- PCB Layer Stackup
PCB 설계를 시작하기 전 고려해야 하는 사항 중에서 가장 중요한 한 가지는 적층 구조(Layer Stackup)이다. 신호선의 배선 층과 전원 플랜층을 구분하고 적층 구조에 따른 임피던스를 계산하여 배선 폭과 간격 등을 설정해야 한다. PCB 적층 구조는 설계자가 직접 적층 구조를 설정할 수도 있고, PCB 제조 업체에 요청하여 받을 수 있다. PCB 재료의 물성, 두께등의 재료 사양에 대한 데이터와 PCB 제조업체의 제고 유무에 대한 정보가 충분하다면 설계자가 최적화된 적층 구조를 설정할 수 있지만, 대부분의 경우 PCB 제조사에 요청하여 원하는 층과 두께에 대한 적층 구조 정보를 받아 이에 맞추어 PCB 설계를 진행한다.
적층 구조 정보를 기반으로 설계된 PCB를 Ansys의 SIwave를 이용하여 신호 무결성(SI : Signal integrity), 전원 무결성(PI : Power Integrity) 해석을 진행하기 위해 [Layer Stackup Editor]에서 적층 구조를 설정해야 한다.
2. Layer Stackup Editor
[SIwave]에서 적층 구조를 설정하기 위해 [Home] 탭에서 [Layer Stackup Editor]를 실행한다
.
- Unit 확인
[그림 2] ⓤ [Units] 에서 입력할 데이터의 단위를 설정한다.
- Layer Name 변경
[그림 2] ① 영역의 [Name]에서 원하는 이름으로 Layer Name을 변경한다.
- Thickness 변경
[그림 2] ② 영역의 [Thickness]에서 층별 두께를 변경한다.
- Material 변경
- ③ 영역의 [Material]에서 물성 정보를 변경한다.
- 동일한 물성일 경우 ⓐ 영역의 [Select all (DIELECTRIC / METAL / WIREBOND) layers]에서 원하는 항목을 모두 선택한다.
- ⓑ [Material] 항목에서 원하는 물성을 선택한다.
- [Material]에 사용하려는 물성이 없을 경우, ⓒ [Edit Material Properties]를 실행하여 원하는 물성을 추가 또는 편집하여 원하는 물성 정보를 설정한다.
- ④ [Dielectric Fill]은 [Material]에서 설정한 물성 이외에 나머지 부분이 어떤 물성으로 채워져 있는지 설정한다.
- ⑤ [Roughness] 에서는 표면의 거칠기 정도를 설정할 수 있다.
- ⑥ [Trace Cross-section] 신호선의 단면적 설정을 할 수 있다.
- ⓟ 설정된 PCB 적층 구조의 단면을 확인할 수 있다.
3. Layer Stackup Wizard
- [그림 2] ⓦ 항목을 실행하거나, [Home] 탭에서 [Layer Stackup Wizard]를 실행한다.
- Layer의 Trace Impedance를 계산하고자 하면, 원하는 Layer를 선택 후 [Layer Stackup Wizard] 실행한다.
- ⑦ 항목에서는 오른쪽 Preview창에 나타나는 항목에 대한 설정을 할 수 있다.
- ⑧ 항목에서 Trace Impedance를 계산한다.
- 계산하고자 하는 Layer를 선택 후에 Wizard를 실행했다면, [Seleted layer name] 항목에 현재 선택된 Layer Name이 표시된다.
- [Trace cross section] 신호선의 단면적을 설정할 수 있다.
- [Frequency] 주파수를 설정한다.
- [Single Ended Nets] / [Differential Nets] 중 계산하고자 하는 항목을 선택한다.
- [Btm reflayer name] : Trace의 Reference layer를 선택한다.
- [Trace width] : 배선의 두께, [Trace pitch] : Differential Nets의 배선 간격을 입력 후 [Compute Z0] 를 클릭하면, 계산된 Trace Impedance 값이 출력된다.
