일반적인 PCB 설계 과제와 회피 방법

PCB에 적용되는 가장 기본적인 제조용 설계(DFM)는 PCB 설계 소프트웨어에서 설계 규칙과 설계 규칙 검사(DRC)를 사용하는 것입니다. 설계 규칙 검사(DRC)는 설계가 PCB 제조업체 제조 능력을 준수하는지 확인하는 과정입니다. 일반적으로 설계자는 PCB 제조업체가 지원하는 최고 공차를 받아 설계 프로그램에 로드한 다음 예비 설계에 설계 규칙 테스트를 실행합니다. 설계 규칙 검사는 일반적으로 PCB 설계 소프트웨어에 통합되어 있으며 일반적으로 추가 서비스로 간주되지 않습니다. 더 고급 DFM 분석 소프트웨어도 더 복잡하고 덜 명백한 설계 결함을 찾기 위해 사용할 수 있습니다. 일반적으로 제조업체 DFM 소프트웨어 검사는 PCB 제조업체가 고객에게 추가 서비스로 제공합니다. 이 구분의 이유는 고급 DFM 소프트웨어 추가 비용과 사용을 위한 추가 교육 필요성 때문입니다.

1. 스타브드 서멀(Starved Thermals)

스타브드 서멀은 패드에 연결된 서멀 릴리프 트레이스가 관련 구리 플레인에 제대로 연결되지 않을 때 발생합니다. 비아 간 간격이 기본 설계 규칙 검사를 통과하는 경우가 많지만, 연결된 서멀 릴리프 트레이스가 중단되어 영향을 받은 비아들이 할당된 구리 붓(pour)에서 부적절하게 격리됩니다. 이 문제는 여러 비아가 서로 근접하게 배치될 때 가장 흔하게 발생합니다.

2. 산 트랩(Acid Traps)

두 트레이스가 매우 예각으로 결합되면 블랭크 보드에서 구리를 제거하는 데 사용되는 에칭 용액이 이 접합부에 "트랩"될 수 있습니다. 이 트랩을 흔히 산 트랩이라고 합니다. 산 트랩은 트레이스가 할당된 넷에서 분리되어 이 트레이스들이 오픈 회로 상태가 되게 할 수 있습니다. 제조업체들이 광활성화 에칭 용액 사용으로 전환하면서 최근 산 트랩 문제는 줄어들었습니다. 따라서 트레이스가 예각으로 만나지 않도록 하는 것이 여전히 좋은 생각이지만, 과거만큼 큰 걱정거리는 아닙니다.

3. 실버(Silvers)

구리 붓 매우 작은 부분이 좁은 트레이스를 통해 더 큰 동일 구리 붓 부분에만 연결되어 있다면, 제조 과정에서 떨어져 나가 보드 다른 부분으로 "떠다니며" 의도하지 않은 쇼트를 유발할 수 있습니다. 실버가 제시하는 문제는 제조업체들이 광활성화 에칭 용액 사용으로 전환하면서 최근 줄어들었습니다. 따라서 설계에서 실버를 여전히 피해야 하지만 과거만큼 주요 이슈는 아닙니다.

4. 불충분한 링(Insufficient Annular Ring)

비양는 보드 양면 패드를 관통 드릴링하고 이 홀 벽을 도금하여 보드 양면을 연결함으로써 만들어집니다. 설계에서 지정된 패드 크기가 너무 작으면 드릴 홀이 패드 너무 큰 부분을 차지하여 비아 실패할 수 있습니다. 최소 링 크기는 일반적으로 DRC 프로세스 일부입니다. 이 문제를 여기서 언급하는 이유는 프로토타입 보드에서 드릴 미스(hit)가 드물지 않게 발생하기 때문입니다.

5. 패드 내 비아(Via in Pads)

가끔 PCB 패드 내에 비아를 배치하도록 설계하는 것이 편리할 수 있습니다. 그러나 패드 내 비아는 보드 조립 시 문제를 일으킬 수 있습니다. 비아가 패드에서 솔더를 끌어당겨 패드와 관련된 부품이 부적절하게 실장되게 합니다.

아래 이미지는 패드 내 비아 PCB와 일반 PCB 차이를 보여줍니다.

6. 보드 가장자리에 너무 가까운 구리

일반적으로 설계 규칙 검사 중 포착되며, 구리 레이어를 보드 가장자리에 너무 가깝게 배치하면 제조 공정에서 보드 크기로 절단될 때 해당 레이어들이 서로 쇼트될 수 있습니다. 이러한 오류는 PCB 설계 소프트웨어에서 일반적으로 사용 가능한 DRC 기능으로 포착되어야 하지만, DFM 체크를 수행하는 PCB 제조업체도 이 문제를 포착할 수 있습니다.

7. 패드 간 솔더 마스크 누락

매우 촘촘한 간격, 작은 핀 피치 장치에서 표준 설계 설정으로 인해 핀 사이에 솔더 마스크가 없는 경우가 매우 흔합니다. 이러한 솔더 마스크 누락은 미세 핀 피치 부품이 조립 중 PCB에 부착될 때 솔더 브리지가 더 쉽게 형성되게 할 수 있습니다.

우리는 수년간 전문 PCB 조립 서비스를 제공해 왔으며 패드 간 솔더 마스크 누락을 방지할 수 있습니다. 아래 이미지는 0.4피치 QFN 패드 사이 당사 고정밀 솔더 마스크를 보여줍니다.

8. 톰스토닝(Tombstoning)

소형 수동 표면 실장 부품이 리플로 공정으로 PCB 조립에 솔더링될 때 한 쪽 끝이 들려 "톰스톤" 현상이 발생하는 것이 흔합니다. 톰스토닝은 PCB 수율에 큰 영향을 미치고 생산 비용을 빠르게 증가시킬 수 있습니다. 톰스토닝 소스는 잘못된 랜딩 패턴과 장치 패드에 불균형한 서멀 릴리프일 수 있습니다. 톰스토닝은 DFM 체크 사용으로 효과적으로 완화할 수 있습니다.

아래 이미지는 톰스토닝 샘플과 회로도입니다.

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유용한 참고 자료

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