PCB 디자인 및 CAD 소프트웨어: 디자인을 지배하는 것이 무엇인지 알아보기

가끔 "법의 지배"라는 표현이 국가들의 통치 방식에 대한 대화에 등장합니다. 13세기 마그나 카르타에 이르기까지 거슬러 올라가는 "법의 지배"는 평화롭고 공정한 사회의 발전과 기본적인 인권의 필요성에 대해 말합니다. "법의 지배" 아래에서 살고 있는 개인들은

• 법 아래에서의 평등
• 법의 투명성
• 독립적인 사법부와
• 법적 구제 수단에 대한 접근을 누립니다.

통치를 위한 규칙이 없다면, 일관성이 결여되어 혼돈으로 이어지는 상황을 목격하게 될 것입니다. PCB 설계에도 같은 원칙이 적용됩니다. 전기적 및 설계 규칙의 견고한 기반 없이는, 다른 주파수에서 작동하는 디지털 및 아날로그 신호의 광란이 소음이 될 것입니다. 10개 중 9개의 가정에 있는 스마트 식기세척기가 스파이 위성에 의해 감지되는 신호를 방출한다면, 소음이 가득한 세상은 그다지 유쾌하지 않을 것입니다.

우리가 CAD 소프트웨어를 사용하여 PCB를 설계할 때, 전기적 규칙이 보드 레이아웃 과정을 지배합니다. 예를 들어, 구성 요소를 배치한 후에는 전원, 접지, 신호 트레이스를 라우팅하여 트레이스가 스키마틱과 일치하고 설계가 신호 무결성, RF, EMC 설계 규칙을 준수하도록 해야 합니다.

공기 중에 전기가 있습니다

모든 곳에서 명백한 몇 가지 규칙이 있지만, 컴퓨터 주변에서 서 있을 때 PCB 설계에 속도 제한을 따르는 것이 적용되지 않을 수도 있습니다. PCB에 대한 일반적인 전기 규칙에는 다음이 포함됩니다:

• 클리어런스
• 단락
• 연결되지 않은 네트
• 연결되지 않은 핀
• 채워지지 않은 폴리곤

클리어런스: PCB 트레이스 사이에 올바른 거리가 없으면 아크 방전이 발생할 수 있습니다. 클리어런스는 구리 층의 어떤 두 객체 사이에 허용되는 최소 클리어런스를 정의합니다. 미국에서는 UL 60950-1 표준이 배터리로 작동되는 및 AC로 작동되는 정보 기술 장비에 대해 허용되는 최소 PCB 간격을 제공합니다. 표준 문서 내의 표는 작업 전압, 오염도, PCB 재료 그룹 및 코팅 측면에서 트레이스의 클리어런스 거리를 지정합니다.

단락 회로: PCB 설계의 구성 요소 밀도를 늘리면 단락 회로가 발생할 환경이 조성됩니다. 종종 설계에서는 밀도 문제를 해결하기 위해 더 작은 구성 요소 패드를 사용하려고 시도합니다. 그러나 더 작은 패드 사이의 좁은 거리는 솔더 브리지가 형성될 수 있게 합니다. 더 작은 패드 사용은 또한 트레이스 라우팅 문제로 이어져 결국 연결을 혼잡하게 하고 솔더 조인트에 영향을 줍니다. 이러한 조건 중 어느 하나라도 단락 회로가 발생할 환경을 만들 수 있습니다.

전압과 전류가 따라야 할 중요한 법칙들이 여러 가지 있습니다.

라우팅되지 않은 넷: 보드 윤곽을 생성한 후, PCB 설계 과정은 부품 배치와 설계 장치의 풋프린트 구성으로 이동합니다. 배치된 각 부품의 핀은 설계가 완료되기 전에 연결되어야 합니다. 우리의 PCB 설계 도구들은 부품 간의 각 연결을 와이어로 표현합니다.

넷은 첫 번째 소스 포인트부터 마지막 소스 포인트까지의 전체 점, 구성 요소 랜드, 및 비아를 포함합니다. 다른 넷은 다른 양의 전류를 운반해야 하는 필요성 때문에 다양한 너비를 가집니다.

넷은 두 핀이 연결되어야 함을 알려주는 설계 가이드 역할을 합니다. 넷이 설정되면, 다음 단계의 보드 설계는 부품 간의 넷 연결을 라우팅하는 것입니다. 라우팅 과정은 넷 연결을 PCB 프로토타입에서 부품을 물리적으로 연결하는 구리 트레이스로 변환합니다.

라우팅된 넷은 모든 구성 요소 패드가 트랙, 호, 패드, 비아, 다각형을 통해 연결되어 있습니다. 라우팅되지 않은 넷은 넷 내에서 나쁜 연결, 불량한 연결 또는 불완전한 연결을 나타냅니다. 트랙이 비아를 겨우 닿는 경우 라우팅되지 않은 넷 오류를 일으킬 수 있습니다.

연결되지 않은 핀: 연결되지 않은 핀 규칙은 나쁜 또는 불완전한 연결에 대한 전체 검사에 중복성을 추가합니다. 연결되지 않은 핀은 할당된 넷이 없거나 연결된 트랙이 없습니다. PCB를 설계할 때 스키마틱 레벨에서 연결되지 않은 핀을 확인하세요. 핀을 의도적으로 연결하지 않은 경우, 핀을 "No ERC"로 표시하세요.

채워지지 않은 다각형: 다각형 푸어는 다층 PCB에서 구리 분포를 대칭적으로 균형을 맞춥니다. 결과적으로, 보드는 제조 과정 중에 휘거나, 굽거나, 비틀림에 덜 취약해집니다. 좋은 구리 균형은 PCB의 각 레이어 내에서 균일하게 분포된 트레이스를 가지고 있습니다. 열린 영역을 구리로 채우면 반대쪽 레이어의 구리와 균형을 맞추고 대칭을 제공합니다.

구리 분포가 비대칭이 되면, 핫 에어 레벨링, 웨이브 솔더링 또는 리플로우에서 발생하는 열로 인해 PCB가 휘어질 수 있습니다. 휜 보드는 네 모서리가 하나의 평면에 있는 구형으로 변형됩니다. 비틀린 보드는 대각선으로 변형되어 PCB의 한 모서리가 나머지 세 모서리의 평면 밖에 위치하게 됩니다.

설계 요구 사항을 충족하기 위해 적절하고 필요한 대칭을 확보하십시오

전기 규칙 검사가 모든 것을 통합합니다

PCB CAD 소프트웨어는 전기 규칙 검사(ERC)를 사용하여 회로도의 정확성을 검증하고 설계가 설정된 제약 조건을 충족하는지 확인합니다. 회로도에서 규칙 위반을 감지하면, 회로도에서 보드 레이아웃으로 프로세스가 이동하기 전에 오류를 수정할 수 있습니다. 예를 들어, 단락에 대한 전기 규칙 검사는 신호 및 평면 레이어에 위치한 객체 사이의 단락을 테스트합니다.

강력한 PCB CAD 소프트웨어를 사용하면, ERC 보고 수준을 버스, 코드 심볼, 구성 요소, 하네스, 넷 및 매개변수와 연결할 수 있는 유연성을 가질 수 있습니다. 이러한 유연성 덕분에, 갭 너비, 트레이스 너비 및 모든 신호의 라우팅을 검사할 수 있습니다. 이러한 소프트웨어 기능을 위해서는 Altium Designer를 살펴보십시오.

디자인 규칙과 모범 사례에 대해 더 자세히 알고 싶다면, 오늘 Altium의 전문가와 상담하세요.