 및 접지(GND, 접지)로 넓은 면적의 동박을 배치해야 합니다. 이 넓은 동박 영역은 일반적으로 일부 제어 회로(ICS) 및 전자 부품의 핀에 직접 연결됩니다.

불행하게도, 구리 호일의 넓은 영역을 주석이 녹는 온도로 가열하려는 경우 일반적으로 개별 패드보다 더 많은 시간이 걸리고(가열은 더 느림) 열 방출이 더 빠릅니다. 이러한 대형 동박 배선의 한쪽 끝은 작은 저항 및 작은 정전 용량과 같은 작은 부품에 연결되고 다른 쪽 끝은 연결되지 않을 때 용융 주석 및 응고 시간의 불일치로 인해 용접 문제가 발생하기 쉽습니다. 리플 로우 용접의 온도 곡선이 잘 조정되지 않고 예열 시간이 충분하지 않으면 큰 동박으로 연결된 이러한 구성 요소의 솔더 피트가 용융 주석 온도에 도달하지 못하기 때문에 가상 용접 문제가 발생하기 쉽습니다.

손으로 납땜하는 동안 대형 구리 호일에 연결된 구성 요소의 납땜 접합부가 너무 빨리 소실되어 필요한 시간 내에 완료할 수 없습니다. 가장 흔한 결함은 솔더링과 가상 솔더링으로, 솔더는 부품의 핀에만 용접되고 회로 기판의 패드에는 연결되지 않습니다. 외관상 전체 솔더 조인트가 볼을 형성합니다. 또한 작업자는 회로 기판에 용접 피트를 용접하고 납땜 인두의 온도를 지속적으로 높이거나 너무 오랫동안 가열하여 구성 요소가 알지 못하는 사이 내열 온도 및 손상을 초과합니다. 아래 그림과 같이.

문제 포인트를 알고 있기 때문에 문제를 해결할 수 있습니다. 일반적으로 우리는 대형 동박 연결 요소의 용접 다리로 인해 발생하는 용접 문제를 해결하기 위해 소위 Thermal Relief Pad 설계가 필요합니다. 아래 그림과 같이 왼쪽 배선은 열풍 패드를 사용하지 않고 오른쪽 배선은 열풍 패드 연결을 채택했습니다. 패드와 큰 동박 사이의 접촉 영역에 몇 개의 작은 선만 있음을 알 수 있으므로 패드의 온도 손실을 크게 제한하고 더 나은 용접 효과를 얻을 수 있습니다.

5번 – 작업 확인

디자인 프로젝트가 끝날 때 모든 조각을 함께 헐떡이고 부풀릴 때 압도되기 쉽습니다. 따라서 이 단계에서 설계 노력을 두 번, 세 번 확인하는 것은 제조 성공과 실패를 의미할 수 있습니다.

품질 관리 프로세스를 완료하는 데 도움이 되도록 항상 전기 규칙 검사(ERC) 및 설계 규칙 검사(DRC)로 시작하여 설계가 모든 규칙과 제약 조건을 완전히 충족하는지 확인하는 것이 좋습니다. 두 시스템 모두 여유 너비, 선 너비, 공통 제조 설정, 고속 요구 사항 및 단락을 쉽게 확인할 수 있습니다.

ERC 및 DRC가 오류 없는 결과를 생성하면 회로도에서 PCB까지 각 신호의 배선을 한 번에 한 신호 라인씩 확인하여 누락된 정보가 없는지 확인하는 것이 좋습니다. 또한 설계 도구의 프로빙 및 마스킹 기능을 사용하여 PCB 레이아웃 재료가 회로도와 일치하는지 확인하십시오.