PCB 크기 요구 사항이 점점 더 작아짐에 따라 장치 밀도 요구 사항이 점점 더 높아지고 PCB 설계가 더욱 어려워집니다. 높은 PCB 레이아웃 속도를 달성하고 설계 시간을 단축하는 방법에 대해 설명하고 PCB 계획, 레이아웃 및 배선의 설계 기술에 대해 설명합니다.

배선을 시작하기 전에 설계를 신중하게 분석하고 도구 소프트웨어를 신중하게 설정해야 요구 사항에 더 부합하는 설계를 만들 수 있습니다.

1. PCB의 레이어 수를 결정합니다.

회로 기판의 크기와 배선 레이어 수는 설계 초기에 결정되어야 합니다. 배선층 수와 STack-up 방식은 인쇄된 라인의 배선 및 임피던스에 직접적인 영향을 미칩니다.

보드의 크기는 원하는 디자인 효과를 얻기 위해 적층 방법과 인쇄 선의 너비를 결정하는 데 도움이 됩니다. 현재 다층 기판 간의 비용 차이는 매우 작으며 설계 시 더 많은 회로 층을 사용하고 구리를 고르게 분배하는 것이 좋습니다.
2. 설계 규칙 및 제한 사항

배선 작업을 성공적으로 완료하려면 배선 도구가 올바른 규칙과 제한 사항에 따라 작동해야 합니다. 특별한 요구 사항이 있는 모든 신호 라인을 분류하려면 각 신호 클래스에 우선 순위가 있어야 합니다. 우선순위가 높을수록 규칙은 더욱 엄격해집니다.

규칙에는 인쇄된 라인의 너비, 최대 비아 수, 병렬성, 신호 라인 간의 상호 영향 및 레이어 제한이 포함됩니다. 이러한 규칙은 배선 도구의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 설계 요구 사항을 신중하게 고려하는 것은 성공적인 배선을 위한 중요한 단계입니다.

3. 구성 요소의 레이아웃

최적의 조립 프로세스에서는 DFM(제조 가능성을 위한 설계) 규칙에 따라 구성 요소 레이아웃이 제한됩니다. 조립 부서에서 부품 이동을 허용하면 회로가 적절하게 최적화되어 자동 배선이 더 쉬워집니다.

정의된 규칙과 제약 조건은 레이아웃 디자인에 영향을 미칩니다. 자동 배선 도구는 한 번에 하나의 신호만 고려합니다. 배선 도구는 배선 제약을 설정하고 신호선의 레이어를 설정함으로써 설계자가 상상한 대로 배선을 완성할 수 있습니다.

예를 들어 전원 코드의 레이아웃은 다음과 같습니다.

①PCB 레이아웃에서 전원 공급 장치 디커플링 회로는 전원 공급 장치 부분에 배치하지 않고 해당 회로 근처에 설계해야 합니다. 그렇지 않으면 바이패스 효과에 영향을 미치고 전원 라인과 접지 라인에 맥동 전류가 흘러 간섭을 일으킬 수 있습니다. ;

②회로 내부의 전원 공급 방향은 마지막 단에서 이전 단까지 전원이 공급되어야 하며, 이 부분의 파워 필터 커패시터는 마지막 단 근처에 배치되어야 한다.

③디버깅 및 테스트 중에 전류를 분리하거나 측정하는 등 일부 주요 전류 채널의 경우 레이아웃 중에 인쇄된 와이어에 전류 간격을 배열해야 합니다.

또한, 레이아웃 시 레귤레이트된 전원 공급 장치는 가능한 한 별도의 인쇄 회로 기판에 배치되어야 한다는 점에 유의해야 합니다. 전원 공급 장치와 회로가 인쇄 회로 기판을 공유하는 경우 레이아웃에 있어서 안정화된 전원 공급 장치와 회로 부품의 혼합 레이아웃을 피하거나 전원 공급 장치와 회로가 접지선을 공유하도록 해야 합니다. 이러한 종류의 배선은 간섭을 일으키기 쉬울 뿐만 아니라 유지 관리 중에 부하를 분리할 수 없기 때문에 인쇄된 배선의 일부만 절단될 수 있으며 인쇄 기판이 손상될 수 있습니다.
4. 팬아웃 디자인

팬아웃 설계 단계에서 표면 실장 장치의 각 핀에는 하나 이상의 비아가 있어야 합니다. 그래야 더 많은 연결이 필요할 때 회로 기판이 내부 연결, 온라인 테스트 및 회로 재처리를 수행할 수 있습니다.

자동 라우팅 툴의 효율성을 극대화하기 위해서는 가장 큰 비아 사이즈와 인쇄된 라인을 최대한 많이 사용해야 하며, 간격은 50mil로 설정된다. 배선 경로 수를 극대화하는 비아 방식의 채택이 필요합니다. 신중한 고려와 예측을 거쳐 회로 설계 온라인 테스트를 설계 초기 단계에서 수행하고 생산 공정의 후반 단계에서 실현할 수 있습니다. 배선 경로 및 회로 온라인 테스트에 따라 비아 팬아웃 유형을 결정합니다. 전원 및 접지는 배선 및 팬아웃 설계에도 영향을 미칩니다.

5. 주요 신호의 수동 배선 및 처리

수동 배선은 현재와 미래의 인쇄 회로 기판 설계의 중요한 프로세스입니다. 수동 배선을 사용하면 자동 배선 도구로 배선 작업을 완료하는 데 도움이 됩니다. 선택된 네트워크(net)를 수동으로 라우팅하고 고정함으로써 자동 라우팅이 가능한 경로를 형성할 수 있습니다.

주요 신호는 수동으로 연결되거나 자동 연결 도구와 결합되어 먼저 연결됩니다. 배선이 완료되면 관련 엔지니어링 및 기술 담당자가 신호 배선을 확인합니다. 검사를 통과한 후 배선이 고정되고 나머지 신호는 자동으로 배선됩니다. 접지선에 임피던스가 존재하기 때문에 회로에 공통 임피던스 간섭이 발생합니다.

따라서 배선 중에 접지 기호가 있는 지점을 무작위로 연결하지 마십시오. 이렇게 하면 유해한 결합이 발생하고 회로 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 더 높은 주파수에서는 와이어의 인덕턴스가 와이어 자체의 저항보다 몇 배 더 커집니다. 이때 전선에 작은 고주파 전류만 흐르더라도 일정한 고주파 전압 강하가 발생합니다.

따라서 고주파 회로의 경우 PCB 레이아웃을 최대한 콤팩트하게 배열하고 인쇄된 와이어를 최대한 짧게 해야 합니다. 인쇄된 와이어 사이에는 상호 인덕턴스와 커패시턴스가 있습니다. 작동 주파수가 크면 다른 부품에 간섭이 발생하는데 이를 기생 결합 간섭이라고 합니다.

취할 수 있는 억제 방법은 다음과 같습니다.
① 모든 레벨 사이의 신호 배선을 짧게 해보세요.
② 각 레벨의 신호 라인을 넘지 않도록 모든 레벨의 회로를 신호 순서대로 배열합니다.
③인접한 두 패널의 전선은 평행하지 않고 수직 또는 교차해야 합니다.
④ 신호선을 보드에 병렬로 배선할 경우에는 이들 배선을 최대한 일정 거리만큼 분리하거나 접지선과 전원선으로 분리하여 차폐 목적을 달성해야 합니다.
6. 자동 배선

주요 신호 배선의 경우 배선 중 분산 인덕턴스 감소 등 일부 전기적 매개변수 제어를 고려해야 합니다. 자동 배선 도구에 어떤 입력 매개변수가 있는지, 입력 매개변수가 배선에 미치는 영향을 이해한 후, 배선 품질 자동 배선은 어느 정도 보증을 얻을 수 있습니다. 신호를 자동으로 라우팅할 때는 일반 규칙을 사용해야 합니다.

제한 조건을 설정하고 배선 영역을 금지하여 특정 신호에 사용되는 레이어와 사용되는 비아 수를 제한함으로써 배선 도구는 엔지니어의 설계 아이디어에 따라 배선을 자동으로 라우팅할 수 있습니다. 제약 조건을 설정하고 생성된 규칙을 적용한 후 자동 라우팅은 예상 결과와 유사한 결과를 얻습니다. 디자인의 일부가 완성된 후에는 후속 라우팅 프로세스에 영향을 받지 않도록 수정됩니다.

배선 수는 회로의 복잡성과 정의된 일반 규칙의 수에 따라 달라집니다. 오늘날의 자동 배선 도구는 매우 강력하며 일반적으로 배선을 100% 완료할 수 있습니다. 그러나 자동 배선 도구가 모든 신호 배선을 완료하지 못한 경우 나머지 신호를 수동으로 배선해야 합니다.
7. 배선 배열

제약이 거의 없는 일부 신호의 경우 배선 길이가 매우 깁니다. 이때 어떤 배선이 합리적이고 어떤 배선이 불합리한지 먼저 판단한 다음 수동으로 편집하여 신호 배선 길이를 줄이고 비아 수를 줄일 수 있습니다.