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스위칭 레귤레이터를 위한 효과적인 PCB 레이아웃 설계 방법

스위칭 레귤레이터는 현대 전자기기의 핵심 부품으로, 전력을 효율적으로 변환하여 에너지 손실을 최소화하면서 기기의 원활한 작동을 가능하게 합니다. 하지만 "노이즈"라는 고질적인 문제가 있습니다. 이는 전자기 간섭(EMI) 등의 형태로 나타나며, 미세한 소음을 유발하거나 오실로스코프에서 스파이크를 감지하기 어렵게 만듭니다. 이러한 문제를 경험해본 적이 있다면, 그 복잡함을 잘 알고 있을 것입니다. 본 문서에서는 스위칭 레귤레이터의 PCB 레이아웃을 효과적으로 설계하는 방법을 다루며, 노이즈를 억제하여 회로가 안정적으로 작동할 수 있도록 돕고자 합니다. 이를 위해 다음과 같은 주요 가이드라인을 제공합니다: 전원 공급장치 레이아웃에서 발생할 수 있는 잠재적인 문제. 전원 공급장치 레이아웃을 위한 PCB 매개변수 설정. 최적의 레이아웃을 위한 구성 요소 배치 및 배선 팁. 스위칭 레귤레이터란 무엇인가? 스위칭 레귤레이터는 고주파 스위치(트랜지스터)와 수동 부품(인덕터, 커패시터)을 사용하여 전압을 승압......

Mar 26, 2025

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스위칭 레귤레이터를 위한 효과적인 PCB 레이아웃 설계 방법

스위칭 레귤레이터는 현대 전자기기의 핵심 부품으로, 전력을 효율적으로 변환하여 에너지 손실을 최소화하면서 기기의 원활한 작동을 가능하게 합니다. 하지만 "노이즈"라는 고질적인 문제가 있습니다. 이는 전자기 간섭(EMI) 등의 형태로 나타나며, 미세한 소음을 유발하거나 오실로스코프에서 스파이크를 감지하기 어렵게 만듭니다. 이러한 문제를 경험해본 적이 있다면, 그 복잡함을 잘 알고 있을 것입니다. 본 문서에서는 스위칭 레귤레이터의 PCB 레이아웃을 효과적으로 설계하는 방법을 다루며, 노이즈를 억제하여 회로가 안정적으로 작동할 수 있도록 돕고자 합니다. 이를 위해 다음과 같은 주요 가이드라인을 제공합니다: 전원 공급장치 레이아웃에서 발생할 수 있는 잠재적인 문제. 전원 공급장치 레이아웃을 위한 PCB 매개변수 설정. 최적의 레이아웃을 위한 구성 요소 배치 및 배선 팁. 스위칭 레귤레이터란 무엇인가? 스위칭 레귤레이터는 고주파 스위치(트랜지스터)와 수동 부품(인덕터, 커패시터)을 사용하여 전압을 승압......

고주파 PCB 설계에서 EMI/EMC 및 신호 무결성 문제 해결 방법

고주파 PCB 설계는 매우 까다로운 작업으로, 전자기 간섭(EMI)과 신호 무결성(SI) 문제가 주요 도전 과제 중 하나입니다. 이러한 문제는 회로 성능을 저하시킬수 있으며, 신뢰성 문제를 야기하고 규제 적합성 테스트에서 실패를 초래할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 설계 과정 전반에 걸쳐 철저한 계획과 실행이 필수적입니다. 다음은 이러한 문제를 극복하기 위한 몇 가지 전략입니다. 복잡한 신호 방향을 갖는 네트워크에서 단방향, 양방향 및 다양한 신호 수준에 따라 토폴로지가 신호 품질에 미치는 영향은 각기 다릅니다. 신호 품질에 최적화된 토폴로지를 결정하는 것은 어려운 과제이며, 이를 위해 설계 초기 단계에서 시뮬레이션을 수행해야 합니다. 적합한 토폴로지를 선택하려면 엔지니어가 회로 설계 원리, 신호 유형, 배선의 복잡성 등에 대한 깊은 이해가 필요합니다. 신호 무결성을 위한 PCB 레이아웃 최적화 팁 PCB 레이아웃은 신호 무결성을 보장하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 고주파 설계를 ......

IPC 규격을 활용한 PCB 레이아웃 최적화 방법

PCB 설계는 단순히 기판 위에 부품을 연결하는 작업에 그치지 않고, 산업 표준을 준수하는 견고하고 신뢰성 높은 제조 가능한 설계를 만드는 과정입니다. 여기서 IPC 규격이 중요한 역할을 합니다. IPC 규격은 PCB 설계 및 제조 분야에서 가장 널리 인정받는 중요한 표준 중 하나로, 전자 설계, 제조, 심지어 국방 분야에서도 설계자가 보드를 설계하고 다양한 산업에서 생산을 준비하는 데 영향을 미칩니다. 이러한 표준은 제품의 성능과 신뢰성을 보장하기 위해 마련되었으며, 여러 산업에서 폭넓게 채택되고 있습니다. IPC 규격의 주요 목적은 전자 제품이 신뢰성과 안전성을 갖추고 제조 가능하도록 보장하는 것입니다. 귀하가 속한 산업 분야나 시장 세그먼트와 관계없이, IPC는 제품의 중요한 요구 사항을 정의하는 표준을 제공합니다. 이 문서에서는 다음과 같은 내용을 다룹니다: PCB 레이아웃 설계에서 IPC 규격을 준수하는 것이 왜 중요한가? PCB 레이아웃 설계와 관련된 주요 IPC 규격은 무엇인가? ......

고주파 PCB 설계에서 라우팅 및 적층 문제 해결

고주파 PCB 설계는 특히 라우팅 및 적층 구성에서 독특한 도전 과제를 제공합니다. 신호 무결성과 최적의 성능을 보장하기 위해서는 체계적인 계획과 정확한 실행이 필수적입니다. 아래에서는 고주파 PCB 설계에서 흔히 발생하는 문제와 이를 해결하기 위한 전략을 살펴봅니다. 신호 무결성은 주로 임피던스 매칭과 밀접한 관련이 있습니다. 임피던스 매칭에 영향을 미치는 주요 요인으로는 신호 소스 아키텍처, 출력 임피던스, 트레이스 특성 임피던스, 부하 특성, 그리고 회로 토폴로지가 포함됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종단(Termination) 기술을 활용하거나 트레이스 토폴로지를 조정하는 방법이 사용됩니다. 고주파 PCB의 라우팅 과제 고주파 회로는 전자기 간섭(EMI)과 크로스토크에 매우 민감하기 때문에 정밀한 라우팅 설계가 필수적입니다. 부적절한 라우팅은 신호 열화, 노이즈 증가, 그리고 기능적 문제를 초래할 수 있습니다. 이를 해결하기 위한 주요 방법은 다음과 같습니다: 임피던스 제어: PC......

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OSP(유기 솔더 보존제) 도금과 다른 PCB 표면 마감 방식 비교

PCB 제조 과정에서 마지막 단계 중 하나는 표면층에 노출된 구리에 표면 도금을 적용하는 것입니다. 표면 처리를 하지 않으면 구리는 시간이 지나면서 산화되므로, 이를 방지하고 납땜이 가능한 표면을 제공하기 위해 다양한 표면 마감 방식이 사용됩니다. 이 중 하나인 OSP(Organic Solderability Preservative)는 유기 화합물을 기반으로 한 유일한 구리 표면 처리 방식입니다. OSP를 PCB에 적용하려면 금속 표면 처리 방식과는 다른 적절한 저장 및 취급 방법이 필요합니다. 또한, OSP 처리가 된 PCB는 다시 작업할 때 처리된 도체의 신뢰성을 유지하기가 어려울 수 있습니다. OSP 도금은 비용 효율성과 우수한 납땜성을 바탕으로 PCB 제조에서 널리 사용되고 있는 표면 마감 방식입니다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 PCB의 신뢰성과 성능을 유지하기 위해 해결해야 할 여러 과제가 존재합니다. 본 문서에서는 OSP 도금과 관련된 주요 문제점과 이를 극복하기 위한 전략을 다......

HDI PCB와 기존 PCB의 주요 차이점

인쇄회로기판(PCB)은 전자 기기의 핵심 구성 요소입니다. 기술의 발전에 따라 고밀도 인터커넥트(HDI) PCB는 성능, 크기, 기능 면에서 기존 PCB를 능가하는 정교한 대안으로 자리 잡았습니다. HDI PCB는 이전에 여러 기판으로 구현되던 기능을 단일 기판에 통합할수 있어, 고층 구조나 고가의 라미네이트 기판에 특히 적합합니다. HDI PCB는 일반적인 회로 기판과는 다른 제조 및 조립 공정을 필요로 합니다. 제조 비용이 더 높고, 설계가 더 까다로우며, 재작업과 수리가 더 복잡하고, 제조 공정상 제약이 따릅니다. 이 문서에서는 HDI PCB의 특징, 기존 PCB와의 차이점, 독창적인 기능, 응용 사례, 장점 및 설계 시 고려해야 할 요소를 다룹니다. HDI 기술이란? HDI PCB는 기존 PCB보다 단위 면적당 배선 밀도가 높은 고급 회로 기판입니다. 더 작은 비아(via), 더 얇은 배선 폭, 더 촘촘한 부품 배치를 통해 이러한 밀도를 구현합니다. 마이크로비아(Microvia), 블라......

PCB 제조 공정의 단계별 가이드

소개 인쇄회로기판(Printed Circuit Boards, PCB)은 현대 전자기기의 핵심 구성 요소로서, 전자 부품과 회로의 물리적 기초를 제공합니다. PCB의 구성 요소와 제작 과정을 이해하는 것은 전자 공학자, 디자이너, 그리고 전자기기에 관심이 있는 모든 사람에게 매우 중요합니다. PCB 제작 과정 인쇄회로기판(PCB)의 제조 과정은 설계 도면을 전문적인 기판으로 변환하는 여러 단계로 구성되어 있습니다. 이 복잡한 과정은 주로 PCB 제조 전문 시설에서 수행되며, 에칭, 드릴링, 도금과 같은 다양한 기술이 사용됩니다. 또한, 고정밀을 위해 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기술이 통합되어 있습니다. 구리층은 여러 단계를 반복하여 제작됩니다. 먼저 감광막을 코팅한 후, 회로 패턴을 나타내는 마스크를 통해 자외선을 노출시키며, 이후 현상 과정을 거칩니다. 이 과정에서 회로 패턴이 드러나게 되며, 화학적 에칭을 통해 선택적으로 구리를 제거할 수 있게 됩니다. 최종적으로 남은 구리로 회로 패턴이 완......

보더 레이어(Border Layer) 두께 : PCB 치수 및 V-홈에 미치는 영향

PCB 설계에서 보더 레이어 두께가 미치는 영향을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 이번 블로그 포스트에서는 예시를 통해 보더 레이어의 다양한 라인 폭이 최종 보드 치수와 패널화 과정에서 V-홈의 두께에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보겠습니다. 예시 시나리오 Board Layer에서 보더 레이어에 각각 0.1mm와 1.0mm의 두 가지 다른 라인 폭이 있다고 가정해봅시다. 이제 다음 질문을 다루어 보겠습니다: 최종 보드의 치수가 달라질까요? 아닙니다. Border Line의 두께는 보드의 전체 치수에 직접적인 영향을 미치지 않습니다. Border Layer의 선 너비가 어떻든 간에, 모든 절단은 Border Line의 중심선(Centerline)을 기준으로 진행됩니다. 따라서 보드의 너비와 길이는 항상 일정하게 유지됩니다. 패널화 과정에서, V-홈(V-grooves)의 두께가 테두리 층의 두께에 따라 달라질까요? 아니요, V-홈의 두께는 보더 레이어의 두께에 의해 결정되지 않습니다. V-홈은......

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BGA 검사: 자동 vs. 수동

볼 그리드 배열(BGA) 패키지는 소형 설계와 뛰어난 전기적 성능 덕분에 고밀도 전자 장치 조립에서 널리 사용됩니다. 하지만 BGA의 솔더 조인트는 패키지 아래에 숨겨져 있어 검사가 매우 까다롭습니다. BGA의 신뢰성을 보장하려면 적합한 검사 방법을 선택하는 것이 필수적입니다. 이 글에서는 수동 검사와 자동 검사 방식을 비교하고, 각각의 장점과 단점, 그리고 활용 사례를 살펴봅니다. BGA 검사의 중요성 부품이 제대로 작동할 수도 있지만, 처음부터 작동하지 않을 수도 있습니다. BGA 검사는 솔더 볼의 정렬 불량, 불충분한 납땜, 브리징, 공극 등과 같은 결함을 식별하는 데 필수적입니다. 이러한 결함은 PCB의 성능을 저하시켜 신호 손실, 과열, 기계적 고장을 초래할 수 있습니다. BGA 조인트가 보이지 않는 구조이기 때문에, 검사를 위해서는 전문 장비와 기술이 필요합니다. PCB는 생산 과정 전반에 걸쳐 여러 번 검사해야 합니다: 솔더 페이스트의 양 분석 솔더 결함 탐지 부품 위치 확인 기판......

OSP 도금이 PCB의 신뢰성과 납땜성을 어떻게 향상시키는가

인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)은 현대 전자기기의 기본이 되는 핵심 요소이며, 표면 마감재의 선택은 PCB의 성능과 수명에 중요한 영향을 미칩니다. OSP(Organic Solderability Preservative)는 PCB의 구리 트레이스를 산화로부터 보호하고 납땜성을 유지하기 위해 적용되는 유기 코팅입니다. OSP 마감은 구리 표면과 반응하여 원자 몇 개 층 정도의 얇은 보호층을 형성하는 유기산으로 구성됩니다. 이 보호층은 공기가 구리 표면에 닿아 산화되는 것을 막아줍니다. 수성 화학 공정을 통해 적용됨 구리 산화를 일정 기간 방지 우수한 습윤성과 납땜성을 제공 다른 마감재에 비해 저렴한 비용 환경 친화적인 공정 OSP는 여러 가지 장점을 제공하지만, 설계 요구에 따라 신중히 선택해야 합니다. 본 문서에서는 OSP의 구성, 장점, 그리고 다른 도금 방식과의 비교를 다룹니다. OSP의 구성 요소는 무엇인가? OSP 코팅은 일반적으로 아졸(azole) 화합물(......

마이크로비아(Microvia)와 HDI PCB 설계에서의 역할

작은 공간에 이렇게 많은 기능을 담아낼 수 있는 비결이 무엇인지 궁금하신 적이 있나요? 그 해답은 고밀도 인터커넥트(HDI) 설계 기법과 인쇄회로 설계에서 사용되는 마이크로비아(Microvia)에 있습니다. HDI PCB 기술은 현대 전자공학의 최첨단을 이루며, 소형화와 강력한 성능을 동시에 구현하는데 기여하고 있습니다. 이러한 구조는 이미 오랜 기간 사용되어 왔지만, 단일 회로 기판에서 다기능을 요구하는 다양한 시스템에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 설계 과정에서 크기를 분석한 결과, 모든 구성 요소를 인쇄회로기판에 배치하기 위해 6밀(밀 = 1/1000인치) 이하의 선폭이 필요하다고 판단된다면, 해당 설계는 층간 연결을 지원하기 위해 마이크로비아가 필요할 만큼 높은 밀도를 가지고 있다고 볼 수 있습니다. 이 글에서는 마이크로비아의 정의, HDI 설계에서의 중요성, 그리고 첨단 PCB 제조 기술에서 제공하는 이점들을 다룹니다. 마이크로비아(Microvia)란 무엇인가? 마이크로비아는 전......

Microstrip vs. Stripline: 설계 차이점 및 사용 시점

RF(라디오 주파수) PCB 설계는 엔지니어링과 예술이 결합된 분야입니다. RF 설계에서 사용되는 마이크로스트립(microstrip)과 스트립라인(stripline) 전송선로는 숨은 주역이라고 할 수 있습니다. 이 선로들은 신호가 PCB를 통해 간섭, 손실, 또는 임피던스 불일치 없이 원활히 전달되도록 보장합니다. 그렇다면, 이 두 가지 선로는 무엇이며, 언제 어떤 것을 선택해야 할까요? 함께 알아보겠습니다. 마이크로스트립(Microstrip)과 스트립라인(Stripline) 전송선로란? 마이크로스트립 전송선로(Microstrip Transmission Line): 마이크로스트립은 PCB 표면에 위치한 전도성 트레이스(trace)로, 그 아래에 그라운드 플레인(ground plane)이 있고, 그 사이에는 유전체 재료(PCB 기판)가 삽입되어 있습니다. 트레이스의 상단은 공기와 접촉해 노출되어 있습니다. 이 구조에서 전자기장의 특성은 다음과 같습니다. 전자기장은 유전체와 공기 두 매질을 통해 ......

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리플로우 솔더링 가이드_SMT PCB 조립의 필수 기술

리플로우 솔더링은 표면실장기술(SMT) PCB 조립에서 가장 중요한 공정 중 하나입니다. 이 공정은 표면 실장 부품과 PCB 사이에 신뢰할 수 있는 솔더 조인트를 형성하여 원활한 전기적 연결을 가능하게 합니다. 적절한 리플로우 프로파일을 생성하려면 각 조립체의 특성을 개별적으로 고려해야 하며, 리플로우 오븐의 설정에 영향을 미치는 다양한 요소를 감안해야 합니다. 이러한 요소에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다: 솔더 페이스트의 유형 PCB 소재 PCB 두께 PCB의 레이어 수 PCB 내 구리 함량 표면 실장 부품의 수 표면 실장 부품의 종류 리플로우 오븐의 각 히팅 존(heating zone)은 조립 공정에 맞는 솔더 프로파일에 따라 개별적으로 온도가 조절됩니다. 여러 개의 구역으로 구성된 오븐은 열 전달을 최적화하고 PCB 조립체(PCBA) 내 각 지점 간 온도 차이를 최소화하도록 설계되어 있습니다. 이 글에서는 리플로우 솔더링 공정을 심층적으로 탐구하며, 다양한 측면, 도전 과제, 그리고 최......

고출력 애플리케이션에서 BGA와 LGA 비교 분석

전자 기기가 소형화되고 성능이 향상되면서, 열 방출 관리는 PCB 설계에서 중요한 고려사항이 되었습니다. 고출력 응용 분야에서 널리 사용되는 두 가지 패키지 형태는 볼 그리드 어레이(BGA)와 랜드 그리드 어레이(LGA)입니다. BGA와 LGA는 각각 고유한 장점을 가지고 있지만, 구조적으로 서로 다른 특징을 지니고 있어 열 특성에도 차이가 있습니다. 이 글에서는 BGA와 LGA 패키지에 대해 개략적으로 설명하고, 고출력 상황에서의 열 관리 문제를 살펴보며, 효과적인 열 관리를 위한 설계 고려사항과 해결책을 논의해 보겠습니다. BGA 및 LGA 패키지 이해 볼 그리드 배열(BGA) 패키지는 IC 칩 아래에 있는 솔더 볼 그리드를 통해 PCB와 연결됩니다. 이 솔더 볼들은 전기적 연결을 제공하는 동시에, 다이에서 보드로 열을 전달하는 역할을 합니다. BGA는 높은 I/O 밀도, 뛰어난 전기적 성능, 그리고 대형 다이 크기로 확장할 수 있는 능력 때문에 널리 사용됩니다. 반면, 랜드 그리드 배열(......

PCB 조립에서 BGA 기술에 대한 모든 것

BGA는 Ball Grid Array의 약자로, SMT 조립에서 사용되는 고급 패키징 기술입니다. 이는 전자 기술 분야에서 중요한 진보를 이루었으며, 패키징 기법의 큰 발전을 나타냅니다. BGA 패키지는 표면에 다수의 구형 융기부들(bumps)을 포함하고 있어, 고밀도 패키징의 목표를 달성할 수 있는 많은 상호 연결 지점을 제공합니다. 1. PCB 보드에서 BGA이란 무엇인가요? BGA 통합 회로는 리드가 없는 표면 실장 소자(SMD)입니다. 대신, PCB에 납땜된 금속 구슬 배열인 솔더 볼(solder balls)을 포함하고 있습니다. BGA의 솔더 볼을 PCB에 고정하는 작업은 PCB 패키지 보드 하단에 있는 적층 기판을 통해 이루어집니다. 금속 배선을 사용하여 다이(Die)의 연결을 솔더 볼에 연결합니다. BGA-PCB 패키지는 평면 패키지나 듀얼 인라인 보드에 비해 더 많은 IO 연결을 허용합니다. BGA IC는 실리콘 다이에서 솔더 볼로의 연결 길이가 짧기 때문에 더 높은 효율성과 고......

기술 안내 : BGA 설계 규칙

전자 산업이 발전함에 따라 칩 통합도가 계속 높아지고 IO 핀 수가 빠르게 증가합니다. 이에 따라 전력 소비도 증가하여 집적 회로 패키징에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해지고 있습니다. 이러한 요구를 충족하기 위해 Ball Grid Array(BGA) 패키징 기술이 도입되었습니다. 이 기술은 패키지 기판 하부에 솔더 볼 배열을 형성하여 회로의 I/O 인터페이스로 사용하고, 이를 통해 인쇄 회로 기판(PCB)과 연결합니다. 이 기술을 이용해 패키징된 장치는 표면 실장 부품의 한 종류입니다. BGA 패키지의 응용 분야 : 하지만 몇 가지 문제가 발생했습니다. 아래 그림을 살펴보겠습니다. 1. 클리어런스오 인해 잘린 BGA 패드 2. 오픈 비아가 있는 BGA 패드 기존 플러그형 비아를 사용할 때의 BGA 기능 : 고급 일반/구리 에폭시 충전 비아인패드를 사용한 BGA 기능 : 에폭시 충전 또는 구리 페이스트 충전 비아를 적용하면 비아-인-패드(Via-in-Pad)가 BGA 라우팅에 가장 적합한 선택이......