PCB 레이어를 선택하고 쌓는 방법은 무엇입니까?

PCB 스택업 설계를 할 때 주로 다음 두 가지 중요한 사항을 따릅니다.

1) 각 PCB 트레이스 레이어에는 참조로 인접한 레이어(예: 전원 또는 접지)가 있어야 합니다.

2) 인접 접지층과 주전원층은 충분한 커플링 커패시턴스를 확보하기 위해 최소한의 거리를 유지해야 합니다.

여기서는 주로 2-layer PCB의 레이어 수에서 8-layer PCB 보드의 레이어 수에 대한 설명을 소개합니다.

1) 단면 PCB 보드와 양면 PCB 보드의 스택업

2 레이어 PCB 보드의 경우 레이어 수가 적기 때문에 소위 스택업 문제가 없습니다. EMI 방사 제어를 고려할 때 올바른 레이아웃과 배선만 확인하면 됩니다.

PCB 설계를 할 때 사람들은 단층 및 이중층 PCB 회로 기판의 전자기 호환성 문제에 점점 더 집중해 왔습니다. 주된 이유는 신호 루프의 영역이 너무 커서 강력한 전자기 복사를 생성할 뿐만 아니라 더 민감한 외부 간섭을 생성하기 때문입니다. 따라서 PCB 라인 레이아웃의 전자기 호환성으로 인해 발생하는 문제를 줄이고 싶다면 이를 해결하는 가장 쉬운 방법은 키 신호의 루프 영역을 줄이는 것입니다.

주요 신호는 무엇입니까?

전자기 적합성의 관점에서 핵심 신호는 주로 강한 복사를 생성하는 신호와 외부에 명백한 간섭을 일으키는 신호를 나타냅니다.

일반적으로 더 강한 방사 신호는 주소나 시간의 하위 신호와 같은 주기적인 신호입니다. 그리고 외부에 명백한 간섭을 일으키는 신호는 저수준 아날로그 신호입니다.

따라서 단일 및 이중 레이어 PCB 보드는 10KZ 미만의 저주파 아날로그 애플리케이션에 자주 사용됩니다.

1) 같은 층의 전원선 궤적은 방사형 궤적으로 표현하며, 궤적의 전체 길이는 최대한 줄여야 한다.

2) 접지선과 전원선을 배치할 때 서로 인접하게 배치하십시오. 키 신호선 옆에 접지선을 배치하고, 이 접지선은 신호선에 최대한 가깝게 배치한다. 이렇게 하면 루프 영역을 최대한 줄일 수 있고 외부 간섭에 대한 방사 신호를 줄일 수 있습니다.

3) XNUMX층 PCB의 경우 접지선을 PCB 반대편 신호선 하단에 최대한 가깝게 배치할 수 있으며 접지선은 최대한 넓어야 합니다. 결과 루프 영역은 회로 기판의 두께에 신호 라인의 길이를 곱한 것과 같습니다.

2) XNUMX층 PCB 기판을 적층

1. SIG-GND(PWR)-PWR(GND)-SIG;

2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;

위의 두 개의 4층 스택 업 PCB 설계의 경우 주요 문제는 PCB 기판이 기존의 1.6mm(62mil) 기판 두께인 경우입니다. 레이어 간의 거리가 매우 커질 것이기 때문에 한편으로는 쉽지 않습니다. 임피던스, 층간 결합 및 차폐를 제어하는 ​​​​데, 반면에 PCB 보드 간의 커패시턴스를 감소시켜 노이즈를 줄이기가 쉽지 않습니다.

4층 PCB 기판 적층이 첫 번째 설계를 채택하면 PCB 기판의 더 많은 칩에 사용되는 경우가 많습니다. 이 설계는 더 나은 SI 성능을 달성할 수 있지만 EMI 전자기 호환성을 제어하는 ​​것은 쉽지 않습니다. 일반적으로 문제를 줄이기 위해 배선 및 추가 세부 정보를 제어해야 합니다.

주의:

그라운드 레이어는 신호 레이어의 인접한 레이어에 가장 조밀한 신호로 배열되어 복사를 줄이기 쉬울 뿐만 아니라 PCB 기판의 면적을 증가시켜 20H 규칙을 보여줍니다.

4층 PCB 기판 스택업이 두 번째 설계를 채택하는 경우 일반적으로 PCB 기판의 칩 밀도가 낮고 칩 주변에 충분한 면적(필요한 전원 공급 장치 구리 층을 배치하기 위해)이 있는 애플리케이션에 사용됩니다.

두 번째 4레이어 PCB 설계의 외부 레이어는 접지 레이어이고 중간 2 레이어는 신호/전력 레이어입니다. 신호 레이어의 전원 공급 장치는 전류 경로와 신호 경로의 임피던스를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 외부 접지 레이어를 통해 내부 레이어 신호 복사를 차폐할 수 있는 넓은 와이어로 라우팅됩니다. EMI 전자파 적합성 제어 측면에서 최고의 4-layer PCB 구조 설계입니다.

주의:

우리는 신호 및 전원 혼합 레이어의 중간 두 레이어 사이의 거리가 크고 배선 방향이 주로 수직인지 확인해야 누화를 방지하고 보드 영역을 적절하게 제어하며 20H 규칙을 보여줍니다.

3) XNUMX층 PCB 보드 스택업

더 큰 칩 밀도와 더 높은 클록 주파수를 가진 설계의 경우 6층 PCB 보드 설계를 고려해야 합니다. 권장되는 스택은 다음과 같습니다.

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;

이 스택업 디자인은 보다 완전한 신호를 얻을 수 있습니다. 신호 레이어는 접지 레이어에 인접하고 전원 레이어와 접지 레이어가 쌍을 이룹니다. 각 트레이스 레이어의 임피던스는 잘 제어할 수 있으며 두 접지 레이어 모두 전자기 복사를 더 잘 줄일 수 있습니다. 그리고 완전한 전원 공급 장치 및 접지 레이어의 경우 각 신호 레이어에 대해 더 나은 리턴 경로를 제공할 수 있습니다.

2. GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND;

설계상 칩 밀도가 높지 않은 경우에만 적합합니다. 이 6레이어 PCB 스택업 디자인은 XNUMX차 스택업 디자인의 장점을 모두 가지고 있을 뿐만 아니라 상하층의 접지면이 비교적 완벽하기 때문에 사용하기에 비교적 좋은 쉴드로 사용할 수 있습니다. .

주의:

파워 레이어는 메인 컴포넌트 쪽이 아닌 레이어에 최대한 가까워야 합니다. 맨 아래 레이어가 더 완성도가 높기 때문입니다. 따라서 EMI 성능은 첫 번째 솔루션보다 좋습니다.

XNUMX층 PCB 보드의 설계를 위해서는 전력층과 접지층 사이의 거리를 최소화해야 좋은 전력과 접지 결합을 얻을 수 있습니다.

62mil의 PCB 두께의 경우, 층간격이 줄어들긴 하지만 주전원과 접지층 사이의 거리를 아주 작게 조절하는 것은 쉽지 않다.

두 6층 PCB 보드 설계와 비교할 때 6층 PCB 설계의 두 번째 비용은 크게 증가합니다. 따라서 우리는 일반적으로 첫 번째 6층 PCB 스택업 설계를 선택합니다.

4) XNUMX단 PCB 기판 적층

8층 PCB 기판 설계의 경우 전자기 흡수 용량이 낮고 전원 임피던스가 높기 때문에 8층 PCB 기판은 좋은 적층 방법이 아닙니다.

8-레이어 PCB 보드 디자인의 첫 번째:

1. 신호 1 구성 요소 표면, s 작은 추적 레이어

2. 신호 2 내부 위트 약간의 라우팅 레이어, 더 나은 라우팅 레이어(X 방향)

3. 접지

4. 신호 3 스트립 라인 라우팅 레이어, 더 나은 라우팅 레이어(Y 방향)

5. 신호 4 스트립 라인 라우팅 레이어

6.Power

7. 약간의 라우팅 레이어가 있는 내부 신호 5

8. 신호 6 약간의 트레이스 레이어

2. 8레이어 PCB 설계에 레퍼런스 레이어를 추가하면 EMI 성능이 향상되고 각 신호 레이어의 특성 임피던스도 잘 제어될 수 있습니다.

1. 신호 1 부품 표면, 약간의 배선층, 양호한 배선층

2.Ground 형성, 더 나은 전자파 흡수 능력

3. 신호 2 스트립 라인 라우팅 레이어, 좋은 라우팅 레이어

4. 기본 형성과 함께 우수한 전자기 흡수를 구성하는 전원 공급 장치 층

5.지반 형성

6. 신호 3 스트립 라인 라우팅 레이어, 좋은 라우팅 레이어

7. 전원 접지, 더 큰 전력 임피던스

8. 신호 4 작은 라우팅 레이어, 좋은 라우팅 레이어

3. 가장 좋은 8-layer PCB 적층 방법은 다층을 기준면으로 사용하는 것이 지자기 흡수 능력이 매우 우수하기 때문에 다음과 같습니다.

1. 신호 1 부품 표면, 약간의 배선층, 양호한 배선층

2.Ground 형성, 더 나은 전자파 흡수 능력

3. 신호 2 스트립 라인 라우팅 레이어, 좋은 라우팅 레이어

4. 기본 형성과 함께 우수한 전자기 흡수를 구성하는 전원 공급 장치 층

5.지반 형성

6. 신호 3 스트립 라인 라우팅 레이어, 좋은 라우팅 레이어

7.Ground 형성, 더 나은 전자파 흡수 능력

8. 신호 4 작은 라우팅 레이어, 좋은 라우팅 레이어

PCB 보드 레이어의 수를 선택하는 방법과 PCB 보드의 스택 유형을 선택하려면 PCB 보드의 신호 네트워크 수, 장치 밀도, PIN 밀도, 신호 주파수, 보드 크기 등과 같은 많은 요소를 고려해야 합니다. .

신호 네트워크의 수가 많을수록 장치 밀도가 높을수록 PIN 밀도가 커지고 신호 주파수가 높아집니다. 디자인은 다층 보드 디자인을 사용하려고 해야 합니다. 더 나은 EMI 성능을 얻으려면 각 신호 레이어가 참조 레이어인지 확인하는 것이 가장 좋습니다.

4-layer PCB와 6-layer 6을 구별하는 방법 PCB?

전자 산업에서 PCB의 품질을 확인하려면 PCB 인쇄의 레이어 수를 가장 먼저 생각합니다. PCB의 레이어에는 단층 기판, 이중 기판 및 다층 기판이 있기 때문에 .

다층 PCB 중에서 가장 보편적인 것은 4층 PCB와 6층 PCB이다. 이들의 차이점은 무엇인가요? 왜냐하면 PCB의 제조 비용 PCB의 레이어 수와 밀접한 관련이 있습니다. 즉, 6 레이어 PCB의 가격이 4 레이어 PCB의 가격보다 높으므로 PCB 레이어 수를 식별하는 방법은 무엇입니까? 이 섹션에서는 차이점을 찾는 방법을 안내하는 두 가지 방법을 소개합니다.

PCB의 관통 구멍을 확인하십시오

PCB의 전면에 관통 구멍이 있는 경우 후면에서는 찾을 수 없지만 PCB는 6층 PCB가 아닌 8층 PCB 또는 4층 PCB일 가능성이 높습니다. 4-레이어 PCB는 4-레이어 전류를 전도하기 위해 스루 홀이 필요하기 때문에 스루 홀은 전체 회로 기판을 통과합니다. 전면과 후면에서 구멍을 찾을 수 있지만 6-layer PCB 또는 8-layer PCB에는 내장된 관통 구멍이 있으므로 후면이 아닌 전면에서만 관통 구멍을 찾을 수 있습니다.

전면의 전선을 확인하십시오.

6-layer PCB의 레이어 수가 4 레이어 이상이므로 6-layer PCB의 배선 공간이 더 큽니다. 즉, 4-layer PCB의 배선은 더 컴팩트하므로 4-layer PCB의 와이어는 PCB의 각 레이어에 대해 6개 이상의 레이어입니다. PCB 전면의 배선을 확인할 수 있습니다. 배선이 촘촘하면 4층 PCB이고, 그렇지 않으면 6층 PCB입니다.

위의 방법은 육안으로 4-layer PCB와 6-layer PCB를 식별하는 두 가지 간단한 방법입니다. 더 많이 탐색해야 하는 경우 다른 방법이 많이 있습니다.

PCB 비용에 영향을 미치는 요인

PCB의 최종 비용은 보드의 설계 및 의도된 애플리케이션에 따라 다릅니다. 다시 말해서 일상적인 사용을 위한 단순한 PCB가 필요하다면 더 고급이 필요한 것보다 가격이 훨씬 낮아질 것입니다.

결과적으로 이것은 PCB 비용을 결정하는 요소에 대한 일반적인 평가일 뿐입니다. 다음을 비롯한 여러 실제 요소가 인쇄 회로 기판(PCB) 비용에 영향을 미칩니다. 4층 PCB 비용. PCB의 제조 비용은 크기, 여러 레이어 및 재료 유형에 크게 영향을 받으며 이는 상당한 영향을 미칩니다.

따라서 4개의 레이어에 영향을 미치는 요소 또는 6층 PCB 비용 다음과 같습니다 :

• 재료 선택

모든 비즈니스에서 제품 비용은 사용된 생산 재료의 종류와 직접적으로 관련이 있습니다. 차량 내부의 경우 가죽 시트가 천이나 천으로 된 시트보다 비싸다. 결과적으로 동일한 아이디어가 PCB 생산에 어떻게 적용될 수 있는지 쉽게 알 수 있습니다. 석유 또는 항공기 분야에서 사용되는 것과 같은 고강도 애플리케이션을 위한 PCB는 종종 FR4(난연제 4) 재료로 적층됩니다. 올바른 재료를 선택하는 과정을 시작할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 사항은 다음과 같습니다.

• 열 신뢰성

PCB 애플리케이션의 예상 온도 범위를 결정합니다. 선택한 재료의 온도 등급이 허용 범위 내에 있는지 확인하십시오. 재료는 지정된 온도 범위 내에서 작동해야 할 뿐만 아니라 규정된 환경에서도 무기한 동안 과열되지 않고 작동해야 합니다. 고온 설정에서 PCB를 활용하려면 온도 신뢰성이 테스트를 통과해야 합니다.

• 온도 허용

이것은 연결된 구성 요소나 주변 구성 요소에 과도한 열을 전달하지 않으면서 고온을 견딜 수 있는 보드의 용량을 지정합니다. "신호 성능"이라는 용어는 전체 작업 주기 동안 전기 신호의 꾸준한 흐름을 유지하는 재료의 능력을 나타냅니다. 짐작할 수 있듯이 이것은 PCB의 적절한 작동에 필수적입니다. 응용 분야에서 예상되는 물리적 스트레스를 견디는 재료의 능력은 기계적 특성을 결정할 때 주요 고려 사항입니다.

• Dimensions

불행히도 크기는 특히 제품 비용과 관련하여 중요합니다. PCB의 궁극적인 비용은 필요한 보드의 크기에 영향을 받습니다. 패널 사용의 경우에도 마찬가지입니다. PCB의 총 비용은 이 두 가지 기준에 크게 영향을 받습니다.

참고 : 회로 기판의 크기는 특정 응용 프로그램 또는 설계에 필요한 회로 수에 따라 결정됩니다.

• 레이어 또는 스택

이전에 말했듯이 레이어가 많을수록 비용이 더 많이 듭니다. 이러한 가격 인상은 제조업체가 제조 과정에서 사용하는 재료의 크기와 유형도 고려합니다.

가격 상승에 대한 광범위한 비교는 다음 표에 나와 있습니다.

• 레이어 1 및 2: (35% ~ 40% 비용 증가)
• 레이어 수를 35개에서 40개로 늘리기(비용 XNUMX%에서 XNUMX% 증가)
• 30개에서 40개 레이어로: (XNUMX%에서 XNUMX% 비용 증가)
• 30개에서 35개 레이어로: (XNUMX%에서 XNUMX% 비용 증가)
• 8-레이어에서 10-레이어로: (20%에서 30% 비용 증가)
• 10단에서 12단 구조로의 전환(비용 20%에서 30% 증가)

그것은 생산 공정에서 가장 큰 가격 인상 중 하나를 초래하는 두 번째 레이어를 추가합니다. 이는 제조공정의 단수를 증가시키므로 이에 해당함은 자명하다(적층공정).

레이어가 많을수록 제조 프로세스가 더 오래 걸리고 더 많은 리소스가 사용됩니다. 그래서, 6층 PCB 비용 그리고 제조 시간은 더 적은 층보다 더 길 것입니다.

• 마감

PCB 설계 비용은 선택한 마감재의 영향을 받습니다. 작지만 그럼에도 불구하고 기여하는 구성 요소입니다. 품질이 더 좋거나 유통 기한이 더 길기 때문에 한 마감재를 다른 마감재보다 선택할 수 있습니다.

다음은 가장 일반적인 마감 유형(표면 처리)입니다.

• HASL은 납땜 재료로 좋은 선택입니다.
• LFHASL로 납땜성을 개선할 수도 있습니다.
• OSP는 더 나은 납땜성을 제공합니다.
• IMM Ag를 사용하여 Al(알루미늄) 와이어 본딩 및 더 나은 납땜성을 달성할 수 있습니다.
• IMM Sn은 납땜성을 제공합니다.
• 솔더링성, Al 와이어 본딩 능력, 접촉면 모두 ENIG의 특징입니다.
• ENEPIG는 우수한 접촉면, Al Wire Bonding 및 Solderability를 가지고 있습니다.

납땜성 및 접촉면 면에서 Elec Au는 Al 및 Au(금) 와이어 본딩보다 탁월한 선택입니다.

• 보드의 구멍 치수

보드의 구멍 크기와 수량은 최종 제조 비용에 영향을 미칩니다. 가능한 한 작은 구멍을 만들려면 전문 장비가 필요합니다. 이전에 말했듯이 더 많은 구멍이 필요할수록 더 많은 단계와 제조 시간이 필요합니다. 따라서 프로젝트 비용이 높아집니다. 보드의 디자인은 이 문제와 관련하여 가장 중요한 구성 요소입니다.

• 추적 너비 및 간격

여기에는 최소 트레이스 너비와 각 트레이스 사이의 간격이 포함됩니다. 엔지니어에게 물어보면 PCB에 손상을 주거나 과열하지 않고 전류를 전송하려면 충분한 트레이스 폭이 필수적이라고 말할 것입니다.

트레이스의 너비를 결정하는 첫 번째 단계는 디자인이 올바른지 확인하는 것입니다(시뮬레이션). 트레이스 폭과 전류 전달 용량은 보드 크기에 반비례합니다. 더 넓은(두꺼운) 흔적은 다른 이유로 기존 운반 능력을 제한하더라도 더 많은 재료와 노동이 필요합니다. 이것은 가격을 인상할 것입니다.

요컨대, 보드 두께와 가격 사이에는 직접적인 연관성이 있습니다. 두꺼운 판과 얇은 판은 가격차이가 있지만, 그것은 또한 재료의 품질에 달려 있습니다. 더 두꺼운 재료에서 PCB를 확보, 적층 및 형성하는 것입니다. 찾고 있는 디자인이 다소 단순하더라도 특히 그렇습니다.

• 제품 사양

더 복잡한 설계나 맞춤형 또는 고유한 요구 사항의 경우 추가 비용이 불가피합니다. 추가 노력, 자원 및 제조 공정에 필요한 특수 장비로 인해 이러한 설계 요구 사항은 생산 비용이 더 많이 듭니다. 그러나 시뮬레이션을 사용하면 최종 설계를 선택하기 전에 보드 비용 및 관련 설계 요구 사항을 훨씬 더 잘 파악할 수 있습니다.

최종 단어

생산 비용은 레이어 수에 영향을 받습니다. 설계의 복잡성, SI 문제에 대한 관심 등을 포함한 많은 고려 사항이 레이어 수를 결정할 때 고려됩니다.

일반적으로, 4층 PCB 비용 보다 크다 6층 PCB 비용,자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오. 2 레이어 대 4층 PCB 비용. 그러나 재료, 마감, 트레이스 폭 등과 같은 다른 요소도 비용 견적에 영향을 미칩니다. PCB 제조업체와 설계자는 종종 함께 작업하여 설계에 필요한 레이어 수를 결정합니다.