PCB 뉴스 - 고성능 PCB 보드 설계 방법

첨단 기술 응용프로그램에 적합한 PCB 설계 방법

19세기 제2차 산업혁명 이후 인류의 과학기술은 비약적으로 발전했다. 특히 인류가 21세기에 접어든 후 신기초건설, 신에너지, 인공지능 등 하이테크 분야는 신속하게 발전했다.단판, 쌍판 등 저주파, 저속, 저밀도, 저성능의 회로판이 점차 도태되였다.

따라서 첨단 기술 제품은 회로 기판에 대한 요구가 점점 높아지고 있습니다.높은 수준, 고속, 고주파, 고급, 고밀도, 고난도 PCB 보드의 응용이 갈수록 광범위해지고 있다.이 유형의 PCB 회로 기판은 미래의 PCB입니다.업계의 발전 추세.

그렇다면 우리는 이러한 분야에 사용되는 고성능 회로기판을 어떻게 설계할 것인가.우리는 특별히 심수시 본강회로유한회사의 경력이 오랜 PCB 설계사를 초청하여 당신과 그들의 설계경험을 공유하였습니다.

1.1 신호 무결성 설계

우수한 PCB 설계자로서 회로 기판의 신호 무결성(SI), 전자기 간섭(EMI) 및 임피던스 요구 사항을 고려해야 합니다.다층 PCB의 구조는 층수, 전원과 접지 층수, 층 순서, 층 간격 등 다음과 같은 요소와 관련된다. 신호층이 전원층과 인접하길 바라며, 고속 신호 흔적선은 전원층 사이의 내층에 위치해 최적의 차단을 실현해야 한다.전력층과 접지층은 가능한 한 개전층의 두께를 근접, 줄이고 더 높은 개전상수(Dk) 라이닝을 사용하여 최적의 기생용량 분포를 실현해야 한다[1].

임피던스 제어 회로 기판으로 설계된 경우 설계자는 차동 임피던스와 관련된 경우 특히 표적 임피던스에 대해 약간 다른 이력 폭을 지정할 수 있습니다.예를 들어, 다층판의 4층에서는 50옴의 표적 임피던스를 얻기 위해 125개의 섬 너비(5밀이)의 흔적선이 필요하며, 같은 층에서는 125개의 섬 너비의 흔적선을 사용하여 100옴의 차등 임피던스를 얻는다.그런 다음 이전 단일 끝 흔적선 설계의 경우 128 × m (5.1 밀이) 폭을, 다음 차분 흔적선의 경우 122 × m (4.9 밀이) 폭을 입력합니다.이러한 방식으로 제조업체는 두 가지 임피던스 목표를 독립적으로 충족시킬 수 있으며 어느 것 [2]에서도 타협할 필요가 없습니다.

분강회사가 자동차통신을 위해 설계한 2단계 HDI판

HDI 보드의 장점은 우수한 고주파 신호 무결성과 전기 성능을 포함합니다.신호 무결성이 향상된 것은 더 작은 라이닝과 더 짧은 상호 연결선, 더 작은 구멍, 더 얇은 개전층 때문에 케이블 연결 지연을 줄이면 신호 무결성을 높일 수 있다.예를 들어, PCB에서 고주파 및 고속 회로의 소음, 무선 주파수 간섭(RFI) 및 전자기 간섭(EMI)을 극복하기 위해 HDI 보드 마이크로 홀(공경 0.15mm 미만) 기술을 사용하는 것이 현재 가장 가능한 솔루션 중 하나입니다.

현재의 고성능 PCB 설계 프로세스에는 설계 과정에서 반복적으로 검사하고 적시에 수정할 수 있는 자동 설계 규칙 검사(DRC) 도구가 장착되어 있어 시간과 노력이 절약되고 정확합니다.자동 DRC에는 신호 무결성(SI), 전원 무결성(PI), 전자기 호환성(EMC), 전자기 간섭(EMI) 및 안전 점검을 포함한 레이아웃 DRC, 전기 DRC 및 전기 규칙 검사 도구가 포함됩니다.

1.2 열 관리 설계

발열은 전자 장치의 정상적인 작동과 장기적인 안정성에 매우 중요합니다.따라서 시스템의 열 또는 온도를 관리하는 열 관리 요구 사항이 있습니다.IC 패키지에서 PCB 및 전체 전자 시스템에 이르기까지 발열 요인을 고려하고 합리적인 발열 방법을 취해야합니다.

PCB 설계 초기에는 열 문제를 고려해야 합니다.첫째, 설계를 최적화하여 열 관리 방법을 단순화하고 비용을 절감합니다.구성 요소 위치와 PCB 레이아웃을 포함한 열 성능에 영향을 주는 최적화된 설계 요소는 시스템 공기 흐름을 최대한 이용하여 냉각해야 합니다.주요 가열 부품의 출력을 추정하여 열 시뮬레이션을 진행하고 발열이 적은 동일 기능 부품을 선택하려고 시도한다;고열 부품 면적의 경우 히트싱크가 필요한지 확인하고 적절한 히트싱크를 선택합니다.발열 조건을 충족하기 위해 PCB 유형 및 재료를 선택하십시오[3].

시장에는 전문 설계, 열 시뮬레이션 및 열 테스트 EDA 도구가 있으며 열 장벽(Bn) 및 열 신속(Sc) 분석 기술을 혁신적으로 사용합니다.이제 엔지니어는 IC, PCB 또는 전체 시스템의 열 흐름이 어디에서 방해되는지, 그리고 왜 열 흐름이 고장나는지 설명하기 위해 원본 샘플을 분할할 필요가 없는 비파괴적인 방법을 사용할 수 있습니다.동시에 가장 빠르고 효과적인 방열 지름길을 확정하여 방열 설계 문제를 해결할 수 있다.[4] 열위험관리(TRM) 시뮬레이션 소프트웨어가 있어 도선, 통공, 표면매체 및 층의 온도조건을 포함한 PCB 회로의 온도조건을 예측할 수 있다.

PCB 설계자는 구성 요소에서 발생하는 열을 제거하기 위해 많은 옵션을 제공합니다.현재 대부분은 금속판을 PCB에 직접 연결하여 열을 방출하는 데 도움을 주는데, 즉 금속 기반 PCB 또는 금속 코어 PCB이다.열 관리 솔루션을 선택하려면 다양한 요소의 균형이 필요합니다.보드와 어셈블리의 크기와 무게를 늘리지 않고 열을 방출하는 방법일반적인 열 방출 방법은 (1) 표준형부터 열전도형까지 적합한 PCB 기판을 선택하는 6가지가 있습니다.(2) PCB 도체 구리의 두께가 두꺼운 구리형으로 발전한다;(3) 열전도를 위해 PCB 오버홀을 사용하여 구리를 채웁니다.(4) PCB 외장 방열 필름, 즉 추가 금속 기판;(5) PCB 내부 히트싱크, 즉 추가 금속 코어 플레이트,(6) PCB 부분에 금속 블록이 내장되어 있습니다.디자이너는 다음 방법을 선택할 때 다른 방법을 결합할 수도 있다[5].