사용자 정의 패드 스택

PCB 설계는 정밀함과 적응성을 요구합니다. 열 연결부터 패드 형태에 이르기까지 모든 세부 사항이 중요합니다. 패드는 더 이상 단순한 접점이 아니며, 고유하고 맞춤화된 해결책이 필요합니다. Altium Designer 24는 패드 형태를 사용자 정의하고, 열 완화를 미세 조정하며, 제조 표준을 충족시키고, 좁은 공간을 정복하며, 실제로 디자인 게임을 한 단계 끌어올릴 수 있도록 둥근/경사진 직사각형 패드를 마스터할 수 있게 해줍니다. 새로운 매뉴얼에서 이 향상된 기능에 대해 더 깊이 파고들어보세요.

소개

기술 개발의 빠른 속도에서는 인쇄 회로 기판(PCB) 설계에 정밀하고 적응할 수 있는 디자인이 점점 더 중요해지고 있습니다. 주파수와 신호 복잡성이 증가함에 따라, 열 완화 연결부터 패드 자체의 형태에 이르기까지 PCB 설계의 모든 측면이 세심한 주의를 요구합니다.

예를 들어, 패드는 더 이상 기본적인 전도성 점이 아닙니다. 다양한 형태와 복잡한 디자인으로 발전했으며, 종종 그들을 위해 특별히 만들어진 고유한 해결책이 필요합니다. 더욱이, 패드와 폴리곤 푸어 사이의 상호 작용—열 완화 연결—은 표준 규칙을 넘어서 맞춤형 처리를 요구하게 되었습니다.

부품의 복잡성이 증가하고 더욱 좁은 공간에 배치해야 하는 요구사항을 고려할 때, 우리는 페이스트와 솔더 마스크의 일반적인 형태에 대해 다르게 생각해야 합니다. 이러한 형태를 자유롭게 사용자 정의할 수 있는 능력은 설계자가 엄격한 제조 기준, 구성 요소의 풋프린트를 충족시키고 솔더링 가능성과 보호 기능을 최적으로 균형을 맞출 수 있게 합니다.

Altium Designer의 최신 추가 기능으로, 이러한 PCB 설계의 중요 요소들은 그에 걸맞는 주의를 받게 되었습니다; 사용자 정의 패드 형태, 열 완화 사용자 정의, 둥근 및 경사진 직사각형 패드, 그리고 사용자 정의 페이스트/솔더 마스크 형태가 이제 모두 설계자의 직접적인 제어 하에 Pad Stack 섹션에서 가능해졌습니다.

Altium Designer 사용자 정의 패드 스택의 이점

• 더 적은 우회 방법 데이터시트나 공정 요구사항을 설계에 직접 구현함으로써, 임시 해결책이나 나중의 조정이 줄어듭니다. 예를 들어, 스루홀 구성 요소에 직접 페이스트 마스크를 추가하여 추가 솔더링 단계를 없앨 수 있습니다.
• 더 정밀한 엔지니어링 상세한 열 완화, 사용자 정의 가능한 패드 기하학, 그리고 정밀한 솔더 마스크 치수는 제작의 무결성을 높입니다. 이러한 기능은 고주파 응용 분야에 필수적인 더 신뢰할 수 있는 PCB 조립품을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 더 나은 정확도 정밀한 패드와 마스크 형태를 제공함으로써, PCB 제조의 성공률이나 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 작은 구성 요소의 풋프린트를 다룰 때 특히 중요한데, 사소한 불일치조차도 불량 보드로 이어질 수 있기 때문입니다.
• 디자인 유연성 패드 형태와 열 완화 연결에 대한 상세한 제어를 통해, 더 넓은 범위의 조립 방법과 구성 요소를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 독특한 풋프린트를 가진 구성 요소를 수용하거나 SMT와 스루홀 자동 조립을 모두 지원하는 보드를 설계할 수 있습니다.
• 문제 발생 위험 감소 사양을 제어하는 것은 잠재적 제조 문제를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 솔더 브리징, 솔더 볼링, 또는 툼스토닝과 같은 일반적인 문제를 피하도록 설계할 수 있습니다.
• 향상된 표준화 PCB의 중요한 특성을 개선함으로써, 생산 중 정확도와 품질에 대한 새로운 표준을 설정합니다. 이러한 개선을 통해 솔더 마스크의 더 나은 정렬을 실행할 수 있습니다. 예를 들어, 이는 고밀도 인터커넥트(HDI) 보드에 중요할 것입니다.
• 추가 호환성 맞춤형 패드 형태와 치수는 다양한 구성 요소와의 호환성을 증가시킵니다. 이는 표준 및 비표준 구성 요소를 혼합하여 디자인에 사용할 때 유용할 수 있습니다.
• 스트림라인 프로세스 이러한 기능은 설계 워크플로우를 단순화하고, 우회 방법을 줄이며, 설계 단계에서 요구 사항을 직접 통합합니다. 이러한 스트림라인화는 복잡한 멀티 레이어 디자인에서 특히 가치가 있습니다.
• 비용 효율성 수정 및 편집의 양을 제한함으로써, 생산 비용을 상당히 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 리플로 솔더링을 위해 스루홀 구성 요소를 설계하는 것은 수동 솔더링 비용을 절약할 수 있습니다.
• 공간 최적화 맞춤형 패드 형태와 치수는 사용 가능한 PCB 표면 영역을 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 지원합니다. 이는 고밀도 디자인과 작은 피치를 가진 구성 요소, 특히 비아 인 패드 구성을 사용하는 볼 그리드 어레이(BGAs)에 유리합니다.

커스텀 패드 스택에 포함된 최신 기능 요약

Altium의 많은 기능과 마찬가지로, 커스텀 패드 스택은 지속적인 개발 및 개선 과정의 일부입니다. 시간이 지남에 따라 개별 기능이 점진적으로 Altium Designer에 추가되었습니다. 이제 이들은 완전한 도구인 커스텀 패드 스택으로 결합되고 있습니다. 

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아래는 Altium designer 23.8에서 사용할 수 있는 최신 기능 목록입니다. 우리는 이 기능들이 우리에게 무엇을 할 수 있게 하는지 살펴볼 것입니다.

• 최적화된 패드 스택 패널: 모든 레이어와 옵션이 하나의 간결한 테이블로 구성되어 각 레이어나 옵션별로 개별 편집이 가능해졌습니다.

• 확장된 사용자 정의 형상: 사용자 정의 형상을 구리 레이어뿐만 아니라 페이스트 마스크와 솔더 마스크 레이어에도 적용할 수 있게 되어, 각 레이어를 개별적으로 사용자화할 수 있습니다.

• 고급 사전 정의 형상: 디자이너는 각 레이어별로 독립적으로 사전 정의된 상수를 설정할 수 있는 옵션을 가집니다.

• 모든 레이어에서의 오프셋 지원: 모든 레이어에서 사전 정의된 형상에 대한 오프셋 조정을 도입하여 사용자 정의의 또 다른 층을 제공합니다.

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

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• 페이스트를 위한 통합 창문 형태: 단일 패드 스택에 여러 형상을 통합할 수 있는 기능은 페이스트를 위한 창문 형태를 생성할 수 있게 합니다.

• Pin-in-Paste (PIP) 기술 지원: 다층/관통 홀 패드의 페이스트 레이어에 대한 지원을 확장하는 기능입니다.

• 자동 조정된 열릴리프 연결: 소프트웨어는 이제 패드의 설계에 따라 열릴리프의 수를 자동으로 조정할 수 있습니다.

• 수동 열 릴리프 편집: 사용자가 패드에 열 릴리프 연결 지점을 수동으로 추가, 편집 또는 삭제할 수 있도록 사용자 제어 기능이 향상되었습니다.

사용자 정의 패드 스택 사용 사례

사용자 정의 패드 스택은 PCB의 설계 및 제조 과정을 크게 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이들은 독특한 구성 요소의 풋프린트, 설계 요구 사항 및 제조 제약 조건에 대한 유연한 해결책을 제공합니다. 또한, 설계 매개변수에 대한 제어력을 높임으로써 보다 효율적이고, 비용 효과적이며, 견고한 PCB 생산을 가능하게 할 수 있습니다. 

사용자 정의 패드 스택은 PCB의 설계 및 제조 과정을 크게 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이들은 독특한 구성 요소의 풋프린트, 설계 요구 사항 및 제조 제약 조건에 대한 유연한 해결책을 제공합니다. 또한, 설계 매개변수에 대한 제어력을 높임으로써 보다 효율적이고, 비용 효과적이며, 견고한 PCB 생산을 가능하게 할 수 있습니다. 

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예시 1:

이 예시에서는 QFN-24-4x4mm를 사용하여, 제조업체와 생산 과정의 권장 매개변수를 달성하기 위해 표준 IPC 라이브러리를 어떻게 수정하는지 보여줄 것입니다. 이는 솔더링 부정확성, 솔더 볼링, 구성 요소의 불일치, 그리고 부적절한 열 분배와 같은 문제를 최소화하는 데 도움이 될 것입니다.

입력 매개변수:

1. 핀 패드는 한쪽이 둥글게 처리되어야 하며, 둥근 쪽이 열 패드에 가까워야 합니다.
2. 0.1mm보다 작은 솔더 슬리버 제거.
3. 상단 왼쪽 모서리를 0.25mm로 경사지게 한 정사각형 모양의 열 패드.
4. 열 패드 페이스트를 패드 표면의 60%만을 커버하도록 줄이고, 서로 0.2mm 간격을 두고 네 부분으로 나눔.

I. 핀 패드 모양을 한쪽이 둥근 모양으로 수정:

1. 사전에 생성된 IPC 풋프린트에서, 페이스트 레이어를 편집하고자 하는 패드를 선택한 다음, 속성 패널에서 아래로 스크롤하여 패드 스택 영역을 찾습니다.

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2. 패드 스택 영역에서, 상단 레이어 행에서, 모양 열 아래의 드롭다운에서 둥근 직사각형을 선택합니다.

3. 이제, 모서리 반경 상자에 원하는 반경 값을 입력합니다—100%는 단일 모서리 또는 두 개의 반대 모서리를 선택할 때 짧은 패드 측면과 동일한 반경을 나타내고, 두 개의 인접한 모서리를 선택할 때는 짧은 패드 측면의 절반을 나타냅니다.

이제, 모서리 반경 상자에서 원하는 반경 값을 입력하세요. 여기서 100%는 단일 모서리 또는 두 개의 반대 모서리를 선택할 때 짧은 패드 측면과 같은 반경을 나타내고, 두 개의 인접한 모서리를 선택할 때는 짧은 패드 측면의 절반을 나타냅니다.

II. 0.1mm보다 작은 솔더 슬리버 제거하기:

참고: 이 경우, 핀 패드 사이의 간격이 0.15mm인 상황에서는 핀 패드의 솔더 마스크 사이의 간격을 완전히 채워야 합니다.

1. 모든 핀 패드를 선택하고—패드 스택 영역에서—상단 솔더 마스크 행에서, 사용자 정의 모양 을 모양 열의 드롭다운에서 선택하세요.

2. 그런 다음, 솔더 마스크 레이어로 전환하여 가장 가까운 패드 사이의 공간을 없애기 위해 정사각형 채우기 또는 영역을 추가하세요.

명령어: 마우스 오른쪽 버튼 > 배치 > 채우기.

3. 채우기 또는 영역의 크기를 원하는 치수로 조정하세요.

4. 다음으로, 추가된 요소와 패드를 선택하고 둘을 함께 병합합니다.

명령어: 오른쪽 클릭 버튼 > 부품 작업 > 선택된 사용자 정의 마스크를 패드에 추가

5. 각 행의 가장 바깥쪽을 제외한 모든 다른 핀 패드에 대해서도 동일하게 반복합니다.

이제 수정된 솔더 마스크가 구리 층 위에 겹쳐진 별도의 채움/영역이 아니라 패드 구조의 통합된 부분임을 유의하세요.

III. 상단 왼쪽 모서리가 0.25mm로 경사진 정사각형 모양의 열 패드:

1. 열 패드를 선택하고 패드 스택 영역에서, 그 다음 상단 레이어 행에서 경사진 직사각형을 모양 열 아래 드롭다운에서 선택합니다.

2. ▶ 상단 레이어 카테고리를 확장하고, 모서리 반경 상자에서 원하는 경사 값을 입력합니다—여기서 100%는 단일 모서리 또는 두 대각선 모서리를 선택할 때 짧은 패드 측면과 동일한 경사를 나타내고, 두 인접한 모서리를 선택할 때는 짧은 패드 측면의 절반을 나타냅니다.

그런 다음, Select Corners 옵션을 확인한 후, 둥글게 처리하고 싶지 않은 모서리의 선택을 해제할 수 있습니다. 이 경우, 하나의 모서리만 선택하고 0.25mm의 경사를 얻기 위해 10%의 값을 입력합니다.

IV. 열 패드의 페이스트는 패드 표면의 60%를 커버하도록 줄이고, 서로 0.2mm 떨어진 네 부분으로 나눕니다:

1. 열 패드를 선택하고, Pad Stack 영역에서, Top Paste 행의 Percentage % 상자에 -40%의 값을 설정하여 페이스트 크기가 60% 커버리지와 같은지 확인합니다.

2. 이제, -0.317mm의 마진 값을 알고 나면, 큰 패드의 1/4 크기인 네 개의 패드를 만들고 이를 0.2mm의 중요한 값으로 떨어뜨려 배치할 수 있습니다.

3. 이제, 페이스트 패드와 열 패드를 선택하고 함께 병합합니다. 명령: 오른쪽 클릭 버튼 > 부품 작업 > 선택한 사용자 정의 마스크를 패드에 추가

이제 수정된 페이스트 레이어는 구리 레이어 위에 겹쳐진 별도의 채움/영역이 아니라 패드 구조의 통합된 부분입니다.

예제 2:

회로 기판을 설계할 때 열이 큰 문제가 될 수 있습니다. 이제 Altium을 사용하면 열 완화 설정을 사용자 정의하여 기판이 열을 처리하는 방식을 더 잘 제어할 수 있습니다. 이를 수행하는 방법을 살펴보겠습니다.

1. 패드를 선택한 후에는 패드 스택 창으로 이동합니다. 그런 다음 변경을 원하는 신호 레이어에서 열 완화 체크박스를 선택합니다

2. 이제 완화 설정을 클릭한 후에는 다각형 연결 스타일 편집 창을 열 수 있습니다.

3. 이미 알려진 옵션인 2, 4 도체 외에도, 도체 사이에 설정된 최소 거리를 고려하여 패드/비아의 각면에 도체를 배치하는 새로운 자동 모드가 추가되었습니다.

4. 또 다른 추가 기능은 열릴리프를 수동으로 편집할 수 있는 기능입니다; 새로운 것을 추가하거나, 편집하거나, 선택한 연결을 삭제할 수 있습니다. 이를 수행하려면 패드를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Pad Action 옵션을 선택한 다음 수행하려는 작업을 선택하면 됩니다. 적합한 옵션을 선택한 후에는 연결에 쉽게 변경을 가할 수 있습니다.

결론

Altium Designer에서 사용자 정의 패드 스택은 PCB 설계에서 더 높은 수준의 제어를 제공하여, 독특한 구성 요소 풋프린트에 맞춤화된 접근 방식을 가능하게 하고, 우회 방법의 필요성을 효과적으로 줄입니다.

독립적으로 페이스트 및 솔더 마스크 형태를 정의할 수 있는 기능은 PCB 생산을 개선하여 결함을 줄이고 적절한 구성 요소 정렬을 보장합니다. 이는 더 신뢰할 수 있는 생산 과정과 최적의 납땜 및 향상된 기능성과 최종 제품의 내구성 덕분에 개선된 장치 성능을 의미합니다.

열릴리프에 대한 새로 도입된 기능은 설계자에게 더 큰 유연성과 제어를 제공합니다. 특정 연결을 추가, 편집 또는 삭제하는 것이든, 이러한 사용자 정의 옵션은 모든 PCB 설계 프로젝트의 독특한 요구 사항을 충족하기 위해 더 쉽게 만듭니다. 전반적으로, 이는 더 맞춤화되고 효율적인 설계 과정으로 나아가는 중요한 단계입니다.

사용자 정의 패드 스택을 사용하면 디자이너들은 더 큰 창의적 자유를 가지게 되어, 데이터시트/공정 요구 사항을 단순히 충족시키는 것을 넘어서서 초과 달성할 수 있습니다. 그들은 더 타이트한 허용 오차나 더 조밀한 디자인을 고안함으로써, 전통적인 기준을 넘어서 PCB 성능을 향상시킬 수 있으며, 전자 디자인에서의 혁신을 촉진합니다.

Altium Designer는 사용자 정의 패드 스택의 개발을 통해 전자 디자인을 위한 고급, 정밀 기반 도구로 사용자를 강화하는 데에 대한 그들의 약속을 강조하며 계속해서 성장하고 있습니다. 이것은 전자 산업에서 전문가들을 위한 선도적인 소프트웨어 선택으로서의 그들의 위치를 강화합니다.