1. 정의 및 레이어 추가 시기
For 고속 다층 보드, 의 경우 기본 2계층 설계로는 신호 품질 및 라우팅 밀도에 대한 요구 사항을 충족할 수 없는 경우가 많습니다. 이 경우 설계 요구 사항을 충족하기 위해 PCB 스택업에 레이어를 추가해야 합니다.
2. 양극(신호) 평면 및 음극(반전) 평면
포지티브 평면은 라우팅에 사용되는 일반적인 신호 레이어입니다. 눈에 보이는 부분은 구리 트레이스입니다. 포지티브 평면에서는 구리 영역을 설명하기 위해 “트레이스” 또는 “구리”와 같은 용어를 사용하여 구리를 크게 붓고 구리로 영역을 채울 수 있습니다. 그림 8-32를 참조하세요.
음의 평면은 그 반대입니다. 음의 평면을 사용하면 기본값은 전체 레이어에 구리를 붓는 것입니다. 라우팅 영역은 컷아웃입니다. 라우팅 라인에는 구리가 없습니다. 구리를 조각한 다음 조각한 영역에 그물을 설정하면 됩니다. 그림 8-33을 참조하세요.
3. 내부 전원/지상면 분할
이전 Protel 버전에서는 내부 파워 플레인이 “분할” 기능을 사용하여 분할되었습니다. 현재 버전에서는 다음과 같이 Altium 디자이너 19, 를 사용하여 “선”을 그려서 분할하고 “PL” 단축키를 사용하여 배치합니다. 분할 선은 너무 가늘지 않아야 합니다. 15밀리미터 이상을 선택할 수 있습니다. 분할 후 구리를 부을 때는 “선” 도구를 사용하여 닫힌 다각형을 그린 다음 다각형 내부를 두 번 클릭하고 구리 부어 넣을 망을 설정합니다. 그림 8-34를 참조하세요.
내부 전원 또는 접지 레이어에는 포지티브 및 네거티브 평면을 모두 사용할 수 있습니다. 라우팅 및 구리 타설로 포지티브 내부 평면을 얻을 수도 있습니다. 네거티브 평면의 장점은 기본적으로 넓은 구리 타설 영역으로 시작한다는 것입니다. 그런 다음 전체 레이어를 다시 타설하지 않고 비아를 추가하거나 타설 크기를 변경할 수 있습니다. 이렇게 하면 구리 타설 재계산 시간을 절약할 수 있습니다. 내부 레이어를 전원 및 접지면(접지면 또는 리턴면이라고도 함)으로 사용하는 경우, 레이어는 대부분 큰 구리 타설로 이루어집니다. 여기서 음의 평면을 사용하는 이점은 분명합니다.
4. PCB 스택업 이해
고속 회로가 보편화됨에 따라 PCB의 복잡성도 커지고 있습니다. 전기적 간섭을 피하려면 신호 레이어와 전력 레이어를 분리해야 합니다. 이는 다층 PCB 설계로 이어집니다. 다층 PCB를 설계하기 전에 설계자는 먼저 회로 크기, 보드 치수 및 전자파 적합성(EMC) 요구 사항에 따라 보드 구조를 결정해야 합니다. 즉, 4레이어, 6레이어 또는 그 이상의 레이어 보드를 사용할지 여부를 결정해야 합니다. 이것이 다층 보드 설계의 기본 아이디어입니다.
레이어 수를 결정한 다음 단계는 내부 전원 및 접지 레이어를 배치하고 해당 레이어에 서로 다른 신호 유형을 분배하는 방법을 결정하는 것입니다. 이 선택이 바로 스택업 선택입니다. 스택업 구조는 PCB EMC 성능에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 좋은 스택업 설계는 전자기 간섭(EMI)과 누화를 크게 줄일 수 있습니다..
레이어가 많다고 해서 항상 좋은 것은 아니며, 레이어가 적다고 해서 항상 좋은 것도 아닙니다. 다계층 스택업을 선택하려면 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. 라우팅 관점에서 보면 레이어가 많으면 라우팅이 더 쉬워집니다. 하지만 제조 비용과 난이도도 높아집니다. 경우 제조업체, 스택업이 대칭인지 여부는 제작 과정에서 중요한 관심사입니다. 따라서 레이어 수는 모든 요구 사항의 균형을 맞춰야 합니다.
숙련된 디자이너는 보통 컴포넌트를 미리 배치합니다. 그런 다음 라우팅 병목 현상을 분석합니다. 차동 쌍 및 민감한 네트워크와 같은 특수 라우팅 요구 사항을 계산합니다. 이를 통해 필요한 신호 레이어 수를 결정합니다. 그런 다음 전원 유형, 절연 요구 사항, 간섭 억제에 따라 내부 전원/접지 레이어의 수를 결정합니다. 그 후 총 보드 레이어 수는 기본적으로 고정됩니다.
5. 일반적인 PCB 스택업
레이어 수가 정해지면 다음 작업은 해당 레이어의 순서를 정렬하는 것입니다. 그림 8-35 및 8-36은 4레이어 및 6레이어 보드의 일반적인 스택업을 보여줍니다.
6. 스택업 분석
스택은 어떻게 쌓나요? 어떤 스택업이 더 좋을까요? 다음 기본 규칙을 따르세요:
가능하면 부품면과 납땜면을 완전한 접지면으로 만듭니다(이렇게 하면 차폐 효과를 얻을 수 있습니다).
가능한 한 인접한 병렬 라우팅 레이어를 피하세요.
가능하면 모든 신호 레이어를 접지면 옆에 배치하세요.
중요한 신호는 지상 레이어 옆에 배치하고 분할된 영역을 가로지르지 않도록 하세요.
그림 8-35 및 8-36에 표시된 일반적인 스택업 예제에 이러한 규칙을 적용합니다. 분석 결과는 다음과 같습니다.
(1) 표 8-1은 세 가지 일반적인 4레이어 보드 스택업 방식의 장단점을 비교한 것입니다.
| 계획 | 스키마 다이어그램(ASCII 아트) | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| 계획 1 | ┌─────────────────────┐ │ PWR01(전원) │ ├─────────────────────┤ │ SIN02(신호) │ ├─────────────────────┤ │ SIN03(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND04(접지) │ └─────────────────────┘ | 이 방식은 주로 파워 플레인과 접지면을 각각 상단과 하단에 배치하여 단일 레이어 차폐 효과를 얻도록 설계되었습니다. | (1) 파워 플레인과 접지면이 너무 멀리 떨어져 있어 파워 플레인에 과도한 임피던스가 발생하는 경우, (2) 컴포넌트 패드 및 기타 요인으로 인해 파워 플레인과 접지면이 매우 불완전한 경우, (3) 불완전한 기준면으로 인해 신호 트레이스가 불연속적으로 발생하여 예상되는 차폐 효과를 얻기가 어려운 경우입니다. |
| 계획 2 | ┌─────────────────────┐ │ SIN01(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND02(접지) │ ├─────────────────────┤ │ PWR03(전력) │ ├─────────────────────┤ │ SIN04(신호) │ └─────────────────────┘ | 접지면은 구성 요소 측면 아래에 배치되므로 주요 구성 요소가 최상위 레이어에 배치되거나 주요 신호가 최상위 레이어에 라우팅되는 시나리오에 적합합니다. | / |
| 구성표 3 | ┌─────────────────────┐ │ SIN01(신호) │ ├─────────────────────┤ │ PWR02(전원) │ ├─────────────────────┤ │ GND03(접지) │ ├─────────────────────┤ │ SIN04(신호) │ └─────────────────────┘ | 스키마 2와 마찬가지로 주요 구성 요소가 하위 계층에 배치되거나 주요 신호가 하위 계층으로 라우팅되는 시나리오에 적합합니다. | / |
(2) 표 8-2는 네 가지 일반적인 6층 보드 스택업 방식의 장단점을 비교한 것입니다.
| 계획 | 스키마 다이어그램(ASCII 아트) | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| 계획 1 | ┌─────────────────────┐ │ SIN01(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND02(접지) │ ├─────────────────────┤ │ SIN03(신호) │ ├─────────────────────┤ │ SIN04(신호) │ ├─────────────────────┤ │ PWR05(전원) │ ├─────────────────────┤ │ SIN06(신호) │ └─────────────────────┘ | 4개의 신호 레이어와 2개의 내부 전원/접지 레이어를 채택하여 더 많은 신호 레이어를 제공하여 구성 요소 간의 라우팅을 용이하게 합니다. | (1) 파워 플레인과 접지면이 너무 멀리 떨어져 있어 결합이 불충분합니다. (2) 신호 레이어 SIN03 및 SIN04는 주로 표면 레이어에서 라우팅되어 신호 절연 및 누화가 불량하므로 엇갈린 라우팅이 필요합니다. |
| 계획 2 | ┌─────────────────────┐ │ SIN01(신호) │ ├─────────────────────┤ │ SIN02(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND03(접지) │ ├─────────────────────┤ │ PWR04(전원) │ ├─────────────────────┤ │ SIN05(신호) │ ├─────────────────────┤ │ SIN06(신호) │ └─────────────────────┘ | 파워 플레인과 그라운드 플레인은 완전히 결합되어 있습니다. | 표면 신호 레이어의 인접한 레이어도 신호 레이어이므로 신호 절연 및 혼선이 발생할 수 있습니다. |
| 구성표 3 | ┌─────────────────────┐ │ SIN01(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND02(접지) │ ├─────────────────────┤ │ SIN03(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND04(접지) │ ├─────────────────────┤ │ PWR05(전원) │ ├─────────────────────┤ │ SIN06(신호) │ └─────────────────────┘ | (1) 파워 플레인과 접지면이 완전히 결합되어 있고, (2) 각 신호 레이어가 내부 파워/접지면에 직접 인접하여 다른 신호 레이어와 효과적으로 분리되고 누화를 줄이며, (3) 신호 레이어 SIN03은 두 개의 내부 평면(GND02 및 PWR05)에 인접하여 SIN03의 외부 간섭과 SIN03에서 다른 레이어로의 누화를 효과적으로 차폐할 수 있습니다. | / |
| 계획 4 | ┌─────────────────────┐ │ SIN01(신호) │ ├─────────────────────┤ │ GND02(접지) │ ├─────────────────────┤ │ PWR03(전원) │ ├─────────────────────┤ │ GND04(Ground) │ ├─────────────────────┤ │ PWR05(Power) │ ├─────────────────────┤ │ SIN06(Signal) │ └─────────────────────┘ | (1) 파워 플레인과 접지면이 완전히 결합되어 있고, (2) 각 신호 레이어가 내부 파워/접지면에 직접 인접하여 다른 신호 레이어와 효과적으로 분리되고 누화를 줄입니다. | / |
방식 1과 4를 비교하면 신호 성능이 최우선인 경우 방식 3과 4가 앞의 두 방식보다 확실히 우수합니다. 하지만 실제 제품 설계에서는 비용이 주요 관심사입니다. 라우팅 밀도가 높으면 설계자는 비용을 절감하기 위해 스택업에 대해 스키마 1을 선택하는 경우가 많습니다. 방식 1로 라우팅할 때는 인접한 두 신호 레이어 사이의 교차점에 특히 주의하고 가능한 한 크로스토크를 줄이도록 노력하세요.
(3) 일반적인 8레이어 보드의 경우 권장 스택업 옵션은 그림 8-37에 나와 있습니다. 옵션 1 또는 옵션 2를 선호합니다. 옵션 3을 사용할 수 있습니다.
7. 레이어 추가 및 편집
스택업 계획을 확인한 후 Altium 디자이너에서 레이어를 추가하려면 어떻게 해야 하나요? 다음은 간단한 예입니다.
메뉴 명령 “디자인 → 레이어 스택 관리자”를 실행하거나 단축키 “DK”를 눌러 레이어 스택 관리자를 엽니다. 그림 8-38과 같이 관련 파라미터를 설정합니다.
마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 “위에 레이어 삽입” 또는 “아래에 레이어 삽입'을 선택하여 레이어를 추가합니다. 양수 평면 또는 음수 평면을 추가할 수 있습니다. ”레이어 위로 이동“ 또는 ”레이어 아래로 이동'을 사용하여 추가된 레이어의 순서를 조정합니다.
레이어 이름을 두 번 클릭하여 이름을 바꿉니다. 레이어 이름을 TOP, GND02, SIN03, SIN04, PWR05, BOTTOM 등으로 지정할 수 있습니다. Altium Designer 19는 이러한 “문자 + 레이어 번호” 이름 지정을 지원합니다. 이렇게 하면 읽기 및 인식이 더 쉬워집니다.
스택업에 따라 보드 및 레이어 두께를 설정합니다.
디자인의 20H 요구 사항을 충족하려면 음수 평면의 킵아웃 양(내부 오프셋)을 설정하면 됩니다. [참고: 원문은 “20H”를 사용합니다. 번역자는 이 용어를 원문을 그대로 유지합니다.]
“확인”을 클릭하여 스택업 설정을 완료합니다. 그림 8-39에는 4레이어 보드 스택업 효과의 예가 나와 있습니다.
8. 추천
신호 레이어를 포지티브 평면으로 처리하고 전력 및 접지 레이어를 네거티브 평면으로 처리하는 것이 좋습니다. 이 접근 방식을 사용하면 파일 데이터 크기를 크게 줄이고 설계 작업 속도를 높일 수 있습니다.
