대다수 PCB 엔지니어는 PCB 설계가 새로운 PCB 제조 경쟁의 기준을 그린다고 인정합니다. PCB 아트 설계를 개선하면 생산 비용을 최소화하고, 전자 제품에 최첨단 룩을 부여하며, 더 나은 기능을 달성할 수 있습니다. PCB 아트 지식은 모든 PCB 엔지니어에게 필수적입니다.
하지만 'PCB 아트'란 정확히 무엇일까요? 프로젝트에 어떻게 적용할까요? 거버 파일 단계에서 할까요, PCB 조립 단계에서 할까요? 이번 호에서는 판매를 이끄는 아트를 발굴하기 위해 주제를 조금 더 깊이 파고들어 보겠습니다.
한마디로 'PCB 아트'는 인쇄 회로 기판(PCB)에 예술적 인상을 구현하려는 시도를 정의하는 포괄적 용어입니다. 그런 이미지는 거버 설계 단계에서 그려지거나 제조 공정 중 컷아웃으로 구현될 수 있습니다.
손목시계 PCB를 예로 들어보죠. 우리 모두 엄격하게 실용적인 정사각형 도면으로 IC와 다른 전자 부품을 연결하던 옛날 직사각형 시계 PCB를 알고 있습니다. 이제 부품 간 복잡하고 예술적으로 그려진 상호 연결과 다중 레이어를 가진 현대의 복잡한 보드와 비교해 보세요.
두 PCB(아트 없는 구형 PCB, 아트 있는 신형 PCB)를 모두 제조해 시계 시장에 출시한다고 가정해 봅시다. 두 디자인 모두 시간을 보여주지 않을까요? 물론입니다. 그렇다면 왜 PCB에 아트를 추가하려고 막대한 비용을 쓸까요? 그만한 가치가 있을까요?
실용적 목표 달성이 주목적이라면 디자인은 크게 중요하지 않습니다. 하지만 판매하거나 감동을 줘야 할 때는 디자인이 중요합니다. 개인으로서 인상적인 디자인, 더 나은 성능, 향상된 기술을 검토해야 할 필요가 있습니다. 그런 설계 고려사항은 여러 경쟁사 중 더 높은 시장 판매에 영향을 미치는 경우가 많습니다. PCB 아트는 PCB 제조의 이런 목표 달성에 흔히 활용됩니다.
그럼 PCB 아트 제작 과정은 어떻게 진행할까요? PCB를 예술 작품으로 삼기 위해 무엇을 알아야 할까요? 다음 장에서는 PCB 아트웍 제작 이론과 고려할 만한 기법들을 탐구해 보겠습니다.
PCB 아트 설계 기술은 기술적으로 앞선 전자 제조사 엔지니어들로부터 시작되었습니다. 현대에는 이 기술이 DIY(직접 제작) 취미 제조사들의 공예품 키트로도 전해졌습니다. 현재 가장 단순한 것부터 가장 진보된 PCB 생산까지 적용되고 있습니다. PCB 아트는 어디에나 있습니다. 아침 샤워 중 전기 면도기 속에 숨어 있거나, 출근길 스마트워치로 착용할 수도 있습니다.
오늘날 시장에서는 전자 기업(특히 휴대폰)과 창의적 PCB 아트 디자이너가 팀을 이뤄 초기에는 상상도 못 했던 기능성을 가진 복잡한 소형 PCB를 설계·생산합니다.
소비자 전자 제품군 외에도 PCB 아트는 보조 장신구와 선물 같은 DIY 프로젝트로 확장되었습니다. 이 호 후반부에서는 산업계에서 떠오르는 PCB 아트의 다른 응용 분야들을 탐구해 보겠습니다.
하지만 실제 PCB 아트웍 설계 과정으로 들어가기 전에, PCB 유형에 따른 다양한 PCB 아트웍 유형을 먼저 이해해 봅시다.
생각해 보세요: 유연한 기기는 휴대폰 같은 고체 기기와 같은 PCB 소재를 가질 수 없습니다. 보드 구성이 구현 가능한 아트 유형을 종종 결정합니다.
PCB 응용 분야의 광범위한 범위 때문에 다양한 용도의 여러 유형 PCB 보드가 존재합니다. 이러한 PCB 변형에는 다음이 포함됩니다.
시장에서 가장 오래된 형태의 PCB입니다. 금속 층으로 덮인 단일 기판 층으로 구성됩니다. 보호용 솔더 마스크로 감싼 구리가 단면 PCB의 이상적인 금속 커버입니다.
이런 PCB에서의 PCB 아트 형성은 자연스럽고 다른 PCB 보드보다 종종 저렴합니다. 하지만 다층 아트 제조에는 도움이 되지 않습니다.
현재 시장에서 가장 널리 쓰이는 PCB 유형입니다. 단일 기판의 양면에 금속 층이 있습니다. 기판 양면의 부품을 연결할 때 홀을 뚫어 한 쪽 면의 요소와 다른 쪽 면의 디테일을 연결합니다.
양면 PCB에 아트 제작은 다층 PCB보다 상대적으로 저렴하고 편합니다. 하지만 여전히 단일 레이어 아트로 제한됩니다.
대부분 현대 PCB는 다중 기판과 금속 층 적층 제작 방식을 활용합니다. 이 방식에서는 절연 소재(4, 6, 8, 또는 10층)와 다양한 금속 층이 서로 쌓이고, 단일 PCB 제조 시 레이어 간 연결이 이루어집니다. 의료 장비, 컴퓨터, 기타 스마트 기기 생산에 자주 활용됩니다.
다층 PCB에서의 아트 제작은 단층 PCB보다 비용이 많이 들고 제작 시간도 더 걸립니다. 하지만 이 보드들은 다중 레이어 아트를 수용할 수 있습니다.
플렉스 PCB 생산 시 유연한 플라스틱을 기판으로 사용합니다. 이 PCB는 설계나 사용 시 유연성이 요구되는 전기 기기 제조에 적용됩니다(폴더블 스크린 등). 제작 비용이 비싸지만 경직된 PCB보다 용도가 더 많습니다.
WellPCB는 국내외 시장에 DC 모터 컨트롤러를 제공합니다. 플렉스 PCB에 아트 제작은 복잡합니다. 디자이너가 아트웍 제작 시 준수해야 할 정해진 규칙과 가이드라인이 있습니다. 이 호 후반부에서 이러한 필수 가이드라인 일부를 살펴보겠습니다.
자, 이제 PCB 아트웍에 직접 손을 대볼까요!
설계는 때로 어려운 작업입니다. 하지만 처음부터 잘못된 방식으로 시작할 필요는 없습니다. 그래서 설계 툴이 필요합니다.
PCB 설계 시 거버 또는 벡터 파일을 생성하기 위한 적절한 소프트웨어 애플리케이션이 필요합니다. 인터넷 덕분에 수백 가지 툴을 다운로드할 수 있습니다. 하지만 선택의 폭이 넓은 것은 때로 '축복받은 저주'가 되어 최고와 나머지를 구분하기 어렵게 만듭니다. 이 섹션에서는 특히 '무료' 애플리케이션 위주로 인기 있는 설계 툴을 간략히 탐색해 시작을 돕겠습니다.
Eagle은 Autodesk 소유의 PCB 설계 소프트웨어 제품입니다. 오픈소스는 아닙니다. 하지만 PCB 설계용으로 가장 인기 있는 소프트웨어입니다. Eagle의 주요 특징:
방대한 지원 커뮤니티와 광범위한 설계 기능으로 돋보입니다. 하지만 구입과 유지 비용이 비쌉니다. 비용 때문에 상업적 용도에 권장됩니다.
KiCad EDA는 오픈소스 PCB 설계 소프트웨어입니다. 상업용과 학습용 모두에 맞게 개발되었습니다. 주요 특징:
KiCad는 레이어 확인과 오류 검사를 위한 3D 뷰어를 사용합니다. 무료 크로스플랫폼 툴로 초보자와 전문가 모두에게 유용합니다.
EasyEDA는 PCB 설계 툴을 온라인 기반으로 만들어 PCB 설계에 새로운 패러다임을 제시합니다. 물리적으로 만나기 어려운 엔지니어들과 협업 설계/작업 시 특히 흥미롭다고 생각합니다.
EasyEDA는 저렴하고 자원 소모가 적으면서 필수 작업을 수행해 DIY 프로젝트에 더 적합합니다. 방대한 타 툴 설계 지원, 사용 편의성, 오픈소스 특성으로 추천됩니다. 설치 불필요, 브라우저에서 열면 바로 시작 가능합니다.
Eagle처럼 Proteus도 LabCenter Electronics가 개발·소유한 벤더 오프더쉘프 PCB 설계 소프트웨어입니다. 설계 시 선택 가능한 800개 이상의 마이크로컨트롤러 옵션을 가진 강력한 툴입니다.
하지만 Proteus는 구입 비용이 비쌉니다. 전문가용으로 훌륭한 툴입니다. 예산이 빠듯한 취미 생활자라면 과감히 패스하셔도 됩니다.
TinyCAD는 '단순하고 평범한' PCB 설계 툴입니다. Sourceforge 제품으로 무료지만 설계가 고도로 단순화되어 있습니다. 회로도 그리기에 적극 추천합니다.
실험과 취미 DIY 프로젝트에 훌륭한 툴입니다. 하지만 전문가용으로는 적절한 테스트 툴이 부족합니다.
참고: PCB 아트에는 아트 아이디어가 필요합니다. 이상적인 툴을 선택한 후, 개발할 아트 뒤에 있는 컨셉을 신중히 고려하고 제작이 쉽고 저렴할지 판단해야 합니다. 아이디어가 정해지면 설계 과정은 단순합니다. 주로 다음 단계를 따릅니다.
PCB 아트 개발에 나서기 전, 제작하려는 PCB의 회로도를 배치하는 것이 좋습니다. 회로도는 PCB에 필요한 부품 수와 연결을 확정하는 데 도움이 됩니다. PCB 설계 툴(위 설명)이 필요한 모든 디테일, 와이어, 풋프린트를 가져와 설계 과정을 쉽게 만듭니다.
회로도 그릴 때 주의 깊게 부품을 독립적으로 가져와 파라미터(저항, 정전용량 등)를 선택적으로 수정해야 합니다. 회로도 단계의 오류는 최종 PCB 제품에 큰 비용을 초래할 수 있습니다.
팁: 이 단계에서 연결과 부품 배치가 만들고자 하는 아트를 생생하게 표현하도록 노력하세요(필수는 아님).
여기서 PCB 프로젝트의 서로 다른 상호작용 모듈들과 그 상호관계를 분리합니다. 불필요한 부품, 불필요한 상호연결, 불필요한 비용을 제거해야 합니다.
이 단계에서 회로도 부품들을 제작하려는 원하는 아트에 맞춰 정렬하기 시작해야 합니다.
팁: 이 단계에서 최적화와 PCB 아트 그리기 시 따라야 할 중요한 PCB 설계 가이드라인: PCB의 전원/유닛을 회로 모듈에 최대한 가깝게 유지하세요.
회로도 생성 과정을 완료하면 결국 PCB의 실제 형태와 디자인을 깎아내야 합니다. 여기서는 설계 치수(회로도에서)를 알면 이미지 설계 소프트웨어로 PCB의 형태나 레이어를 설계하면 됩니다.
PCB의 모든 진짜 아트는 안전한 처리를 위해 다른 이미지 처리 애플리케이션에서 SVG 포맷으로 저장해야 합니다.
팁:
형태 설계 시 '인치(in)' 또는 '밀리미터(mm)' 같은 보편적으로 인정되는 크기 단위를 사용하세요.
전원 핀, 오디오 잭, LED 표시등, 커스터마이징 버튼 같은 주변 포트는 생산 오류 최소화를 위해 설계 시 신중히 고려해야 합니다. 더 나은 사용자 경험을 위해 소비자 전자 제품의 경우 아트 일부를 타협해 더 나은 사용자 경험을 달성하는 것도 고려해 보세요.
레이어 두께는 코팅 손상 없이 레이어를 통과할 수 있는 전류량을 결정합니다. 표준 레이어 두께는 온스(oz)로 측정합니다. 두꺼운 레이어는 저항이 낮아 얇은 레이어보다 더 많은 전류를 흘릴 수 있습니다.
대부분 전문 설계 PCB에서 연결의 에지나 벤드는 90도 대신 45도로 처리합니다. 주된 이유는 45도에서 신호 반사가 90도보다 적기 때문입니다.
설계 완료 후 라우팅을 수동 또는 자동으로 구현할 수 있습니다. 단순 회로면 자동 라우팅이 최적일 수 있습니다. 하지만 연결이 방대하고 복잡하면 수동 라우팅 정렬을 고려하세요.
'설계 규칙 검사'는 대부분 PCB 설계 툴에 내장된 인기 액세서리로 설계 오류 검사를 돕습니다. 이 툴로 특정 요건(예: 레이어 두께)을 전체 PCB에 적용하도록 설정하면 설계 소프트웨어가 전체 설계를 검사해 부적합 부분을 하이라이트합니다.
특별한 설계 기술이 필요한 경우가 있을 수 있습니다... 더 나은 다른 설계 케이스가 다를 수도 있겠죠? 아래 4층 PCB 아트 가능성을 고려해 봅시다.
레이어가 쌓일수록 PCB 아트 설계는 더 흥미로워집니다. 더 넓은 관점에서 더 많은 레이어를 사용해 '배경' 드로잉을 추가할 수 있어 그런 아트들이 더 보기 좋습니다. 이 섹션에서는 4층 PCB 드로잉의 주요 고려사항을 간략히 탐구합니다.
아트 목적/의도에 따라 흰색 기판을 사용하고 구리로 아트를 그린 후 절연 층으로 마스킹할 수 있습니다. 흰색 반투명 기판은 레이어 내 숨겨진 연결과 아트를 볼 수 있게 합니다.
특히 하층 그래픽은 상층 그래픽보다 옅게 나타납니다.
레이어 치수는 동일해야 하고 그래픽 설계는 일관성 있어야 합니다. 더 나은 그림을 위해 길이와 두께에 유사한 양자화 단위를 사용하세요.
이 호를 마무리하기 전에, PCB에 추가해 매력적으로 만들 수 있는 몇 가지 기성 아이디어를 제안해 드리겠습니다.
손가락을 닮은 이 컨택 패드는 설계는 단순하지만 보기에 아름답습니다. 모든 일반 PCB 설계 시 활용할 수 있습니다.
크리스마스는 선물 주는 계절입니다. 현대에는 많은 사람들이 크리스마스 같은 축제 시즌 선물로 전자 제품을 고려합니다. 선물용 전자 제품을 제작할 생각이라면 왜 크리스마스 트리 아트를 추가하지 않을까요? 꼭 가치 있게 만들기 위함이 아니라, 단지 할 수 있으니까요.
소비자 전자 제품 설계 시 마이크로프로세서에 다른 디자인을 설정할 수 있습니다. 더 좋은 아이디어는 '뇌' 아트로 프로세서를 다른 부품과 차별화하는 것입니다. 더 매력적으로 보일 뿐만 아니라 트러블슈팅도 더 쉬워집니다.
PCB 아트웍은 생명 없는 PCB에 예술적 생명을 불어넣습니다. PCB 아트 설계에 더 나은 투자로 PCB 품질을 높이고 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그 대가로 더 높은 시장 판매와 고객 기반 내 진정성 유지를 달성할 수 있습니다.
여러분이 눈치챘듯, 좋은 PCB 아트는 자산이지만 잘못 설계된 아트는 최대 부채가 될 수 있습니다. 그래서 PCB 설계와 제조에 전문가의 가이드가 필요합니다. WellPCB는 인쇄 아트의 정밀성을 바탕으로 품질 좋은 PCB 생산으로 명성을 쌓아왔습니다. (아트가 포함된) PCB 견적 요청을 고려해 보세요. 실제 구현의 몇 단계를 안내해 드리겠습니다.
산업기술
대부분 일반 엔지니어링 프로젝트는 표준 PCB 설계를 사용합니다. 하지만 전통적 PCB로는 한계가 있습니다. 고급 애플리케이션엔 고속 PCB(High-Speed PCB)가 필수. 설계가 까다롭지만 신호 무결성, 반사, 크로스토크 등 핵심 디테일만 잡으면 됩니다. 낯선 용어라도 이 글 하나로 마스터하세요. 고속 PCB란? 고속 시스템 고속 신호로 컴포넌트 간 데이터 전송하는 기기. 신호가 보드 구리 트레이스를 따라 타깃까지 이동. 아날로그/디지털 신호 모두 가능. 고속-표준 보드 차이는 미미하지만, 분류 기준은 시스템 신호 에지 레
컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 제조업체가 플라스틱, 금속, 복합재를 포함한 다양한 소재에서 반복 가능하고 일관된 품질의 부품을 만들 수 있게 하는 현대적이고 효율적이며 자동화된 절삭 제조 공정입니다. 오늘날 CNC 가공 부품은 항공우주, 자동차, 의료 등 다양한 산업에서 찾아볼 수 있습니다. CNC 기술의 기원은 역사상 몇 가지 다른 시점으로 거슬러 올라갑니다. 최초의 현대적 가공 도구는 1775년 산업가들이 더 일관된 정확도와 정밀도로 증기 기관 실린더를 생산할 수 있게 해주는 보링 도구를 개발했을 때 등장했습니다. 현대 컴퓨
