PCB뉴스 - 6층 회로 기판 설계 지침

4레이어 PCB의 공간이 부족해지면 6레이어 보드로 업그레이드할 때입니다. 추가 레이어는 더 많은 신호, 추가 평면 쌍 또는 혼합 도체를 위한 공간을 제공할 수 있습니다. 이러한 추가 레이어를 어떻게 사용하는지는 중요하지 않습니다. 중요한 것은 PCB 스택업에서 레이어를 배열하는 방법과 6층 회로 기판에서 라우팅하는 방법입니다. 이전에 6레이어 회로 기판을 사용해 본 적이 없거나 해결하기 어려운 스택업 EMI 문제를 경험한 경우, 계속해서 6층 회로 기판 설계 지침 및 성공 사례에 대해 알아보세요.

왜 6개의 레이어를 사용합니까?

보드 제작을 시작하기 전에 6층 PCB를 사용하려는 이유를 고려해 볼 가치가 있다고 생각합니다. 단순히 신호에 더 많은 경로를 추가하는 것 외에도 여러 가지 이유가 있습니다. 6레이어 스택업의 가장 기본적인 버전은 4레이어 보드의 SIG/PWR/GND/SIG 스택업과 동일한 접근 방식을 취하며 스택 중앙의 다른 두 레이어에 신호를 배치합니다. 실제로 EMC 관점에서 볼 때 SIG/PWR/SIG/SIG/GND/SIG는 최악의 6층 PCB 스택업이며 DC에서 실행되는 보드에서만 작동할 수 있습니다.

제가 4층 보드 대신 6층 보드를 선택한 이유는 다음과 같습니다.

1. 4층 SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWR 스택이 사용되며, 이는 표면의 구성 요소에 더 많은 공간을 필요로 합니다. PWR 및 SIG를 내부 레이어에 배치하면 PWR/GND 평면 쌍을 통해 더 많은 디커플링이 가능합니다.

2. 혼합 신호 회로 기판의 경우 전체 표면 레이어를 아날로그 인터페이스 전용으로 사용할 수 있으며 느린 디지털 라우팅을 위한 추가 내부 레이어가 있습니다.

3. I/O 수가 많은 고속 회로 기판을 사용하고 있으며 신호를 기판의 여러 레이어로 분리하는 좋은 방법을 원합니다. 첫 번째 항목을 참조할 수 있습니다.

이러한 모든 구성에는 신호 계층이 하나만 추가됩니다. 또 다른 레이어는 GND 평면, 전력 레일 또는 전체 전력 평면 전용입니다. 스택업은 EMC 및 신호 무결성은 물론 보드의 배치 및 라우팅 전략을 결정하는 주요 요소가 됩니다.

신호를 라우팅하는 방법

배선을 시작하기 전에 6층 PCB에 사용되는 일반적인 PCB 스택업을 살펴보겠습니다.

표시된 것처럼 이 스택업에서 상단 및 하단 레이어는 얇은 유전체 위에 있으므로 이러한 레이어는 임피던스 제어 신호에 사용해야 합니다. 10mil은 아마도 사용해야 하는 가장 두꺼운 유전체일 것입니다. 왜냐하면 유전 상수에 따라 15-20mil 폭의 마이크로스트립 라우팅을 사용해야 하기 때문입니다. 차동 쌍과 함께 제공되는 디지털 인터페이스를 라우팅하는 경우 간격을 통해 트레이스 폭을 줄일 수 있으므로 더 미세한 피치 구성 요소로 라우팅할 수 있습니다. 예를 들어, 여러 멀티 기가비트 이더넷 채널을 지원하는 많은 소규모 네트워킹 제품에 위 스택업 버전을 사용합니다.

외부 레이어에 더 작은 트레이스 폭이 필요한 경우 외부 유전체 두께를 줄인 다음(4~5밀 정도로 낮음) L3-L4 유전체에 두께를 추가하여 보드 두께 목표를 충족하세요. 다음으로 고려해야 할 점은 전원 공급 장치를 라우팅하는 방법입니다.

전원 배선 방법

위의 6레이어 PCB 스택업 예에는 PWR 전용 레이어 전체가 있습니다. 이는 일반적으로 구성 요소의 표면적을 확보하고 비아를 통해 해당 구성 요소에 전력을 공급하는 것을 더 쉽게 만들기 때문에 6층 PCB에서 좋은 방법입니다.

특수 BGA는 여러 전압에서 많은 양의 전류를 전달해야 하는 고속 인터페이스 컨트롤러의 전형이므로 많은 볼이 전원 및 접지에 연결됩니다. FPGA와 마찬가지로 패키지 전체에서 전원 및 접지를 위한 여러 핀을 찾을 수 있습니다. 단일 레이어를 전원 공급 장치에 전용으로 사용하면 평면을 트랙으로 분할하여 필요한 경우 고전류에서 여러 전압을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 서로 다른 전압에서 이러한 전력 레일을 중첩할 필요가 없어 추가적인 EMI 문제가 방지됩니다.

전원 공급 장치를 내부 레이어에 배치한다고 해서 전원 공급 장치를 다른 곳에 배치할 수 없다는 의미는 아닙니다. 구리 스레드 전원 레일이나 더 두꺼운 트레이스를 사용하여 다른 신호 레이어에 전원을 계속 라우팅할 수 있습니다.

6레이어 보드에서 여러 전압에서 고전류 작동이 필요한 경우 추가 신호 레이어 대신 추가 전력 레이어를 사용하는 것이 좋습니다. 즉, 스택업 내 내부 레이어에 접지와 인터리브된 두 개의 전력 평면이 있습니다. 한 단계 더 나아가 더 많은 전류 처리 기능을 위해 후면 레이어에 전원 플레인을 배치할 수도 있습니다. 이렇게 하면 더 무거운 구리를 사용하여 넓은 지역에 전력을 라우팅할 수 있는 충분한 공간이 제공되므로 낮은 DC 저항과 낮은 전력 손실이 보장됩니다.

이러한 사항 외에도 4층 또는 8층 회로 기판의 EMC를 보장하는 데 사용되는 다른 중요한 배선 전략이 6층 회로 기판에도 적용됩니다. 위의 6레이어 스택업 예시와 유사한 요소를 사용하면 시간 라우팅이 더 쉬워지고 신호 및 전력 무결성이 보장됩니다. 4층 또는 8층 보드의 동일한 DFM 고려 사항이 6층 보드에도 적용됩니다. 레이아웃 생성, 트레이스 크기 조정 및 라우팅을 시작하기 전에 제작업체의 스택업 승인을 받으십시오.