산업기술
산업 제조
PCB CAM(컴퓨터 지원 제조) 소프트웨어는 다양한 기능을 수행합니다. 가장 중요한 역할은 생산 파일을 분석하고 PCB 생산을 지원하는 것입니다. 어떤 프로젝트를 진행하든 PCB 설계는 전자 회로에 생명을 불어넣습니다. 기술 발전을 생각해 보십시오.
마스킹 테이프로 PCB를 레이아웃하거나 프로그래밍된 표면 실장 기계를 사용하던 시대는 지났습니다. 레이아웃 소프트웨어는 부품 배치와 라우팅을 PCB 설계 프로세스에 결합하여 제조된 회로 기판의 전기적 연결을 정의합니다. 물론 전통적인 접근 방식도 여전히 사용 가능합니다. 하지만 현재 도구가 훨씬 더 쉽고 정밀하게 만들어주는데 왜 구식을 고집하겠습니까? 이 글은 CAM 프로세스가 프로토타이핑에 어떻게 도움이 되는지 모든 것을 안내합니다.
（CAM 사인 - 회로 기판 스타일）
먼저, 컴퓨터 지원 제조(CAM)는 제조 분야에서 컴퓨터 제어 기계와 소프트웨어의 자동화입니다. 올바른 PCB 서비스 제공업체 전에 제조업체는 설계자의 파일을 다양한 형식으로 수신합니다. 이 파일에는 주로 와이어 래핑, 부품 삽입, 라우팅, 필수 PCB의 기타 설계 세부 정보가 포함됩니다.
CAM 소프트웨어는 파일을 분석하고 형식을 식별합니다. 이후 파일 형식, 드릴링 데이터, 아트워크 레이어를 인식할 수 있습니다. 따라서 PCB 아트워크 수신 시 제조업체가 원래 설계대로 보드를 제작하도록 검증 및 조정됩니다. 이것이 시스템의 장점 중 하나입니다. 분석 시 파일이 누락되면 프로젝트가 중단되어 광범위한 DRC(Design Rule Checking)가 필요합니다. DRC는 설계가 제조에 부과된 표준을 충족하는지 검증합니다.
PCB는 목재 조각에서 정교한 그린 보드로 완전히 진화했습니다. 초기에는 컴퓨터와만 연관되었으나, 이제 마이크로일렉트로닉스와 함께 모든 곳에 PCB가 있습니다. 산업 기계의 모터 컨트롤러나 산업 부하 테스터뿐만 아니라 일부 조명에도 PCB가 사용됩니다.
(CAD 설계 작업 중인 디자이너)
우리의 세계는 제품, 장소, 부품 등 물질적인 것들로 가득 차 있으며, CAM이 이를 가능하게 합니다. 우리는 비행기에 비행의 힘을, 자동차에 마력의 천둥을 부여합니다. 무언가를 만들고자 할 때, 대략적인 설계가 아닌 정밀한 제작이 필요하면 CAM이 해답입니다.
CAM은 생산을 위한 파일을 준비합니다. 따라서 CAM을 '슬라이서 소프트웨어'로 생각할 수 있습니다. 도면과 데이터를 자동화된 도구를 구동하기 위한 구체적인 지침으로 변환합니다.
G-code라는 도면에서 생성된 프로그래밍 언어를 사용하여 제어 기계와 통신합니다. 코드는 장치에 수행할 작업을 지시합니다. 예를 들어 모터를 이동시키고, 이동 속도, 따라야 할 프로그래밍된 경로를 지정합니다.
소프트웨어는 오류도 검사합니다. 예를 들어 제조 공정을 변경할 수 있는 기하학적 오류가 있는지 모델을 평가합니다. 또한 툴패스(toolpath)를 생성하는데, 이는 가공 공정 중 기계가 따라야 할 좌표 집합입니다. 좋은 예는 절단 순서 설정입니다. 작업 시작 전 피어스 높이, 전압, 절단 속도 등 매개변수를 조정해야 합니다. 다양한 프로그램이 정확하게 정의되면 다양한 매개변수를 설정할 수 있습니다. 이 매개변수는 기계 작업자의 작업을 훨씬 편안하게 만듭니다.
설계 파일이 들어오면 CAM 소프트웨어는 여러 작업을 수행합니다:
후처리기는 비그래픽 및 시각적 CAM 시스템을 올바른 수치 제어로 변경하는 소프트웨어 하위 프로그램입니다. 또한 하드웨어에 독립적으로 툴패스를 기계 판독 가능한 모션이나 언어로 적응시킵니다. 따라서 후처리기는 특정 메커니즘이나 기계에 특화된 중요한 드라이버입니다. 일부 기계는 작업 간 이동이 다르거나 서로 다른 위치에서 시작합니다. CAM 프로그램은 CAD 모델을 분석하고 의도한 특징을 밀링할 올바른 툴링과 툴패스를 계산합니다.
CAM 기계장치는 원자재를 완제품으로 변환하는 최종 단계입니다. 기계는 전진 또는 후진하여 접촉 요소인 팔로워(follower)에 처방된 운동을 생성합니다. 처방된 움직임과 팔로워의 프로필이 CAM 접촉 표면의 모양을 결정하며, 평평하거나 원형일 수 있습니다.
CAM 기계장치에는 다양한 형태가 있습니다:
회전 기계 요소인 CAM은 팔로워에 진동 운동을 부여합니다. CAM과 팔로워는 높은 접점을 가지며 이는 높은 쌍(higher pair)을 만듭니다. 스프링에 의해 제공되는 외부 힘이 둘 사이의 연결을 유지합니다.
(PCB 소프트웨어 사용 예시)
컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어는 설계자가 가상 공간에서 모델을 구축할 수 있게 합니다. CAD는 2D 및 3D 물리적 모델을 생성하여 설계 및 엔지니어링의 수동 연필-종이 방식을 대체합니다.
대부분의 독자는 2D CAD 모델에 익숙합니다. 2D 도면은 평평하며 포괄적인 치수, 레이아웃, 필요 정보를 제공합니다. 이러한 유형의 그림은 자동차, 건축 등 다양한 산업에서 필요할 수 있습니다. 집을 지은 적이 있다면 평면도에 지불한 작은 재산을 기억할 것입니다. 의심할 여지 없이 건축가는 CAD를 사용하여 설계했습니다.
3D CAD 모델은 용도가 비슷하지만 차이점은 무엇일까요? 3D CAD 모델은 물리적 객체의 구성 요소와 조립에 더 큰 깊이를 제공합니다. 단순히 크기나 전체 모양뿐만 아니라 어떻게 결합되고 작동하는지 보여줍니다.
기술 발전으로 소프트웨어와 로봇의 개입으로 제조 공정이 자동화되었습니다. 이러한 프로세스의 핵심 기둥인 CAD는 참여 규칙을 변경했습니다. 산업은 최고의 표준을 따라 진화했으며, CAD는 PCB 혁신을 변화시켰습니다.
회로도를 보고 회로도를 PCB 레이아웃 도구로 전송해야 한다면 어떻게 하시겠습니까? 효율적인 방법은 무엇일까요? 그 후 시각적 요소를 제거하고 구성 요소 간 연결을 공유해 볼 수 있습니다. 넷이 두 컴퓨터 간 연결이라면, 넷리스트는 회로를 설명하는 전기 요소 목록입니다. 형식과 전달하는 정보가 다양할 수 있음을 유의하십시오.
넷리스트 읽는 법을 이해하면 오류 해결에 도움이 됩니다. 회로도와 넷리스트는 밀접하게 연관되어 있습니다. 회로도에서 넷리스트를 생성하거나 (평면 또는 계층적) 회로도에서 넷리스트를 생성할 수 있습니다. PCB 회로도의 정보에 대해 넷리스트는 여러 데이터 항목으로 구성됩니다. CAD 넷리스트는 보통 다음을 포함한 여러 형식으로 수신됩니다:
IPC-D-356은 넷리스트 설명과 함께 거버 파일을 공급하기 위해 전통적으로 설계된 전기 테스트 형식입니다. 이제 단일 일관된 파일에서 베어 보드 테스트 정보를 표현할 수 있는 표준 넷리스트 형식을 정의합니다. 즉, 지정된 좌표 지침을 저장하고 핀을 지정할 수 있습니다. 올바르게 수행되면 IPC-D-356은 테스트 시스템이 베어 보드 검사를 수행하는 데 필요한 모든 정보를 단일 일관된 파일에 포함할 수 있습니다.
ODB는 오픈 데이터베이스(Open Database)의 약자로, 전자 장치 제조 및 설계에 유용한 독점적인 CAD-to-CAM 데이터 교환 형식입니다. 개발 과정에서 PCB 보드 설계를 제조, 설계, 서로 다른 공급업체의 설계 도구 간에 정보를 전송할 수 있도록 지원합니다. 다양한 회사가 CAM 및 CAD 소프트웨어를 제조합니다. 따라서 CAD-CAM에 대한 레벨 데이터 전송 시스템에 합의하며, ODB++가 이러한 전송을 촉진합니다.
G-코드 '기하학적 코드'는 CNC 기계(수치 제어)용입니다. G 코드는 기계의 기어와 모터 통신을 처리합니다. 기계에 어떻게 작동하고 작업을 완료할지 지시합니다. 이 명령은 특정 툴 경로를 따라 기계를 구동합니다.
처음 G-코드 파일을 보면 복잡해 보이지만 실제로는 이해하기 어렵지 않습니다:
먼저 이 코드 명령은 기계가 설정된 속도와 비율로 직선으로 이동하도록 지시합니다. 위치와 속도를 지정하면 기계 컨트롤러가 유효한 지점을 계산합니다. 기타 개별 코드는 G00-G003 및 G17-G21 범위입니다.
G 코드에서 F는 단어와 주소를 나타냅니다. F는 문자를, 주소는 뒤따르는 숫자를 의미합니다. 예를 들어 임페리얼 단위를 사용하는 기계에서 'F20'은 분당 20인치 이동을 기계에 전달합니다.
G 코드에서 S는 스핀들 속도(RPM)를 나타냅니다. 단어는 스핀들을, 뒤따르는 숫자는 RPM을 의미합니다. 'S500'을 입력하면 S가 스핀들 회전을 시작하라고 알리고 500 RPM으로 회전합니다.
스핀들 테이프에 공구를 수동으로 삽입하는 것이 가능하며, 방법을 알기만 하면 됩니다. 공구 교환은 밀링 머신에서 2단계 과정입니다. 먼저 T-워드 공구를 번호와 함께 선택합니다(예: T01). 그런 다음 공구 교환(예: M06)이 따릅니다. 함께 작성할 수도 있습니다.
먼저 CAM과 CAD가 공유하는 유사점을 살펴보겠습니다.
이러한 변화로 제조업체는 회로도를 자유롭게 작성할 수 있게 되었습니다. CAD와 CAM은 설계 및 제조 분야에서 대체 불가능합니다.
그렇다면 CAM과 CAD의 중요한 차이점은 무엇입니까?
CAM은 생산과 프로토타이핑을 지원합니다. 주요 목적은 수치 제어 드릴링과 부품 삽입입니다. 수치 제어기의 컴퓨터 기반 컨트롤러는 코드 목록을 지침으로 변환합니다. 기계 도구는 변환된 지침을 즉시 이해합니다.
PCB 제조업체가 얻는 가장 중요한 정보는 거버 파일과 PCB 정보입니다. 거버 형식은 개방형 이진 2D 벡터 이미지 파일 형식입니다. PCB 소프트웨어 산업에서는 구리 층, 솔더 마스크, 범례 등 PCB 이미지를 설명하는 표준 파일 형식으로 사용합니다.
작업 공정에서 엔지니어는 사용 가능한 공장 장비와 처리 능력을 고려하여 거버 파일을 최적화합니다. 그런 다음 회사의 역량에 맞춰 제조 매뉴얼/지침을 준비합니다. 거버 검토, CAM 제조는 보통 하루가 소요됩니다.
현재 경질 보드가 PCB 세계에서 상당한 점유율을 차지합니다. 또한 IPC6012는 제조업체가 PCB 설계 및 가공을 수행하는 기초입니다. 따라서 설계자는 PCB 가공 공장에서 PCB 설계에 요구하는 여러 공정을 이해해야 합니다.
제조업체의 원하는 경질 PCB 결과를 위해: 선폭 3mil 최소, 기계 드릴 8mil 최소, 레이저 드릴 4mil 최소, BGA 최소 PTH 홀 간 거리 8mil. 설계 한계는 제품 합격률 저하와 비용 증가를 초래합니다. 이상적인 PCB 제조업체의 역량을 설계 단계에서 검토하는 것이 좋습니다.
회로도의 선 간격, BGA, 홀 등의 설계 최소값은 수율에 영향을 미칩니다. 이는 가공 비용에 영향을 줍니다. 설계는 회로의 합리적인 레이아웃 하에서 가능한 한 크게, 단일 보드의 패널화가 생산 라인에 적합하도록 해야 합니다.
때로는 더 작은 PCB를 만든다고 비용에 영향을 주지 않습니다. 구리 절단 때문입니다. 클래드 라미네이트를 고정하여 비용을 절감할 수 있습니다. PCB 제조업체와 소통하여 설계 보드를 이해하고, PCB 보드의 최대한 활용을 위해 가이드를 수용하여 비용을 절감하는 것이 좋습니다.
PCB 기술이 진화함에 따라 소비자는 더 빠르고 견고한 제품을 요구합니다. PCB는 기존 단일 층에서 2, 4, 6층 보드로 발전했습니다. 때로는 12~16층의 유전체와 도체까지 확장됩니다.
그렇다면 레이어 수가 증가하는 이유는 무엇일까요? 더 많은 레이어는 보드의 전력 분배 능력을 높입니다. 또한 크로스토크 감소, 고속 신호 지원, 전자기 간섭 차단을 의미합니다. 따라서 레이어 수는 동작 주파수, 애플리케이션, 핀 밀도, 신호 레이어 요구 사항에 따라 달라집니다.
2층 스택업에서 레이어 1/상단 레이어가 신호 레이어로 작동합니다. 4층 스택업에서 레이어 1, 4/상단 및 하단 레이어가 신호 레이어로, 레이어 2, 3이 평면으로 작동합니다. 프리프레그 층에서 두 개 이상의 양면 보드를 결합하여 레이어 간 유전체로 사용합니다. 6층 PCB는 두 개의 구리 층을 추가하며, 5층과 2층이 평면으로, 레이어 1, 3, 4, 6이 신호 레이어로 작동합니다.
6층 보드의 유전체에 대해 레이어 2, 4가 코어를 구성하며, 프리프레그는 유전체 층 1, 3, 5로 구성됩니다. 프리프레그 소재는 냉각되어야 하므로 코어 소재보다 부드럽습니다. 다층 보드는 스택업에서 구리와 유전체 층을 증가시킵니다. 8층 PCB에서 7개의 내부 유전체 행이 4개의 평면 층과 4개의 신호 층을 결합합니다. 또한 10, 12층 보드는 유전체 층 수를 늘리고 신호 층 수를 증가시키며 4개 평면 층을 유지합니다.
솔더 마스크/솔더 스톱 마스크/솔더 레지스트는 구리 트레이스에 적용되는 두꺼운 폴리머입니다. 따라서 산화를 방지하고 간격이 좁은 솔더 패드 간 솔더 브리지 형성을 방지합니다. 반대로 솔더 브리지는 솔더의 작은 덩어리를 통해 두 도체 간 원치 않는 전기적 연결입니다.
에폭시 액체는 가장 저렴한 수지이며 공격적인 환경에 대한 우수한 절연체입니다. PCB의 기계적 보호에 긍정적으로 기여합니다. 에폭시와 폴리우레탄을 결합하면 완전히 경화될 때까지 점도가 급격히 상승합니다. 기타 유형으로는 건식 필름 포토 이미저블, 액체 포토 이미저블 등이 있습니다.
드릴 파일은 PCB 홀을 드릴링하는 기계를 제어하는 데 사용되는 CNC 파일입니다. 드릴 파일은 거버 파일과 마찬가지로 CNC 코드를 기반으로 합니다. 하지만 드릴 파일은 거버에 적용되지 않는 피드 속도에 대한 추가 명령을 포함합니다. 가장 일반적인 드릴 파일은 엑셀론(Excellon)입니다.
실크스크린은 주로 부품 식별을 위한 잉크 트레이스 층입니다. 또한 테스트 포인트, PCB 부품, 경고 기호, 로고를 부품 면에 적용합니다. 상세한 실크스크린은 제조업체와 엔지니어가 세부 사항을 식별하거나 위치를 찾는 데 도움이 됩니다. 마킹에 사용되는 잉크는 비전도성이며 고도로 제조된 에폭시 잉크로 검정, 흰색, 노란색일 수 있습니다.
(PCB 생산에서 실크스크린 활용)
PCB 분류는 경질 PCB 또는 플렉스 PCB로 나뉩니다. 경질 PCB는 다층, 양면, 단면 세 가지 유형으로 더 나뉩니다. PCB를 품질 등급 1, 2, 3으로 추가 분류할 수 있습니다. 이 분류에서 1등급이 가장 낮은 요구 사항을 가집니다. 다른 PCB 등급은 검사 방법, 복잡성, 테스트에서 PCB 품질로 이어집니다. 다층 및 양면 경질 PCB가 전자 제품의 광범위한 응용 분야를 차지합니다. 플렉스 PCB는 예외적인 상황에서 적용됩니다. PCB 검사 표준은 주로 다음 측면에서 나옵니다:
PCB 제조 공정의 마지막 부분은 검사와 테스트입니다. BOM은 최종 장비 검사 프로그래밍에 사용되는 다양한 파일을 포함합니다. 따라서 데이터를 IPC-2581과 같은 파일에 제시합니다.
넷리스트 데이터의 기능 테스트는 같은 파일에 있으며, 데이터를 사용하여 테스트 픽스처와 테스트 장비 프로그래밍을 생성할 수 있습니다. 리드미 파일의 모든 추가 정보는 제조 공정 중 PCB 데이터를 명확히 하는 데 도움이 됩니다.
CAM 사용은 제조 기업에서 사용되는 부품 가공 시 다양한 이점을 제공합니다. 수동 조작 기계와 비교하여 CAM은 다음을 제공합니다:
테스트는 PCB 조립에 필수적입니다. 강도 높은 테스트 없이는 전체 PCB 회로 기판이 여러 방식으로 무너질 수 있습니다. 제품이 잘못된 시기에 현장에서 실패하면 회사에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. CAM 테스트를 생략할 때 발생하는 일반적인 오작동은 다음과 같습니다:
CAM 시스템은 강력한 장비만큼 제조업체에게 중요합니다. 전 세계 기계 공장은 자원적인 머시닝 작업 프로그래밍을 넘어 우수한 CAM 소프트웨어의 혜택을 누리고 있습니다. 운영자는 작업 부하를 구조화하고 툴패스를 설정하며 기능을 시뮬레이션하여 작업을 쉽게 만들 수 있습니다. CAM 지원 기계에는 몇 가지 설계 제한이 있습니다.
그러나 일단 구축되면 잠재적으로 시간과 효율성을 절약하고 비용을 증가시키며 수천 달러를 절약할 수 있습니다.
(CAM 테스트 생략 시 결함 발생 가능성)
우리의 전문 설계 솔루션은 귀하와 협력하여 최적의 PCB와 CAM 시스템을 선택하고 귀하의 고유한 환경에 맞게 구현합니다. 우리의 목표는 서비스, 프로세스, 절차 개선을 통해 우리가 하는 일을 벤치마킹하는 것입니다.
우리는 전 세계 고객 리스트로부터 엄청난 만족을 얻으며 새로운 높이를 확장하고, 강점과 신뢰를 구축하고 있습니다. 열정적이고 헌신적인 전문가 팀이 우리 성공의 주된 이유입니다. 우리는 PCB 도메인 간 협업을 개선하고 전자 하드웨어 시스템을 통해 연결성을 유지할 것입니다.
산업기술
인류가 아는 가장 오래된 주조 공정은 아마도 샌드 주조일 것입니다. 그 역사는 고대까지 거슬러 올라갑니다. 가용 소재로 비교적 간단하게 소형 베어링 하우징부터 대형 엔진 블록까지 제작할 수 있습니다. 가장 기본적인 형태에서 샌드 주조는 모래 또는 모래 복합체를 원하는 형상이나 공동으로 압축해 몰드를 만듭니다. 몰드에 선택한 용융 금속을 채우고 냉각 후 주조품을 꺼내 원하는 제품을 만듭니다. 샌드 주조는 소형·대형 다양한 형상·설계에 적용 가능한 다재다능함으로 인기가 높습니다. 수세기 역사를 가졌음에도 공정 자체는 크게 변하지 않았
프로토타입은 양산 전 제품의 기능과 특성을 검증하는 시제품입니다. 프로토타이핑은 필수 공정이지만, 종종 외주 서비스에 의존해야 합니다. 그러나 데스크톱 열성형기 마유 폼박스(Mayku Formbox) 같은 장비를 활용하면 프로토타이핑을 내재화하고 대폭 간소화할 수 있습니다. 열성형 공정과 마유 폼박스 열성형은 열가소성 시트를 가열해 연화시킨 뒤 금형(다이)에 진공·압력으로 밀착 성형하는 공정으로, 다용도·저비용·산업 표준 공정입니다. 마유 폼박스는 이 공정을 데스크톱 크기로 구현해 누구나 금형으로부터 몰드, 시제품, 패키지를 빠르고