6-레이어 PCB 스택업 설계 가이드라인

4-레이어 PCB의 공간이 부족하다면 6-레이어 기판으로 업그레이드할 때입니다. 추가된 레이어가 더 많은 신호, 추가 평면 쌍 또는 여러 조합의 컨덕터를 위한 공간을 제공합니다. 이러한 추가 레이어를 사용하는 방법보다 중요한 건 PCB 스택업에서 레이어를 배열하는 방법과 6-레이어 PCB에서의 라우팅 방법입니다. 6-레이어 기판을 사용해 본 적이 없거나 이 스택업으로 인해 해결하기 어려운 EMI 문제를 겪은 적이 있다면 계속 읽으면서 6-레이어 PCB 설계 가이드라인과 모범 사례를 알아보세요.

6개의 레이어를 사용해야 하는 이유는 무엇인가요?

기판 설계를 시작하기 전, 6-레이어 PCB를 사용해야 하는 이유를 고려하는 것이 중요하다고 생각합니다. 이는 단순히 신호 경로를 더 추가하는 것 외에도 여러 가지 이유가 있습니다. 가장 기본적인 버전의 6-레이어 스택업은 4-레이어 기판의 SIG/PWR/GND/SIG 스택업과 동일한 접근 방식을 사용하되 스택업 중앙에 추가된 두 개의 레이어에 신호를 전송합니다. 하지만 실제로 SIG/PWR/SIG/SIG/GND/SIG는 EMC 관점에서 최악의 6-레이어 PCB 스택업이며, DC에서 작동하는 기판에만 적합할 수 있습니다.

4-레이어 기판이 아닌 6-레이어 기판을 선택해야 하는 몇 가지 이유는 다음과 같습니다.

1. 4-레이어 SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWR 스택업을 사용 중인데 표면 레이어에서 컴포넌트를 위한 공간을 더 많이 확보해야 하는 경우, 내부 레이어에 PWR과 SIG를 배치하면 PWR/GND 평면 쌍과 더 많은 디커플링이 가능합니다.
2. 혼합 신호 기판의 경우, 전체 표면 레이어를 아날로그 인터페이스 전용으로 구성할 수 있으며 보다 느린 디지털 라우팅용으로 추가적인 내부 레이어가 있습니다.
3. I/O 수가 많은 고속 기판을 사용하고 있으며 신호를 기판의 여러 레이어로 분리할 수 있는 좋은 방법을 찾고 있는 경우, 1번과 동일한 전략을 실행할 수 있습니다.

이러한 모든 구성에서 신호 레이어를 두 개가 아닌 하나만 추가합니다. 다른 레이어 하나는 GND 평면, 전원 레일 또는 전체 전원 평면 전용으로 사용됩니다. 스택업은 레이아웃 및 라우팅 전략뿐만 아니라 기판의 EMC 및 신호 무결성을 결정하는 주요 요인으로 작용합니다.

• 6-레이어 PCB 스택업 및 EMC 특성에 대한 자세한 내용은 이 문서를 참조하세요.

신호 라우팅 방법

라우팅을 시작하기 전에 6-레이어 PCB에서 사용하는 일반적인 PCB 스택업을 살펴보겠습니다.

이 스택업에서 상단 및 하단 레이어는 얇은 유전체에 있으므로 이러한 레이어는 임피던스 제어 신호에 사용해야 합니다. 유전 상수에 따라 폭이 15~20mil인 마이크로 스트립 라우팅이 필요하므로 10mil은 사용할 수 있는 가장 두꺼운 유전체일 가능성이 높습니다. 차동 쌍으로 디지털 인터페이스를 라우팅하는 경우 간격으로 인해 트레이스 폭을 더 줄일 수 있으므로 더 미세한 피치 컴포넌트로 라우팅할 수 있습니다. 예를 들어, 다중 멀티 기가비트 이더넷 채널을 지원하는 Altium의 여러 소형 폼 팩터 네트워킹 제품에 위의 스택업 버전을 사용하고 있습니다.

외부 레이어에 훨씬 더 좁은 트레이스 폭을 사용해야 하는 경우 외부 유전체 두께를 줄인 다음(4~5mil까지 낮출 수 있음) L3-L4 유전체를 조금 더 두껍게 만들어 목표 기판 두께를 충족하세요. 다음으로 고려해야 할 사항은 전원을 라우팅하는 방법입니다.

전원 라우팅 방법

위의 6-레이어 PCB 스택업 예에서는 1개 레이어 전체가 PWR 전용으로 사용됩니다. 이렇게 하면 컴포넌트에서 표면 영역을 확보하고 비아를 통해 이러한 컴포넌트에 전원을 공급하는 것이 더 쉬워지므로, 이는 일반적으로 6-레이어 PCB에서 좋은 방법입니다.

한 가지 예로 아래의 BGA를 살펴보세요. 이 BGA는 여러 전압에서 많은 전류를 필요로 하는 고속 인터페이스 컨트롤러의 전형이므로 많은 볼이 전원과 접지에 연결됩니다. FPGA와 같은 제품에서는 풋프린트 전체에 전원과 접지를 위한 핀이 여러 개 있을 수 있습니다. 레이어 하나를 전원 전용으로 사용하면 평면을 레일로 분할하여 필요한 경우 고전류에서 여러 가지의 전압을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 서로 다른 전압에서 레일을 겹칠 필요가 없어 추가적인 EMI 문제를 방지할수 있습니다.

내부 레이어에 전원을 공급했다고 해서 다른 곳에 전원을 공급할 수 없다는 의미는 아닙니다. 구리 주입을 사용하는 레일 또는 두꺼운 트레이스로 다른 신호 레이어에서 전원을 계속 라우팅할 수 있습니다.

6-레이어 기판에서 여러 전압의 고전류 작동이 필요한 경우 추가 신호 레이어 대신 추가 전력 레이어를 사용하는 것이 좋습니다. 즉, 스택업 안의 내부 레이어에 접지와 인터리브된 전력 레이어가 두 개 있습니다. 한 단계 더 나아가 전류 처리 역량을 늘리기 위해 후면 레이어에 전원 평면을 배치할 수도 있습니다. 이렇게 하면 더 무거운 구리를 사용하여 넓은 영역에 전력을 라우팅할 수 있는 충분한 공간을 확보할 수 있으며, 이를 통해 낮은 DC 저항과 낮은 전력 손실을 보장할 수 있습니다.

이외에도 EMC를 보장하기 위해 4-레이어 또는 8-레이어 기판에서 사용되는 다른 중요한 라우팅 전략은 6-레이어 기판에도 적용됩니다. 위의 6-레이어 스택업 예와 유사한 방법을 사용하면 훨씬 더 쉽게 라우팅하고 신호 및 전력 무결성을 보장할 수 있습니다. 4-레이어 또는 8-레이어 기판의 고려 사항과 동일한 DFM 고려 사항은 6-레이어 기판에도 적용되므로, 레이아웃, 트레이스 크기 조정 및 라우팅을 시작하기 전에 제조업체에 스택업을 승인받으세요.

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스택업을 생성하고 라우팅을 시작하기 전에 이 6-레이어 PCB 설계 지침을 따르세요. 6-레이어 회로 기판을 제작할 준비가 되었으면 Altium Designer®에서 최적의 PCB 설계 도구 세트를 사용하세요. Altium Designer®는 레이아웃, 라우팅 및 생산을 위한 기판 준비를 위한 도구 세트를 모두 제공합니다. 생성한 PCB 풋프린트를 협업자와 공유하려는 경우 팀은 Altium 365™ 플랫폼을 통해 협업할 수 있습니다. 하나의 소프트웨어 패키지에서 고급 전자 장치를 설계하고 생산하는 데 필요한 모든 것을 만나 보세요.

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