새로운 PCB 설계 도구를 설치하고 빈 캔버스 앞에서 어디서부터 시작해야 할지 막막하다면 혼자가 아닙니다. 대부분의 엔지니어는 스키매틱과 부품 선택에는 익숙하지만, 물리적인 PCB 레이아웃으로 넘어가는 것은 처음에는 부담스러울 수 있습니다. 다행히 초기에 몇 가지 기본 원칙을 익히면 가장 흔한 함정을 피하고 비용이 많이 드는 수정 없이도 깔끔하고 기능적이며 제조 준비가 된 보드를 만들 수 있습니다.
DuxPCB에서는 첫 프로토타입부터 대량 생산까지 모든 단계에서 엔지니어 및 제품 팀과 협력합니다. 우리는 반복적으로 발생하는 동일한 설계 오류를 보며, 이들 대부분은 이 가이드에서 다루는 기본 사항 중 하나를 건너뛰는 것에서 비롯됩니다. 계속 읽어보시면 첫 번째 트레이스를 라우팅하기 전에 앞서 나갈 수 있습니다.
레이아웃 편집기를 열기 전에 표준 PCB 설계 프로세스가 처음부터 끝까지 어떻게 흐르는지 이해하는 데 시간을 할애하십시오. 전체 워크플로에 대한 명확한 그림 없이 바로 배치로 뛰어드는 것은 나중에 재작업을 초래하는 가장 빠른 방법 중 하나입니다.
표준 PCB 설계 워크플로는 다음 순서를 따릅니다:
이 순서를 이해하는 것이 중요한 이유는 각 단계가 이전 단계에 의존하기 때문입니다. 예를 들어, 배치가 완료되기 전에 라우팅하는 등 앞서 나가는 설계자는 거의 항상 작업을 되돌려야 합니다. 워크플로에 대한 좋은 습관을 처음부터 구축하면 이후 모든 설계에서 상당한 시간을 절약할 수 있습니다.
스키매틱과 PCB 레이아웃은 동일한 설계의 두 가지 표현입니다. 한쪽에서 이루어진 모든 변경 사항은 다른 쪽에도 반영되어야 합니다. 이것은 PCB 설계의 가장 기본적인 규칙 중 하나이며, 이를 위반하면(일시적으로라도) 불일치, 누락된 연결 및 나중에 추적하기 어려운 오류가 발생합니다.
스키매틱에서 다음과 같은 변경 사항이 발생하면 계속 진행하기 전에 PCB 레이아웃으로 푸시해야 합니다:
최신 PCB 설계 소프트웨어는 가져오기 또는 동기화 기능을 통해 이를 처리합니다. 일관되게 사용하십시오. 스키매틱에서 부품 편집을 수행하고 레이아웃으로 가져오십시오. 그 반대가 아닙니다. 이러한 규율은 설계 데이터를 깨끗하게 유지하고 설계 규칙 엔진이 의도를 올바르게 읽도록 보장합니다.
실제 제품으로 생산할 의도로 설계하는 모든 PCB는 대규모로 제조 가능해야 합니다. PCB 설계 소프트웨어를 사용하면 화면에 거의 모든 것을 만들 수 있지만, 그려진 모든 것을 표준 공정 능력 내에서 안정적으로 제조할 수 있는 것은 아닙니다.
모든 PCB 설계자는 PCB 제조의 기본 사항을 배우는 데 시간을 할애하면 이점을 얻습니다. 라미네이트가 어떻게 처리되는지, 구리 레이어가 어떻게 구축되는지, 드릴링 및 도금이 어떻게 작동하는지, 어떤 표면 마감이 사용 가능한지, 각 공정의 실제 한계는 무엇인지 등입니다. 이러한 지식은 DFM(제조 용이성 설계) 검토 중에 사후에 문제를 발견하는 대신 처음부터 더 나은 설계 결정을 내리도록 합니다.
생산이 시작되기 전에 재설계를 위해 보드가 반송되는 DFM 문제는 거의 항상 피할 수 있습니다. 대부분은 선택한 제조 공정이 안정적으로 생산할 수 있는 범위를 벗어나는 구리 기능 치수 또는 간격에서 비롯됩니다. 설계하기 전에 표준 PCB 제조업체의 일반적인 능력 한계를 알면 시간과 비용을 모두 절약할 수 있습니다.
DuxPCB의 엔지니어링 팀은 생산 전에 고객 설계를 제조 가능성에 대해 검토할 수 있습니다. 특정 설계 기능이 표준 공차 내에 있는지 확실하지 않은 경우 제출하기 전에 문의하십시오. 레이아웃을 수정하는 것이 보드 배치를 폐기하는 것보다 훨씬 쉽습니다.
제조 공정에 대한 실무 지식을 갖추면 설계 규칙은 임의의 제한처럼 느껴지는 대신 직관적으로 이해되기 시작합니다. 대부분의 DFM 문제는 두 가지 중 하나로 귀결됩니다. 구리 기능이 너무 작거나 구리 기능이 너무 가깝습니다.
PCB 설계 소프트웨어는 기본 설계 규칙과 함께 제공되며, 이는 종종 보수적입니다. 때로는 최신 설계에 너무 보수적이거나 특정 제조업체의 능력에 충분히 보수적이지 않을 수도 있습니다. 기본값을 맹목적으로 따르거나 규칙 위반을 무시하는 것은 올바른 접근 방식이 아닙니다.
패드 간 간격을 실용적인 예로 들어 보겠습니다. 소프트웨어는 패드 간 간격이 약 9밀인 부품 풋프린트에서 설계 규칙 오류를 플래그 지정할 수 있습니다. 그러나 많은 제조업체는 약 5밀의 최소 간격을 안정적으로 생산할 수 있습니다. 즉, 기본 규칙이 지나치게 제한적입니다. 반대로, '화면에서 작동한다'는 이유로 제조업체의 명시된 능력보다 낮은 간격을 밀어붙이면 생산 수율 문제가 발생합니다.
올바른 접근 방식은 제조업체의 기능 사양(최소 트레이스 폭, 최소 간격, 최소 드릴 크기, 최소 환형 링 등)을 얻고 설계 규칙을 해당 값과 일치하도록 설정하는 것입니다. 일반적인 기본값이 아닌 실제 공정에 맞게 설계하십시오.
신규 PCB 설계자들 사이에서 가장 지속적인 오해 중 하나는 전용 접지면 사용을 망설이는 것입니다. 전체 레이어를 단일 목적에 할당하는 것처럼 느껴지기 때문에 이해할 수 있습니다. 그러나 실제로는 견고한 접지면의 부재가 디지털 및 아날로그 설계 모두에서 노이즈 문제의 불균형적인 부분을 초래하는 근본 원인입니다.
접지면은 접지 전위에 전적으로 전용된 구리 레이어 또는 대형 구리 영역입니다. 보드의 모든 신호에 대한 저임피던스 복귀 경로를 제공하고, 전자기 간섭을 억제하며, 전압 참조를 안정화하고, 모든 부품에 개별 접지 트레이스를 실행할 필요성을 제거하여 라우팅을 단순화합니다.
대부분의 PCB 설계에 대한 현대 표준은 간단합니다. 견고한 접지면을 사용하십시오. 분할면 및 스타 접지 구성은 특정하고 잘 정의된 사용 사례(일반적으로 아날로그 및 디지털 접지 도메인을 격리해야 하는 혼합 신호 설계)를 가지지만, 이는 규칙이 아닌 예외입니다. 대부분의 디지털 및 아날로그 설계의 경우 전용 레이어의 견고한 접지면이 올바른 선택입니다.
노이즈 또는 신호 무결성 문제가 설계에 영향을 미치는 경우 먼저 접지면을 확인하십시오. 대부분의 경우 접지면이 없거나 조각나 있거나 제대로 연결되지 않았음을 발견할 것입니다.
스키매틱 데이터를 PCB 레이아웃으로 가져온 후 즉각적인 작업은 부품 배치이며, 라우팅이 아닙니다. 이 구별은 대부분의 신규 설계자가 생각하는 것보다 더 중요합니다.
배치의 목표는 결과 레이아웃이 라우팅 가능하도록(과도한 레이어 변경, 장거리 우회 없이, 민감한 신호 간의 노이즈 결합 문제 없이 연결된 패드 간에 트레이스를 실행할 수 있도록) 모든 부품을 배치하는 것입니다. 잘 배치된 보드는 빠르게 라우팅됩니다. 잘못 배치된 보드는 기술적으로 라우팅 가능하지만 성능이 좋지 않거나 DFM을 통과하지 못하는 레이아웃을 생성할 수 있습니다.
실용적인 규칙은 간단합니다. 모든 부품이 배치되고 배치가 검토 및 승인될 때까지 아무것도 라우팅하지 마십시오. 배치가 완료되기 전에 라우팅하면 재작업이 보장됩니다. 오늘 라우팅한 트레이스는 다음 배치 조정 후 삭제하고 다시 라우팅해야 합니다.
배치 중에 래츠네스트 교차(연결해야 하는 패드를 보여주는 부품 핀을 연결하는 선)를 최소화하십시오. 래츠네스트 교차가 최소화되면 부품이 효율적인 라우팅을 위해 효과적으로 사전 구성됩니다.
배치가 완료되고 검토되면 라우팅을 시작할 수 있습니다. 잘 실행된 배치는 좋은 라우팅의 네 가지 목표를 달성하는 것을 훨씬 쉽게 만듭니다:
레이아웃 완료가 설계 프로세스의 끝은 아닙니다. 설계자로서 귀하의 책임은 제조사가 보드를 제작하는 데 사용할 제조 출력 파일을 생성하는 것까지 확장됩니다. PCB 설계 소프트웨어는 대부분의 작업을 자동화합니다(각 레이어에 대한 Gerber 파일, 드릴 파일, 조립 도면 및 자재 명세서 출력). 그러나 자동화가 검토의 필요성을 없애지는 않습니다.
Gerber 파일은 PCB 레이어 데이터를 제조업체에 전달하는 업계 표준 형식입니다. 생산을 위해 설계를 제출하기 전에 전용 뷰어에서 생성된 Gerber 파일을 열고 수동으로 확인하십시오. 레이어 할당이 올바른지, 모든 구리 기능이 있는지, 드릴 파일이 패드 위치와 올바로 정렬되는지, 의도하지 않은 아티팩트가 나타나지 않았는지 확인하십시오.
출력 파일의 오류는 대부분의 설계자가 예상하는 것보다 훨씬 흔하며, 제출 전에 이를 발견하는 것이 생산 실행이 시작된 후 발견하는 것보다 항상 비용이 적게 듭니다.
이러한 기본 사항을 이해하면 첫 번째 레이아웃부터 더 효과적인 PCB 설계자가 될 수 있으며 설계와 생산 간의 마찰을 크게 줄일 수 있습니다.
설계에서 제조로 전환할 준비가 되면 DuxPCB는 단일 프로토타입부터 대량 생산 실행까지 전체 PCB 제조 및 PCB 조립 서비스를 제공합니다. 저희 팀은 DFM 검토, 부품 소싱, SMT 및 스루홀 조립, 완전한 PCBA 배송으로 프로젝트를 지원할 수 있습니다.
무료 견적 및 DFM 검토를 위해 지금 DuxPCB에 문의하십시오. - 그리고 첫 번째로 올바르게 제작하십시오.
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