인쇄 회로 기판(PCB)은 오늘날 모든 전자 제품의 핵심입니다. 이 작은 녹색 부품은 일상 가전제품부터 산업용 기계까지 필수적입니다. PCB 설계와 레이아웃은 모든 제품 기능의 중요한 구성 요소로, 장비의 성공 또는 실패를 결정합니다. 기술의 끊임없는 진화로 이러한 설계는 지속적으로 발전해 왔습니다. 오늘날 전기 엔지니어들의 혁신 덕분에 이러한 설계의 복잡성과 기대치는 새로운 차원에 도달했습니다.
최근 PCB 설계 시스템과 기술의 발전은 업계 전반에 광범위한 영향을 미쳤습니다. 그 결과 PCB 설계 규칙과 생산 공정이 진화하여 새로운 레이아웃과 기능을 달성하게 되었습니다. 오늘날 더 미세한 트레이스와 다층 기판은 양산형 PCB에서 흔히 볼 수 있습니다. 이는 몇 년 전만 해도 상상할 수 없었던 일입니다. PCB 설계 소프트웨어도 이러한 발전에 기여했습니다. 이러한 프로그램은 전자 엔지니어가 처음부터 더 나은 PCB를 설계할 수 있는 도구를 제공합니다.
이러한 향상된 기능에도 불구하고 PCB 보드 레이아웃 설계는 여전히 어렵습니다. 가장 경험 많은 전자 엔지니어조차 PCB上に 회로를 생성하거나 업계 모범 사례에 따라 PCB 보드를 설계하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 고객 요구사항을 충족하는 고품질 보드를 만드는 것은 더욱 어렵습니다. 고객 설계의 경우 PCB 기능과 모범 설계 관행 간의 균형을 맞추는 것은 복잡한 과정입니다. 그래서 PCB 설계 과정을 필수 PCB 설계 규칙과 함께 정리했습니다.
주요 PCB 설계 단계의 첫 번째는 필요성입니다. 대부분의 전자 엔지니어에게 이 요구사항은 고객이 정하며, 고객은 PCB가 충족해야 할 모든 요구사항을 나열합니다. 전자 엔지니어는 고객이 나열한 요구사항을 전자적 형태로 변환해야 합니다. 본질적으로 이는 엔지니어가 PCB 설계 시 사용할 전자 논리 언어로 변환하는 것을 의미합니다.
프로젝트 요구사항은 PCB 설계의 여러 측면을 결정합니다. 이는 재료부터 PCB 최종 외관까지 모든 것을 포함합니다. PCB 적용 분야(의료, 자동차 등)는 종종 PCB 재료를 결정합니다. 예를 들어 전자 임플란트용 의료 PCB 대부분은 유연한 베이스로 제작되어 좁은 공간에 맞으면서도 인체 내부 유기 환경을 견딜 수 있습니다. PCB 최종 외관은 주로 회로와 기능에 의해 결정됩니다. 예를 들어 더 복잡한 PCB는 다층으로 제작됩니다.
전자 엔지니어는 이러한 필요성을 결정하고 나열한 후, 이 요구사항 목록을 사용하여 PCB 초기 회로도와 BOM(자재 명세서)을 설계합니다.
회로도 설계는 제조업체와 다른 엔지니어들이 개발 및 생산 과정에서 사용하는 청사진입니다. 회로도는 PCB 기능, 설계 특성, 부품 배치를 결정합니다. PCB 하드웨어도 이 회로도에 나열됩니다. 이 장비에는 PCB 재료, 설계에 포함된 부품, 제조업체가 생산 과정에서 필요로 할 기타 재료가 포함됩니다.
이 모든 정보는 초기 설계 단계에서 회로도에 포함됩니다. 첫 회로도 완성 후 설계자는 예비 분석을 수행하여 잠재적 문제를 확인하고 필요시 수정합니다. 회로도는 PCB 설계 소프트웨어의 특수 도구에 업로드되어 시뮬레이션을 실행하여 기능성을 검증합니다. 이러한 시뮬레이션은 초기 회로도 검사에서 놓친 설계 오류를 엔지니어가 포착할 수 있게 합니다. 그 후 회로의 전자 설계는 "넷리스트(netlist)"로 변환될 수 있는데, 이는 부품 간 상호 연결 정보를 나열합니다.
회로도 설계를 고려할 때 전자 엔지니어는 처음부터 몇 가지 중요한 회로 기판 설계 기초를 염두에 두어야 합니다. 회로도 개발 단계에서 구현할 몇 가지 고려사항은 다음과 같습니다:
회로도가 생성되는 동안 전자 엔지니어는 정교한 자재 명세서(BOM)도 개발합니다. 이는 PCB 보드 회로도에 사용된 부품 목록입니다. BOM과 회로도 모두 완료되면 전자 엔지니어는 둘 다 레이아웃 엔지니어와 부품 엔지니어에게 전달합니다. 이 엔지니어들은 세부 사항을 확인하고 프로젝트에 필요한 부품을 조달합니다. 구체적으로 부품 엔지니어는 최대 작동 전압과 전류 측면에서 회로도에 맞는 부품을 선택하는 책임이 있습니다. 또한 합리적인 비용과 크기 파라미터 내에 드는 장비 선택도 담당합니다.
BOM 부품이 충족해야 할 5가지 가장 중요한 측면은 다음과 같습니다:
이러한 기본 BOM 가이드라인 외에도 BOM과 회로도를 일반적으로 공식화할 때 염두에 두면 좋은 몇 가지 고려사항이 있습니다. 여기에는 다음 PCB 설계 팁이 포함됩니다:
각 부품은 회로 보드 설계上に 지정된 위치를 가져야 합니다. 올바른 배치를 선택하는 것이 까다로운 부분입니다. 요소의 최적 위치를 결정하는 것은 열 관리, 전기적 노이즈 고려사항, 전체 PCB 기능 등 수많은 요소와 설계자 고려사항에 따라 달라집니다. 대부분의 경우 설계자는 다음 순서로 부품을 배치합니다:
설계 주기 이 단계에서 염두에 두어야 할 몇 가지 추가 설계 고려사항:
이러한 개별 부품이 인쇄 회로 설계上に 배치된 후, 보드 적절한 작동을 검증하기 위해 또 다른 테스트 라운드를 완료하는 것이 좋습니다. 이는 문제가 되는 설계 선택을 식별하고 잠재적 조정을 파악하는 데 도움이 됩니다.
부품이 PCB上に 배치되면 PCB 설계 기초의 다음 단계는 모든 부품을 연결하는 것입니다. 보드上の 각 요소는 적절한 라우팅을 통해 실현되는 트레이스로 연결됩니다. 그러나 라우팅은 설계자가 고려해야 할 많은 사항으로 인해 자체 설계 프로세스를 가집니다. 이러한 요소에는 전력 레벨, 신호 노이즈 민감도, 신호 노이즈 생성, 라우팅 능력이 포함됩니다.
다행히 대부분의 PCB 설계 소프트웨어는 회로도에서 개발된 넷리스트를 사용하여 트레이스를 라우팅합니다. 프로그램은 연결에 사용 가능한 레이어 수를 사용하고 공간을 활용하는 최적 경로를 계산하여 이를 수행합니다. 프로그램은 필요에 따라 설계도 변경합니다. 특히 큰 모델의 경우 많은 컴퓨팅 파워가 소요될 수 있습니다. 결과는 더 긴 라우팅 프로세스이며, 부품이 특히 밀집된 배열로 배치되면 프로그램이 더 많은 시간을 소요할 수 있습니다.
대부분의 PCB 소프트웨어가 회로도의 넷리스트에 따라 트레이스를 라우팅하지만, 이 소프트웨어가 보편적인 것은 아닙니다. 모든 PCB 설계자가 자동 라우팅 소프트웨어를 사용하는 것은 아니며, 사용하는 설계자라도 문제를 위해 트레이스를 재확인하는 경향이 있습니다. 이는 컴퓨터가 설계자가 원하지 않는 결과를 생성할 수 있으므로 항상 좋은 관행입니다.
트레이스에 대한 일반적인 경험칙은 폭 10~20밀(0.254~0.508mm) 트레이스가 10~20mA 전류를 전달할 수 있다는 것입니다. 반면 폭 5~8밀(0.127~0.203mm) 트레이스는 10mA 미만 전류를 전달할 수 있습니다. 이는 고전류 PCB 설계나 급변하는 신호용 PCB 설계에 특히 중요한 고려사항으로, 고주파 노드로 라우팅하려면 특정 트레이스 폭이 필요합니다.
설계 검사는 설계 프로세스에서 아마도 가장 중요한 단계일 것입니다. 이 단계는 설계의 모든 측면을 고려하여 PCB 설계를 괴롭히는 잠재적 문제를 찾습니다.
예를 들어 PCB 설계에서 흔한 문제는 열입니다. 완벽한 열 설계를 가진 PCB는 보드 전체를 일관되고 균일한 온도로 유지하여 열점을 방지할 수 있습니다. 그러나 이러한 열점과 온도 불일치는 구리 두께 변화, PCB 레이어 수, 더 큰 PCB 보드 크기, 열 경로의 유무 등 수많은 설계 특징으로 인해 발생할 수 있습니다.
간단한 설계 검사로 PCB 열 관리의 잠재적 문제를 포착할 수 있으며, 대부분의 PCB DRC 소프트웨어도 이를 감지할 수 있습니다. PCB 작동 온도를 낮추는 여러 방법이 있으며, 그 중 많은 부분이 PCB 설계 기초로 완화됩니다. 몇 가지 열 관리 팁은 다음과 같습니다:
대부분의 DRC 소프트웨어는 앞서 언급한 문제를 포착할 수 있습니다. DRC 소프트웨어는 PCB 설계의 모든 세부 사항을 가져와 레이아웃이 미리 정해진 파라미터 목록을 충족하는지 판단합니다. 이를 PCB 설계 규칙이라고 합니다. 앞서 언급했듯이 이상적으로는 DRC를 설계 과정 전반에 걸쳐 사용하여 문제 영역을 조기에 식별해야 합니다. 그러나 다른 모든 방법이 실패하면 모든 것이 완료된 후 DRC를 사용해도 많은 설계 시간과 설계자-조립업체 간 혼란을 줄일 수 있습니다.
설계 프로세스의 검사 단계에는 DRC 검사뿐만 아니라 레이아웃-대-회로도(LVS) 검사, XOR 검사, 전기 규칙(ERC) 검사, 안테나 검사 등 여러 다른 물리적 검증 프로세스도 포함됩니다. 더 고급 PCB 제조업체는 수율을 개선하기 위해 추가 검사와 규칙을 사용할 수 있지만, 이들은 설계자와 제조업체가 일반적으로 사용하는 기본 검사들입니다.
또한 제출 전 제조 파라미터를 검증하는 것이 좋은 관행입니다. 최종 설계를 생산에 제출하기 전에 설계자가 직접 PCB 제조 파라미터를 생성하고 검증해야 합니다. 대부분의 제조업체가 고객을 위해 설계 파일을 다운로드하고 검증할 의향이 있지만, 제출 전 설계를 재확인하는 것이 더 좋습니다. 이는 혼란이나 오해를 피하고 잘못된 파라미터로 제조하여 발생하는 손실을 방지할 수 있습니다. 이 검증 단계는 제조 시작 전 설계를 수정하고 재검증하는 데 필요한 시간을 줄여 프로세스를 신속하게 할 수도 있습니다.
PCB 설계는 위의 기본 기술과 모범 사례를 구현하여 단순화할 수 있습니다. 최상의, 가장 비용 효율적인 PCB를 만들기 위해 협력하는 PCB 공급 및 조립 서비스와 파트너십을 맺으면 더욱 단순해질 수 있습니다.
PCBCart는 전 세계 인쇄 회로 기판 공급업체로 전 세계 충성 고객을 보유하고 있습니다. 저품질 PCB를 사용할 수 없다는 것을 알기에 가장 엄격한 국제 품질 표준을 따릅니다. 또한 비용 효율적인 재료가 필요하다는 것을 알기에 타의 추종을 불허하는 가격으로 PCB를 제공합니다. 공급업체에 덜 신경 쓰고 비즈니스에 더 집중할 수 있도록 최상의 PCB 서비스를 최저 가격으로 제공합니다.
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산업기술
회로는 전기 세계의 인프라입니다. 하지만 대부분 사람들이 와이어나 케이블로 연결된 전통 회로를 본 게 물리 수업 때가 마지막일 겁니다. 그 이유가 바로 PCB입니다. 1. PCB란 무엇인가? PCB는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)의 약자입니다. 비전도성 기판 시트 층 사이에 구리 층을 한 층 이상 적층하고 에칭해 만듭니다. 저항, 커패시터 등 회로의 다른 부품은 일반적으로 PCB에 납땜됩니다. 즉, PCB가 회로에서 와이어나 케이블의 역할을 대체해, 지저분하고 공간을 많이 차지하던 배선이 더 이상 필요 없습니
2013년 7월 24일 현대 전자 기기의 능력은 인쇄 회로 기판(PCB)의 발명과 최적화 덕분에 극적으로 확장되었습니다. 구상 초기 단계에서 인쇄 회로 기판은 1903년 독일 발명가 알버트 한슨(Albert Hanson)에 의해 평평한 포일 도체가 절연 보드에 다층으로 적층된 형태로 상상되었습니다. 전도성 경로를 비전도성 보드에 부착하여 전자 부품을 연결한다는 발상은 무수한 엔지니어링 가능성의 문을 열었습니다. 토마스 에디슨(Thomas Edison) 같은 다른 발명가들도 이를 이해했고, 이듬해 화학적 접근으로 리넨 종이에 도체를
