PCB 제조를 위한 설계

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제조를 위한 디자인이란 무엇입니까?
DFM의 목적은 무엇입니까?
DFM 요인
제조를 위한 설계가 PCB 레이아웃으로 변환되는 방법
Millennium Circuits Limited의 DFM 검사

PCB 제조를 위한 설계

제조 및 비즈니스 부문 전반에 걸쳐 수많은 기계가 인쇄 회로 기판 또는 PCB에 의존합니다. 마찬가지로 PCB의 기능은 소비자가 매일 사용하는 장치를 현실로 만듭니다.

PCB의 설계 및 제조에 많은 관련이 있으므로 최대 효율로 생산을 구현하는 것이 중요합니다. 그러나 이를 위해서는 설계 단계와 제조 공정에 관련된 모든 당사자가 제품 아이디어가 결실을 맺을 수 있도록 지속적으로 접촉해야 합니다. 여기에서 제조를 위한 디자인이라는 개념과 일련의 단계가 작동합니다.

제조를 위한 디자인이란 무엇입니까?

DFM(Design for Manufacturing)은 제조업체가 가능한 가장 효율적인 제조 수단을 통해 치수, 재료, 허용오차 및 기능을 최적화하기 위해 일련의 범주에서 제품 설계를 검사할 수 있도록 하는 프로세스입니다. DFM을 통해 인증된 제품 계약자는 다양한 영역에서 각각의 신제품 아이디어를 면밀히 조사하여 현재 제품에 대한 최상의 측정, 재료 및 제조 프로세스를 찾습니다.

간접비를 줄이는 동시에 제품 품질을 개선하려는 제조업체는 DFM을 사용합니다. DFM은 또한 단기적으로 품목에 대한 대체 제조 방법을 찾는 것을 가능하게 합니다. 예를 들어, 회사에 소량의 제품만 필요한 경우 한정 판매 품목을 생산하기 위해 고가의 첨단 성형 장치를 설정하는 것은 낭비일 수 있습니다.

동시에 해당 제품에는 기존의 산업 무기 없이는 제조하기 어려운 고유한 측정이 필요할 수 있습니다. DFM은 제조업체가 별도의 성형 캐비티가 필요한 부품의 열 성형 방법과 같이 비용을 절감할 수 있는 대체 방법을 찾도록 도와줍니다.

DFM은 또한 제조업체가 기존 설계를 개선하는 데 도움이 됩니다. 기업이 과거에 제품을 대량 생산했고 이제 다시 생산에 들어갈 계획이라면 원래 디자인과 제품으로 만드는 데 사용된 프로세스를 재평가하여 이번에는 비용을 절약할 수 있습니다. 관련된 초기 단계 중 하나라도 낭비라고 판단되면 프로세스에서 제거할 수 있습니다.

DFM의 목적은 무엇입니까?

DFM의 목적은 디자이너와 제조업체 사이에 한때 흔히 발생했던 오해를 없애는 것입니다. 지난 수십 년 동안 두 당사자는 상호 오해로 인해 종종 충돌했습니다. 일반적인 시나리오에서 설계자는 일련의 측정값과 재료 목록을 사용하여 제품을 구상합니다. 그런 다음 설계자는 설계도를 생산에 투입하는 임무를 맡은 제조업체에 청사진과 스케치를 보냅니다. 설계에서 문제가 발견되면 설계자는 이러한 문제를 해결하도록 제조업체에 맡깁니다.

디자이너의 입장에서는 수정을 포함한 디자인 단계 이후에 발생하는 모든 단계가 제조사의 책임이었습니다. 문제는 제조업체가 일반적으로 설계 프로세스의 복잡성을 이해하지 못하지만 특정 측정 또는 재료가 비실용적이거나 불가능한 경우를 알고 있다는 것입니다. 이와 같은 경우 관련 당사자에게 종종 비용이 많이 드는 막판 설계 정밀 검사로 인해 생산이 지연되는 경우가 있습니다. 때때로 제조업체는 결함과 제품 결함 및 고객 불만의 위험에도 불구하고 어쨌든 설계를 서두르며 생산에 착수했습니다.

DFM 엔지니어링을 통해 설계, 개발 및 생산 프로세스의 모든 단계에 있는 전문가가 모든 단계에서 함께 작업합니다. 함께 그들은 각 부서의 엔지니어가 제품이 개발, 테스트 및 수정을 위해 반송될 때 실시간으로 다른 부서의 입력과 피드백을 듣는 결합된 팀을 구성합니다. DFM은 기업이 설계 결함을 거의 즉시 포착하고 제조 팀이 생산을 시작하기 훨씬 전에 이를 수정할 수 있도록 하여 비용과 시간을 절약합니다.

DFM을 사용하는 제품 및 개발 팀에는 구매자, 공급업체 및 변호사와 같은 제조 프로세스 외부 당사자의 의견도 포함됩니다. 제품 설계를 완료한 후 기업은 전체 제조 예산의 일부만 지출했지만 제품 비용의 대부분은 설계에 따라 결정됩니다. 따라서 제조업체는 제품에 전념할 때 너무 많은 위험을 감수해야 합니다.

DFM을 사용하면 프로세스에 관여하는 각 부서의 엔지니어가 협력하여 조사함으로써 비용이 많이 드는 생산 중단과 실행 낭비로 이어질 수 있는 실수를 제거할 수 있습니다. DFM은 또한 제조업체가 결함이 있는 제품이 대중에게 공개되어 소비자의 눈에 브랜드 이름을 손상시킬 수 있는 갑작스러운 결함, 고객 불만, 여러 소송 및 기타 PR 실패를 초래하는 시나리오를 피할 수 있도록 도와줍니다.

DFM 요인

DFM의 단계에는 주어진 제품의 프로세스, 디자인, 재료, 환경 및 규정 준수를 결정하기 위한 다음 순서가 포함됩니다.

1. 제조 공정

DFM의 첫 번째 부분은 해당 제품에 사용할 올바른 유형의 제조 프로세스를 결정하는 것입니다. 일정 수량의 제품을 생산해야 하는 경우 생산 범위와 실행을 위해 계획된 프레스 횟수를 프로세스에 반영해야 합니다.

주어진 제품에 대한 최상의 제조 공정을 결정하려면 제품의 크기 및 생산에 필요한 재료와 같은 요소를 고려해야 합니다. 또한 제품 표면에 필요한 단계와 기본 조립 단계를 넘어 2차 단계를 수행해야 하는지 여부도 고려하십시오.

2. 제품 디자인

DFM의 다음 부분은 제품의 디자인을 검사하고 사양이 완제품에 적합한지 또는 생산을 시작하기 전에 추가 변경이 필요한지 여부를 결정하는 것입니다. 이 단계의 목적은 이전 실행에서 발생할 수 있는 설계 문제를 수정하고 이번에는 생산을 보다 원활하고 효율적으로 진행하는 것입니다.

기존 설계를 수정하는 경우 수정 사항이 기본 설계 원칙에 부합하는지 확인하십시오. 이 영역에서 이러한 모든 결정을 계약 제조업체와 논의하십시오. 그렇게 하면 현재 제품의 제조 원칙에 따라 향후 생산을 실행하는 데 도움이 될 것입니다.

3. 제품 자료

DFM의 또 다른 중요한 측면은 해당 제품에 필요한 재료를 결정하는 것입니다. 제품의 모양, 크기 및 용도에 따라 재료 또는 제품에 필요한 강도, 질감 및 열적 특성과 같은 다양한 요소를 고려해야 합니다.

이 단계에서 선택한 재료가 현재 생산을 위한 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 계약 제조업체와 상의해야 합니다. 특정 재료를 염두에 둔 경우 해당 재료가 열을 견디고 전기를 전도하는지 여부를 알아야 합니다. 이러한 요소가 제품을 만들거나 깨뜨릴 수 있기 때문입니다.

4. 최종 환경

제품의 프로세스, 디자인 및 재료에 대한 선택을 마무리하기 전에 소비자가 제품을 사용할 환경을 검토해야 합니다. 이 환경이 제품의 재료와 모양에 미칠 수 있는 영향의 종류를 결정한 후에는 이전의 세 가지 DFM 선택으로 충분한지 여부를 결정해야 합니다.

제조 사례를 위한 디자인에는 소비자가 제품을 사용하는 방법과 장소를 고려하는 것이 포함됩니다. 일년 내내 야외에서 사용할 제품을 개발하는 경우 재료는 전체 범위의 주변 온도 및 기상 조건을 견딜 수 있어야 합니다. 사용자가 제품을 다른 물체에 장착하는 경우 다양한 설정을 수용할 수 있는 디자인이 필요합니다.

5. 테스트/규정 준수

DFM의 마지막 단계는 해당 제품의 디자인과 재료가 해당 문제에 대해 발언권을 가진 다양한 주체의 안전 및 품질 표준을 충족하는지 여부를 결정하는 것입니다. 타사 ISO 인증 테스트 시설에서 이를 결정할 수 있습니다. 중립적인 제조 분석가가 테스트를 감독해야 합니다.

다양한 엔터티에는 현재 상태에서 설계를 진행하는 능력에 영향을 미치는 표준이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 주, 연방 또는 국제 수준의 규제 규칙에 따라 제품이 기존 구성에서 안전하지 않은 것으로 간주될 수 있습니다. 제품이 의도한 산업의 코드를 충족하지 않을 수 있습니다. 제품 디자인이 회사의 안전 기준을 충족하지 못할 수도 있습니다.

일반적인 설계 실수

PCB의 설계 및 생산 과정에서 DFM을 사용하면 다음과 같은 실수를 없앨 수 있습니다.

1. 가장자리 정리

제조업체가 PCB 설계에서 저지를 수 있는 가장 중대한 실수 중 하나는 충분한 가장자리 여유 공간을 허용하지 않는 것입니다. 이 문제는 보호 코팅이 없으면 구리가 부식될 수 있으므로 PCB 가장자리를 따라 있는 구리에 문제가 될 수 있습니다. 이 여유를 염두에 두지 않고 PCB를 설계하면 최종 절단 중에 코팅이 제거될 수 있습니다.

다행히 보드 설계에 필요한 여유 공간을 추가하면 모서리 여유 문제를 쉽게 수정할 수 있습니다. PCB의 외부 레이어의 경우 코팅은 디자인에 0.010"만 추가로 필요합니다. 내부 레이어의 경우 코팅은 디자인에 0.015인치만 추가하면 됩니다.

2. 산성 트랩 만들기

산성 트랩은 이 문제를 고려하지 않는 PCB 설계에서 반복되는 문제일 수 있습니다. 이러한 가능성을 피하려면 각진 트레이스를 예각으로 디자인하지 마십시오. 예를 들어, 45도 각도가 90도 각도보다 훨씬 더 바람직합니다. 후자는 PCB를 산성 트랩에 취약하게 만들 수 있지만 전자는 일반적으로 이 문제에 취약하지 않습니다. 라우팅을 마친 후에는 항상 모든 트레이스 각도를 다시 확인하여 결합된 트레이스가 산성 트랩을 생성하지 않았는지 확인하십시오.

3. 복잡한 보드 레이아웃

보드가 복잡해지는 상황에 도달하면 필요한 모든 구성 요소를 같은 면에 구성할 수 있는 보다 솔벤트 계획으로 설계를 재고해야 합니다. 일부 PCB 설계자가 가끔 저지르는 실수는 기판의 뒷면에 몇 가지 요소를 배치하여 1차측의 공간을 확보하는 것입니다.

PCB의 양면에 부품을 배치하면 제조 공정 비용이 증가합니다. 게다가 PCB의 다른 면에 부품을 추가하면 제조업체에 많은 문제가 추가됩니다.

4. 패드 사이에 땜납 마스크 없음

PCB 설계에서 솔더 마스크는 구리와 다른 금속 간의 접촉을 방지하기 때문에 모든 회로 기판의 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 패드 사이에 솔더 마스크가 없으면 음극 금속 사이에 접촉이 형성되어 예기치 않은 단락이 발생할 수 있습니다.

각 회로 기판에 충분한 솔더 마스크가 있는지 확인하려면 모든 PCB 생산에 대한 설계 규칙에 이를 포함하십시오. 이렇게 하면 큰 PCB의 설정을 작은 회로 기판으로 변환할 때 솔더 마스크 적용에 문제가 없어야 합니다.

5. 패드에 비아 배치

PCB의 공간이 협소한 경우 공간을 확보하기 위해 비아를 추가하고 싶을 수 있습니다. 그러나 이것은 보드에서 솔더를 끌어내어 PCB의 실장 기능을 약화시켜 솔더링 프로세스를 비효율적으로 만들 수 있습니다. vias 옵션은 특정 상황에서 유용할 수 있지만 필요할 때만 사용하십시오. 마이크로, 블라인드 및 매립 비아도 마찬가지입니다.

제조 설계를 PCB 레이아웃으로 변환하는 방법

PCB 엔지니어링에서 DFM의 원칙은 제조업체가 해당 PCB의 크기에 관계없이 모든 설계 사양을 기능적 레이아웃으로 유지하는 데 도움이 됩니다. 한 보드의 구성 요소를 더 작은 PCB에 통합할 때 부품을 제자리에 맞추는 것이 어려울 수 있으며 산 트랩 및 가장자리 간극 문제와 같은 문제를 피하는 것이 어려울 수 있습니다. DFM은 보드가 생산되기 전에 이러한 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.

DFM 엔지니어링을 통해 인증된 제조업체는 회로 기판의 설계를 검사하여 측정이 PCB의 의도된 목적에 충분한지 확인합니다. 또한 보드 디자인을 검사하여 의도한 환경에서 작동하는지 확인합니다. 예를 들어 보드가 엄청난 열을 발생시키는 기계에 사용되는 경우 PCB 설계는 이러한 조건을 견딜 수 있는 구성 요소와 보호 요소를 통합해야 합니다.

DFM 프로세스는 또한 일련의 표준 테스트를 통과하지 못한 경우 PCB 설계가 생산 승인을 받지 않도록 합니다. 예를 들어, PCB가 일련의 가능한 작업 조건에서 쉽게 실패하는 경우 설계자는 해당 장치의 작업을 처리할 수 있을 때까지 추가 구성 요소로 기판을 다시 작업해야 합니다.

PCB 생산에서 DFM의 원칙은 제작 문제와 PCB에 적용하는 방법을 다루는 제작을 위한 설계와 밀접한 관련이 있습니다.

Millennium Circuits Limited의 DFM 검사

설계 검사 및 적합성 테스트와 관련하여 객관적이고 자격을 갖춘 제3자의 의견을 구해야 합니다. Millennium Circuits Limited에서는 PCB 설계 및 프로토타입에 대한 DFM 분석을 실행하여 결함 및 기타 문제를 식별합니다. 지금 MCL에 연락하여 PCB를 생산하기 전에 개선할 수 있는 방법을 알아보십시오.