PCB 설계 소프트웨어용 NC 드릴 파일 생성: 단계별 가이드

인쇄 회로 기판(PCB)은 전자 장치와 장비의 근간입니다. 회로 밀도 증가와 전자 제품 소형화 추세로 기판은 더 높은 복잡도로 발전하고 있습니다. 레이어 간 전기적 연결과 설계 요구사항에 따른 해당 기능을 담당하는 홀이나 비아는 적절히 설계되거나 제조되지 않으면 효과적으로 작동하지 않습니다. 부적절한 제조의 경우 신뢰할 수 있는 PCB 제조업체 선택으로 쉽게 해결할 수 있습니다. 다른 이슈인 부적절한 설계 해결은 PCB 설계 엔지니어가 PCB 제조업체가 제조를 수행하는 기반이 되는 통합되고 신뢰할 수 있는 설계 파일을 생성하는 데 크게 의존합니다.

NC 드릴 파일 생성이 오랫동안 대부분의 PCB 설계 엔지니어를 괴롭혀 왔다고 여겨집니다. 따라서 주요 PCB 설계 소프트웨어 기반 설계 가이드라인을 요약할 필요가 있습니다.

NC 드릴 파일이란?

NC 드릴 파일(Numeric Control Drill File)은 공구 크기, 홀 크기, 위치 등 홀 또는 비아 드릴링 요구사항에 관한 모든 정보를 규정하는 파일 유형을 말합니다. 샘플 NC 드릴 파일은 아래와 같습니다.

PCB 설계 엔지니어가 NC 드릴 파일을 생성하는 것은 매우 필요합니다. PCB 파일이 NC 드릴 파일과 거버(Gerber) 파일로 변환되면 많은 문제를 피할 수 있기 때문입니다. 하지만 실제 상황은 많은 엔지니어가 PCB 파일을 NC 드릴 파일이나 거버 파일로 변환하지 않고 직접 PCB 제조업체에 보낸다는 것입니다. 그들은 PCB 설계 파일을 마무리하거나 PCB 클로닝 소프트웨어에서 설계 파일을 내보내 회로 기판 제조업체에 보내는 데 익숙해져 있습니다.

일반적인 워크플로는 PCB 설계 파일을 수령한 후 보드 제조업체가 제조 전에 NC 드릴 파일과 거버 파일로 변환해야 한다는 것입니다. PCB 제조업체의 전자 엔지니어는 PCB 엔지니어와 완전히 다른 관점에서 인쇄 회로 기판을 이해하기 때문입니다. 생성된 거버 파일이 PCB 설계자의 기대와 다를 수 있습니다. 예를 들어, 일부 PCB 설계 엔지니어는 설계 파일에 부품 매개변수를 정의하지만 최종 제품에 표시되길 원하지 않습니다. PCB 설계 엔지니어가 이 점을 표시하지 않으면 해당 정보가 최종 제품에 남아 스크랩이 발생할 수 있습니다. 또한 거버 파일 생성 과정에서 소프트웨어 버전 차이로 인해 일부 이슈나 불확실한 측면이 발생할 수 있습니다.

따라서 최적의 해결책은 PCB 설계 엔지니어가 설계 파일을 거버 파일로 변환하고 NC 드릴 파일도 함께 생성해 PCB 제조업체에 보내는 것입니다. 이를 통해 불필요한 문제를 피할 수 있습니다.

NC 드릴 파일 형식은?

NC 드릴 파일은 거의 모든 PCB 설계 소프트웨어로 생성할 수 있으며, 일반적인 형식은 원래 드릴러와 라우터용 CNC(Computer Numerical Control) 시스템 제조업체였던 Excellon입니다. 긴 수명과 PCB 드릴링 및 라우팅 장비에서의 활발한 역할로 Excellon은 업계 표준으로 받아들여지고 명명되었습니다.

Excellon은 드릴 피드와 속도 같은 기계 확정 정보를 지정할 수 있어 표준 CNC 드릴링과 라우팅에 널리 적용됩니다.

Altium Designer로 NC 드릴 파일 생성하기

Altium Designer 메인 인터페이스에서 File >> Fabrication Outputs >> NC Drill Files를 순차적으로 클릭해 NC Drill Setup 대화상자로 이동하며, 여기서 NC Drill Format, Leading/Trailing Zeroes, Coordinate Positions 등 옵션을 지정해야 합니다.

NC Drill Files의 데이터 단위는 인치 또는 밀리미터일 수 있으며, 거버 파일과 호환되어야 합니다.

Format의 경우 2:3, 2:4, 2:5 세 가지 선택이 가능하며, 2:3이 가장 낮은 해상도, 2:5가 가장 높은 해상도입니다. 형식을 결정하기 전 계약 PCB 제조업체와 상의해 그들의 제조 수준과 호환되는 형식이 무엇인지 확인해야 합니다.

Zero suppression은 NC Drill Files를 깔끔하게 만들고 PCB 설계자의 적용 습관과 편의에 의존합니다. Suppress leading zeroes 선택 시 앞쪽 0이 제거되고, Suppress trailing zeroes 선택 시 끝쪽 0이 제거됩니다.

Coordinate Positions는 absolute origin과 relative origin 두 가지 대안이 있으며, PCB 설계자의 구체적 요구에 따라 선택해야 합니다. 또한 거버 파일에 규정된 Coordinate Positions와 동일해야 합니다.

필요에 따라 다른 항목을 선택할 수 있습니다. 모든 항목 결정 후 OK를 눌러 NC Drill Files를 생성하면 Project File이 포함된 폴더 하위 폴더의 기본 경로에 저장됩니다.

Cadence Allegro(OrCAD)로 NC 드릴 파일 생성하기

Altium Designer와 달리 Cadence Allegro가 내보내는 NC Drill Files의 기본 형식이 Excellon이 아닙니다. 따라서 실제 NC Drill Files 생성 전 Manufacture >> NC >> NC Parameters를 클릭해 NC Parameters 대화상자로 진입해 관련 매개변수를 설정해야 합니다.

NC Parameters 대화상자에서 Output file과 Excellon format 항목을 결정해야 합니다. Output file의 Code로는 일반적으로 ASCII가 선택되는데, EIA보다 새로운 유형의 코드로 간주되기 때문입니다.

Excellon 형식의 NC Drill File을 생성하려면 Enhanced Excellon format 앞을 클릭해야 합니다.

Zero suppression의 경우 PCB 설계자의 프로젝트 니즈와 요구에 따라 Leading 또는 Trailing zero suppression 앞을 클릭하거나 거버 파일과 일치시키기 위해 설정합니다.

항목 결정 후 Close 버튼을 클릭하면 NC Parameters 대화상자를 빠져나옵니다.

그러면 Manufacture >> NC >> NC Drill을 클릭해 NC Drill 대화상자가 나옵니다.

이 대화상자 항목 결정 후 Drill을 눌러 Drill Files 생성을 완료합니다. 생성된 NC Drill Files는 기본 파일 폴더에서 찾을 수 있습니다.

PADS로 NC 드릴 파일 생성하기

PADS 소프트웨어에서 CAM 출력을 생성하려면 PADS에서 PCB 설계 파일을 열고 File >> CAM >> Define CAM Documents를 순차적으로 클릭합니다.

드릴 레이어인 경우 선택 후 Edit를 클릭하고, 드릴링 필요 없는 레이어는 직접 Add를 클릭합니다.

Edit Document 대화상자에서 Drill and Device Setup 버튼을 눌러 NC Drill Setup 창에서 NC Drill Files 형식을 지정합니다.

NC Drill Files 형식 지정 위해 먼저 창 왼쪽 상단의 Excellon 버튼을 누릅니다.

이 창에서 이전 PCB 설계 소프트웨어에서 논의한 것과 유사한 많은 항목을 볼 수 있습니다. Output Type으로 ASCII 선택. Units, Zero Suppress, Coordinate에서 해당 항목 선택. 완료 후 OK 버튼 클릭.

다른 PCB 설계 엔지니어들은 적용 소프트웨어에 따라 선호도가 다르므로 PCB 제조업체의 요구사항과 수요를 충족하기 위해 각기 다른 NC 드릴 파일 생성 방법을 따라야 합니다. 다른 PCB 설계 소프트웨어마다 NC Drill Files 내보내기 방식이 다르지만, NC Drill Files에 적용된 매개변수가 거버 파일의 매개변수와 호환되어야 최종 제품 신뢰성이 크게 향상되고 강화된다는 만능 규칙이 있습니다.