잘못 설계된 인쇄 회로 기판이나 PCB는 상업적 생산에 필요한 품질을 결코 충족할 수 없습니다. PCB 설계의 품질을 판단하는 능력은 매우 중요합니다. 완전한 설계 검토를 수행하려면 PCB 설계에 대한 경험과 지식이 필요합니다. 그러나 PCB 설계의 품질을 신속하게 판단하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
개략도는 주어진 기능의 구성 요소와 연결 방법을 설명하는 데 충분할 수 있습니다. 그러나 특정 작업에 대한 구성 요소의 실제 배치 및 연결과 관련하여 회로도에서 제공하는 정보는 매우 제한적입니다. 이는 완전한 작동 원리도의 모든 구성 요소 연결을 꼼꼼하게 구현하여 PCB를 설계하더라도 최종 제품이 예상대로 작동하지 않을 수 있음을 의미합니다. PCB 설계의 품질을 신속하게 확인하려면 다음 사항을 고려하십시오.
1. PCB 트레이스
PCB의 눈에 보이는 흔적은 솔더 레지스트로 덮여 있어 단락 및 산화로부터 구리 흔적을 보호하는 데 도움이 됩니다. 다양한 색상을 사용할 수 있지만 가장 일반적으로 사용되는 색상은 녹색입니다. 솔더 마스크의 흰색으로 인해 흔적을 보기가 어렵습니다. 대부분의 경우 상단 및 하단 레이어만 볼 수 있습니다. PCB에 2개 이상의 레이어가 있는 경우 내부 레이어가 보이지 않습니다. 하지만 겉 레이어만 보면 디자인의 퀄리티를 쉽게 판단할 수 있습니다.
설계 검토 과정에서 흔적을 확인하여 급격한 굴곡이 없는지, 모두 직선으로 연장되는지 확인합니다. 특정한 고주파수 또는 고전력 트레이스로 인해 문제가 발생할 수 있으므로 급하게 구부리지 마십시오. 이는 디자인 품질이 좋지 않다는 최종 신호이므로 모두 피하십시오.
2. 디커플링 커패시터
칩에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 고주파 노이즈를 필터링하기 위해 디커플링 커패시터는 전원 공급 장치 핀에 매우 가깝게 위치합니다. 일반적으로 칩에 두 개 이상의 VDD(드레인-드레인) 핀이 포함된 경우 각 핀에는 디커플링 커패시터가 필요하며 때로는 더 많은 커패시터가 필요합니다.
디커플링 커패시터는 디커플링할 핀에 매우 가깝게 배치해야 합니다. 핀 가까이에 배치하지 않으면 디커플링 커패시터의 효과가 크게 감소합니다. 디커플링 커패시터가 대부분의 마이크로칩 핀 옆에 배치되지 않은 경우 이는 다시 PCB 설계가 올바르지 않음을 나타냅니다.
3. PCB 트레이스 길이가 균형을 이룹니다.
여러 신호가 정확한 타이밍 관계를 갖도록 하려면 PCB 트레이스 길이가 설계에서 일치해야 합니다. 트레이스 길이 일치는 모든 신호가 동일한 지연으로 대상에 도달하도록 보장하고 신호 에지 간의 관계를 유지하는 데 도움이 됩니다. 신호 라인 세트에 정확한 타이밍 관계가 필요한지 여부를 확인하려면 회로도에 액세스해야 합니다. 이러한 트레이스를 추적하여 트레이스 길이 균등화가 적용되었는지 확인할 수 있습니다(지연 라인이라고도 함). 대부분의 경우 이러한 지연선은 곡선처럼 보입니다.
추가 지연은 신호 경로의 비아로 인해 발생한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 비아를 피할 수 없는 경우 모든 추적 그룹에 정확한 타이밍 관계가 있는 동일한 수의 비아가 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 또는 지연선을 사용하여 비아로 인한 지연을 보상할 수 있습니다.
4. 부품 배치
인덕터에는 자기장을 생성하는 기능이 있지만 엔지니어는 회로에서 인덕터를 사용할 때 서로 가까이 배치되지 않도록 해야 합니다. 인덕터가 서로 가까이, 특히 엔드 투 엔드에 배치되면 인덕터 간에 유해한 결합이 발생합니다. 인덕터에 의해 생성된 자기장으로 인해 큰 금속 물체에 전류가 유도됩니다. 따라서 금속 물체로부터 일정한 거리를 두고 배치해야 합니다. 그렇지 않으면 인덕턴스 값이 변경될 수 있습니다. 인덕터를 서로 수직으로 배치하면 인덕터를 서로 가깝게 배치하더라도 불필요한 상호 결합을 줄일 수 있습니다.
PCB에 전력 저항기나 기타 발열 부품이 있는 경우 열이 다른 부품에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 예를 들어 회로에 온도 보상 커패시터나 온도 조절 장치를 사용하는 경우 전력 저항기나 열을 발생시키는 부품 근처에 배치하면 안 됩니다.
온보드 스위칭 조정기 및 관련 구성요소를 위한 전용 영역이 PCB에 있어야 합니다. 이 부분은 작은 신호를 다루는 부분과 최대한 멀리 설정해야 합니다. AC 전원 공급 장치가 PCB에 직접 연결되는 경우 PCB의 AC 측에 별도의 부품이 있어야 합니다. 위의 권장 사항에 따라 구성 요소를 분리하지 않으면 PCB 설계 품질에 문제가 발생합니다.
5. 트레이스 폭
엔지니어는 큰 전류를 전달하는 트레이스의 크기를 적절하게 결정하기 위해 특별한 주의를 기울여야 합니다. 빠르게 변화하는 신호나 디지털 신호를 전달하는 트레이스가 작은 아날로그 신호를 전달하는 트레이스와 평행하게 실행되는 경우 노이즈 픽업 문제가 발생할 수 있습니다. 인덕터에 연결된 트레이스는 안테나 역할을 할 수 있으며 유해한 무선 주파수 방출을 유발할 수 있습니다. 이를 방지하려면 이 표시가 더 넓어서는 안 됩니다.
6. 접지면과 접지면
PCB가 디지털과 아날로그 두 부분으로 구성되어 있고 하나의 공통 지점(일반적으로 음극 전원 단자)에만 연결해야 하는 경우 접지면을 분리해야 합니다. 이는 접지 전류 스파이크로 인해 디지털 부품이 아날로그 부품에 미치는 부정적인 영향을 방지하는 데 도움이 됩니다. 서브 회로(PCB에 2개 레이어만 있는 경우)의 접지 리턴 트레이스를 분리한 다음 음극 전원 단자에 연결해야 합니다. 적당히 복잡한 PCB의 경우 최소 4개의 레이어를 갖는 것이 좋습니다. 전원 및 접지 레이어에는 2개의 내부 레이어가 필요합니다.
결론적으로
엔지니어의 경우 한 명 또는 한 명의 직원 디자인의 품질을 판단하려면 PCB 설계에 대한 충분한 전문 지식을 갖는 것이 매우 중요합니다. 그러나 전문 지식이 없는 엔지니어도 위의 방법을 볼 수 있습니다. 프로토타입으로 전환하기 전, 특히 스타트업 제품을 설계할 때 항상 전문가에게 PCB 설계 품질을 확인받는 것이 좋습니다.