PCB 기술 - PCB 계층형 설계 개요

PCB 계층화란 인쇄회로기판을 여러 층으로 나누고 각 층마다 다른 회로 설계를 적용해 복잡한 회로에 대한 현대 전자기기의 수요를 충족시키는 것을 말한다.이러한 설계 방법은 회로기판의 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 배선의 난이도를 낮추어 단층 회로기판이 실현하기 어려운 복잡한 배치를 다층 설계에서 가능하게 한다.

PCB 회로 기판의 계층화 원리는 회로 레이아웃과 기능을 최적화하기 위해 특정 전매질과 도금층의 전기 절연 및 상호 연결 다중 레이어를 사용합니다.이러한 계층형 설계는 전자 부품의 레이아웃을 더욱 치밀하게 하고, 회선 교차를 줄이며, 신호 전송의 품질과 신뢰성을 확보하며, 전자기 간섭의 차단 효과를 향상시켰다.

일반적으로 PCB 보드에는 신호 레이어, 전원 레이어 및 접지 레이어가 포함됩니다.신호층은 주로 신호를 전송하는데 사용되며 전원층은 회로부속품에 전력을 공급하고 접지층은 접지평면을 형성하여 신호와 전원간의 교란을 안정시키는데 사용된다.일부 복잡한 응용에서는 시계 레이어, 차폐 레이어 등 다른 기능 레이어를 추가하는 것을 고려할 수 있다.

PCB 계층화는 어떻게 수행합니까?

1. 계층화 절차

회로 기판을 설계할 때는 회로 기판의 수요와 특징에 따라 계층화 방안을 선택해야 한다.일반적인 계층화 시나리오는 다음과 같습니다.

(1) 단일 패널: 모든 회로 컴포넌트가 동일한 면에 있으며 단순 회로에 적용됩니다.

(2) 듀얼 패널: pcb 컴포넌트는 구멍을 통해 중간에 연결하여 양쪽에 정렬됩니다.

(3) 4층판: 바깥쪽은 신호층, 안쪽은 전원과 접지층으로 중간에 구멍을 통해 연결한다.

(4) 다층판: 신호층, 전원층, 접지층 등으로 구성되며 중간에 상호련결층 또는 과공이 있다.

2. 어셈블리 배포

계층화 프로세스를 수행하려면 회로의 실제 필요에 따라 어셈블리를 배치해야 합니다.구성 요소의 분포는 소프트웨어를 통해 자동으로 조정되거나 수동으로 조정될 수 있습니다.레이아웃 과정에서 컴포넌트 간의 거리와 임피던스 일치 등에 유의해야 합니다.

3. 연결 규칙

케이블 연결 규칙의 개발은 PCB 설계 계층에서 매우 중요한 단계입니다.경로설정 규칙에는 회로 정렬 방향, 선가중치, 간격, 접지, 인터페이스, 신호 무결성 등의 요소가 포함됩니다.합리적인 배선 규칙은 회로 기판의 성능을 향상시키고 회로 신호 전송의 품질을 보장할 수 있다.

계층형 전자 부품의 존재는 인쇄회로기판의 전도성을 높이는 데 도움이 된다.PCB의 배선 과정에서 전도층은 구리와 같은 금속으로 구성되며, 이러한 금속 중의 층전자는 자유롭게 이동하여 전류 통로를 형성할 수 있다.이러한 자유 전자 마이그레이션은 PCB가 고주파 및 고밀도 전자 응용 프로그램에서 좋은 전도성을 나타냄으로써 회로 전송 속도에 대한 현대 전자의 요구를 충족시킵니다.

인쇄회로기판에서 층화된 전자부품의 활동은 전도성에 영향을 줄뿐만아니라 열관리와도 밀접히 련관된다.전자 부품은 작동 중에 열을 발생시키지만 전자 부품의 계층화 동작은 열을 효과적으로 방출하고 회로의 작동 온도를 낮출 수 있습니다.이는 특히 고출력 및 고주파 어플리케이션 환경에서 보드의 안정성을 보장하고 수명을 연장하는 데 매우 중요합니다.

다중 레이어 인쇄 회로 기판에서 레이어 간의 연결은 일반적으로 마이크로 블라인드 및 구멍 처리에 의존하며 계층형 전자 부품의 자유로운 이동은 이러한 연결의 신뢰성을 지원할 수 있습니다.계층형 전자 부품의 성질은 전신호가 서로 다른 계층 사이에서 전파될 때의 안정적인 전송을 확보한다.또한 양호한 계층형 전자 성능은 신호의 전송 속도와 품질을 향상시키고 신호 손실을 줄이는 데 도움이 된다.

pcb 계층화 고려 사항

1. 계층형 설계의 기본 원칙

다층 PCB의 설계에서 합리적인 계층화는 매우 중요하다.일반적으로 설계에는 전기 성능의 안정성과 신호의 무결성을 보장하는 신호 레이어, 전원 평면 및 접지 평면이 포함됩니다.

2. 신호선과 반환 레이어의 레이아웃

각 신호선에는 이미지 레이어라고도 하는 적절한 반환 레이어가 있어야 합니다.신뢰할 수 있는 참조 레벨을 제공하여 신호 무결성을 보장하고 노이즈 간섭을 줄이기 위한 것입니다.이 설계는 특히 신호 왜곡 및 반사로 인한 문제를 줄이기 위해 고속 신호 전송이 가능한 회로에 적합합니다.

3. 전원 및 접지층 레이아웃

전원 공급 장치 레이어와 접지 레이어는 가능한 한 가깝고 우선적으로 서로 인접하여 전원 무결성을 높이고 전자기 간섭(EMI)을 줄입니다.설계 과정에서 전원층과 접지층 사이의 간격을 각별히 주의하여 양호한 배전과 안정적인 작업 환경을 확보해야 한다.

4. 도면층 선택

올바른 계층 수를 선택하는 것이 PCB 성능을 보장하는 열쇠입니다.설계 요구 사항에 따라 신호 무결성, 전력 분포 및 전자기 간섭 제어 요구 사항을 충족하기 위해 계층 구조를 합리적으로 계획합니다.다중 계층 PCB 설계는 더 높은 기능 밀도를 제공하지만 설계자는 성능과 생산 복잡성의 균형을 맞춰야 합니다.

5. 열층 설계

다중 레이어 PCB에서도 열 설계가 중요합니다.적절한 열층은 회로 기판의 열을 관리하고 온도 상승의 위험을 줄이며 구성 요소가 정상 온도 범위 내에서 작동하도록 보장합니다.이는 회로기판의 수명을 연장할 뿐만 아니라 전반적인 성능도 향상시켰다.

6. 재료 선택의 중요성

PCB를 설계할 때 재료의 선택도 회로의 성능에 큰 영향을 미친다.선택한 재료가 설계의 기능 요구 사항을 효과적으로 지원할 수 있도록 재료의 전기, 열 및 기계적 성능을 고려해야 합니다.고품질의 재료는 회로 기판의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있다.

7. 고주파 신호의 처리

고속 또는 고주파 신호를 처리할 때 신호층 배치와 임피던스 일치를 자세히 설계하여 신호의 감쇠와 방해를 방지하는 것이 특히 중요하다.신호층의 설계는 단락을 확보하고 신호 지연을 줄이기 위해 신호 전송 경로를 우선적으로 고려해야 한다.

간단히 말해서, PCB 계층화는 인쇄 회로 기판 설계의 중요한 구성 요소이며, 그 유효성은 회로 기판의 성능, 신뢰성 및 기능 확장에 직접적인 영향을 미칩니다.