제조상의 함정을 90% 피하기 위한 6가지 실용적인 PCB 설계 팁! 초보자도 빠르게 시작할 수 있습니다

회로를 설계할 때 많은 사람들은 회로도와 부품 선택에 모든 에너지를 집중하고 PCB 레이아웃과 라우팅 단계를 서둘러 마무리합니다. 결과는? 공장 생산 과정에서 빈번한 오류가 발생하거나 단기간 사용 후 회로 기판이 오작동하는 과열, 신호 간섭, 납땜 불량 등 이러한 문제는 과학적 설계를 통해 실제로 사전에 방지할 수 있습니다. 오늘은 제조 가능하고 기능적으로 안정적인 회로 기판을 빠르게 만드는 데 도움이 되는 PCB 설계의 핵심 기술을 분석하겠습니다!

I. 부품 배치: 깔끔함 그 이상, 납땜 용이성 및 사용성

부품 배치는 PCB 설계의 기초이며 회로 논리 준수와 생산 프로세스와의 호환성이 모두 필요합니다. 많은 초보자들이 실제 납땜 및 조립 요구 사항을 무시한 채 "깔끔한 외관"만 추구합니다.

통일된 방향으로 시간 절약

저항기 및 커패시터와 같은 유사한 구성 요소를 같은 방향에 배치하면 납땜 중에 기계에 의한 빈번한 각도 조정의 필요성이 줄어들어 효율성이 향상되고 냉납 접합 및 잘못된 납땜 가능성이 줄어듭니다. 크기가 다른 구성요소가 서로를 방해해서는 안 됩니다.

큰 구성 요소 바로 아래나 뒤에 작은 구성 요소를 배치하지 마십시오. 그렇지 않으면 큰 부품을 납땜할 때 작은 부품이 방해를 받아 납땜을 방해하는 "그림자 영역"이 생성됩니다.

구성요소를 분류하여 조립을 단순화합니다.
SMT(표면 실장) 부품을 회로 기판의 같은 쪽에 배치하고 TH(스루홀) 부품을 상단에 집중시키세요. 이는 공장 조립 중에 반복되는 뒤집기를 방지하여 생산 비용을 절감합니다. 두 가지 유형의 부품을 함께 사용해야 하는 경우 추가 조립 공정 비용을 미리 고려하십시오.

II. 트레이스 설계: 전원, 접지 및 신호 경로는 세심해야 합니다.

구성요소를 배치한 후 전원, 접지 및 신호 트레이스의 라우팅을 계획하십시오. 이는 회로 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 많은 신호 간섭 및 전력 불안정 문제는 라우팅 문제로 인해 발생합니다.

내부 레이어의 전원 및 접지 레이어.
대칭과 중심을 유지하면서 회로 기판 내부에 전원 및 접지 레이어를 배치합니다. 이는 회로 기판이 구부러지는 것을 방지하고 보다 정확한 구성 요소 위치 지정을 가능하게 합니다. 칩에 전원을 공급할 때 더 두꺼운 트레이스를 사용하고 데이지 체인 연결(부품을 직렬로 연결)을 피하여 전압 불안정을 방지하십시오.

신호 추적은 "짧고 직선"이어야 합니다. 구성 요소 간의 신호 추적은 가능한 가장 짧은 경로를 따라야 합니다. 굽은 것보다 직접 연결하는 것이 더 좋습니다. 구성 요소를 수평으로 고정해야 하는 경우 수직으로 회전하기 전에 짧은 거리 동안 수평으로 추적을 실행합니다. 이는 납땜 중 납땜 흐름으로 인해 부품 정렬 불량이 발생하는 것을 방지합니다. 반대로 수직으로 먼저 추적을 실행하면 구성 요소가 기울어질 수 있습니다.

트레이스 폭은 전류를 따라야 합니다. 일반적인 저전류 신호(예: 디지털 및 아날로그 신호)의 경우 0.010인치(10mil) 폭 트레이스이면 충분합니다. 전류가 0.3A를 초과하면 트레이스 폭을 늘려야 합니다. 전류가 높을수록 과열과 소손을 방지하기 위해 트레이스가 넓어져야 합니다.

III. 절연 설계: 디지털, 아날로그 및 전원 공급 장치는 분리되어야 합니다.

고전압, 고전류 전원 공급 장치 회로는 민감한 제어 또는 아날로그 회로를 쉽게 방해하여 흔히 발생하는 "신호 지터" 문제를 일으킬 수 있습니다. 적절한 절연은 간섭을 크게 줄여줍니다.

전원 접지와 제어 접지는 분리되어야 합니다. 각 전원 공급 장치의 전원 접지와 제어 접지는 함께 혼합되지 않고 별도로 라우팅되어야 합니다. 연결이 필요한 경우 간섭 전도를 피하기 위해 전원 경로 끝에서만 연결해야 합니다. 디지털 및 아날로그 회로의 엄격한 절연

회로 기판에 디지털 회로(예: 마이크로 컨트롤러)와 아날로그 회로(예: 센서)가 포함된 경우 별도로 배치해야 하며 중간 계층의 접지면에 적절한 임피던스 경로를 제공해야 합니다. 아날로그 신호는 아날로그 접지에서만 이동해야 하며 용량성 결합 간섭을 줄이기 위해 디지털 접지와 교차해서는 안 됩니다.

IV. 열 방출: 열로 인해 회로 기판이 파괴되지 않도록 하십시오

많은 회로 기판은 부적절한 열 방출로 인해 일정 기간 사용 후 성능이 저하되거나 심지어 소진되는 경우가 많습니다. 이는 열 축적이 수명에 심각한 영향을 미칠 수 있는 전력 부품의 경우 특히 그렇습니다.

"열 거인"을 식별하십시오

열 저항(TRT) 매개변수는 부품의 데이터시트를 확인하세요. TRT가 낮을수록 열 방출이 향상됩니다. 고전력 구성 요소(예: 트랜지스터 및 전원 칩)를 민감한 구성 요소에서 멀리 두고 필요한 경우 방열판이나 소형 팬을 추가하십시오.

뜨거운 공기 패드가 핵심입니다

관통 구멍 구성 요소는 뜨거운 공기 패드를 사용해야 합니다. 이는 핀의 열 방출 속도를 늦춰 납땜 중 충분한 온도를 보장하고 납땜 접합이 차가운 것을 방지합니다. 또한 패드와 트레이스 사이의 연결 지점에 "눈물방울" 패드를 추가하면 구리 포일 지지력이 강화되고 열 및 기계적 응력이 줄어듭니다.

일반적인 열풍 패드 연결 방법

V. 열풍 패드: 결함 판매를 위한 "마법의 도구"

많은 초보자들이 열풍 패드의 기능을 인식하지 못하여 회로 개방, 납땜 접합 불량 및 납땜 접합 불량이 발생하며, 이는 오븐 온도를 반복적으로 조정해도 해결할 수 없습니다. 문제의 근본 원인은 배선 설계에 있습니다.

넓은 면적의 전력 또는 접지된 구리 호일은 천천히 가열되고 빠르게 열을 방출합니다. 소형 부품(예: 0402 패키지 저항기 및 커패시터)의 납땜 리드가 대형 구리 호일에 직접 연결되면 납땜 중에 온도가 납땜의 융점에 도달하지 않아 차가운 납땜 접합이 발생합니다. 수동 납땜 중에는 열이 빠르게 전도되어 성공적인 납땜을 방해합니다.

열풍 패드의 원리는 간단합니다. 여러 개의 얇은 구리 스트립을 통해 넓은 면적의 구리 호일에 패드를 연결하면 열 방출 영역을 줄이면서 전기 전도성을 보장할 수 있습니다. 이를 통해 납땜 중에 패드가 충분한 온도를 유지할 수 있어 납땜이 패드에 단단히 접착되도록 할 수 있습니다.

6. 디자인 확인: 마지막 단계를 간과하지 마세요

디자인을 완료한 후에는 항상 다시 확인하십시오. 그렇지 않으면 작은 오류라도 전체 회로 기판을 사용할 수 없게 될 수 있습니다.

먼저 "규칙 검사"를 실행합니다. 설계 소프트웨어의 ERC(전기 규칙 검사) 및 DRC(설계 규칙 검사) 기능을 사용하여 트레이스 폭, 간격, 단락, 라우팅되지 않은 네트워크 등을 확인하여 제조 요구 사항을 준수하는지 확인합니다.

둘째, 신호별로 확인합니다. 회로도부터 PCB까지 각 신호 라인의 연결을 확인하여 누락이나 오류가 발생하지 않도록 합니다. 소프트웨어의 차폐 기능을 사용하여 레이아웃이 회로도와 일치하는지 확인하십시오.

결론

PCB 설계는 복잡해 보일 수 있지만 핵심은 "제조 가능성"과 "안정성"을 중심으로 이루어집니다. 구성 요소를 올바르게 배치하고, 짧고 넓은 트레이스를 보장하고, 우수한 절연 및 열 방출을 구현하고, 뜨거운 공기 패드를 효과적으로 활용하고, 마지막으로 철저한 점검을 수행합니다. 이러한 6단계는 대부분의 함정을 피하는 데 도움이 됩니다.

초보자는 처음부터 완벽을 추구할 필요가 없습니다. 이러한 기본 기술을 먼저 습득한 다음 실제 프로젝트와 연계하여 최적화하십시오. 고품질의 회로 기판을 신속하게 설계할 수 있습니다. 좋은 PCB 설계는 생산 비용을 절감할 뿐만 아니라 회로 성능을 더욱 안정적으로 만들고 수명을 연장한다는 점을 기억하십시오.