E-Book: PCB 제조 탐색: 파트 2

PCB 제작 노트 해독하기

저의 좋은 친구가 새로운 PCB 설계를 제조 계획할 때 종종 하는 농담이 있습니다. "오늘 제조업체에 전화해 보셨나요?"라고 물어보며 설계 과정에서 여러 번 제조 파트너와 소통해야 한다는 점을 강조합니다. 이는 설계자들이 종종 잊어버리는 부분이며, 전체 규모의 제조에 앞서 큰 골칫거리로 이어질 수 있습니다. 사실, 여러분의 보드는 제조 가능성을 보장하기 위해, 제작 및 조립 측면에서 여러 차례의 DFM 분석을 거쳐야 합니다.

그렇다면 언제부터 여러분의 설계를 DFM 분석에 적용해야 할까요? 또 다른 중요한 질문은 DFM 분석 과정을 어떻게 가속화할 수 있는가일 것입니다. 모든 보드에는 확인해야 할 사항이 많으며, 특히 복잡한 레이아웃에서는 제조 가능성을 완전히 검사하는 것이 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. DFM 분석에서 기대할 수 있는 것과 설계를 빠르게 진행하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

PCB용 DFM 분석에는 무엇이 포함되나요?

DFM 분석은 대규모로 제조해야 하는 모든 것에 적용됩니다. 제조된 제품은 대량 생산에 사용되는 공정에 맞게 설계되어야 하므로, 설계에서 낮은 수율, 결함 또는 짧은 수명을 초래할 수 있는 요소가 없는지 검사해야 합니다. 요즘에는 PCB 제조업체와 PCB 조립업체가 지구 반대편에 위치할 수 있으며, DFM 분석을 수행하기 위해 모두가 단일 제어된 프로젝트 정보 저장소에 접근할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.

PCB에 대한 DFM 분석은 설계가 제조업체의 제작 및 조립 공정에 부합하는지 확인하는 것을 포함합니다. 경험이 풍부한 디자이너라면 품질을 저해할 수 있는 가능한 설계 선택지가 많다는 것을 알아야 합니다. 저는 아직도 설계에서 발생할 수 있는 모든 제조 문제를 외우지 못했기 때문에, 제작을 진행하기 전에 종종 제조업체에 내 보드를 검사해달라고 요청합니다.

자주 설계를 검사하세요

이는 중요한 점을 제기합니다: 디자인에 DFM 검사를 언제 실행해야 할까요? 간단한 보드를 작업하는 경우, 제조업체가 생산 전에 최종 DFM 검사를 실행하는 것에 의존하는 것이 아마도 괜찮습니다; 반복적인 DFM 심층 분석은 제조업체가 빠르게 수행할 수 있을 때 과도한 시간을 소모합니다. 높은 레이어 수의 혼합 신호 보드와 같이 밀집된 클리어런스와 다양한 신호 표준을 갖춘 보다 고급의 것에 대해서는, 잠재적인 품질 문제를 조기에 발견하기 위해 여러 번의 DFM 분석 실행이 필요합니다.

제조 전에 불필요한 디자인 변경을 방지하는 가장 좋은 방법은 여러 다른 시간에 DFM 분석을 수행하는 것입니다:

부품 선택 시: 이는 주로 0201 및 01005와 같은 수동 부품 크기와 관련이 있습니다. 이러한 작은 부품을 사용해야 한다면, 제조업체가 이를 처리할 수 있는지 확인하십시오.

플로어플래닝 중: 이 시점에서는 가능한 레이어 수, 트레이스 폭 범위, 비아 크기, HDI로 전환해야 하는지, 사용할 PCB 라미네이트, 디자인에 적용될 IPC 생산 가능성 레벨과 같은 보드의 일부 기본적인 측면을 여전히 결정하고 있습니다.

구성 요소 배치 후: 구성 요소를 배치한 후에는 특히 양면 SMD 보드에서의 납땜 과정을 고려해야 합니다. 또한 접지된 구성 요소가 참조 평면에 어떻게 납땜될지, 그리고 열릴리프가 필요한지도 생각해 보세요.

스택업 계획 시: 디자인을 제작에 넣기 전에 수정해야 하는 스택업이 얼마나 많은지 놀랄 것입니다. 이것은 제조업체에게 검증된 스택업 테이블을 요청하는 것만큼 간단합니다.

Gerber 파일 생성 후: 일부 결함은 Gerber 파일에서 더 쉽게 볼 수 있으므로, 겹치는 드릴 히트와 비아 종횡비와 같은 것들을 Gerber 파일에서 검사하는 것이 최선입니다.

MCAD 팀과 협력할 때: 경우에 따라 납땜 가능한 커넥터나 기타 기계적 요소의 배치가 과도하게 타이트한 클리어런스를 만들 수 있습니다.

이러한 몇 가지 포인트는 다른 기사에서 자주 다루지 않을 수 있으므로 자세히 설명할 가치가 있습니다.

구성 요소 클리어런스

커넥터에 적용되는 몇 가지 사항은 다른 모든 구성 요소에도 적용될 수 있지만, 클리어런스와 관련하여 확인할 가치가 있는 또 다른 사항이 있습니다. 특히 플라스틱 쉬라우드나 베이스가 있는 커넥터의 경우, 조립 중 확장을 위한 여유 공간을 확보했는지 확인하세요. 두 구성 요소가 너무 가깝고 납땜 중에 확장되면, 조립 중에 둘 다 보드에서 들어올릴 수 있습니다.

DFM 분석에서 클리어런스를 확인하면 최근 팹 실행 중 구성 요소가 들어올리는 것을 예상하는 데 도움이 되었을 것입니다.

풋프린트 살펴보기

당연히 풋프린트가 검증되었는지 확인하는 데 노력을 기울여야 합니다. 이는 수동으로 수행하거나 제조업체에서 제공하는 검증된 구성 요소만 사용하여 수행할 수 있습니다. 하지만, 풋프린트가 레이아웃에 들어가면, 솔더 마스크 개구부, 비아까지의 클리어런스, 다른 구성 요소까지의 클리어런스, 비아의 종횡비 등을 확인해야 합니다. 올바른 규칙 검사 기능이 없는 소프트웨어를 사용하고 있다면, 열 패드를 떠돌게 하거나, 솔더 필렛에 너무 가깝게 드릴 히트를 배치할 수 있습니다. PCB 레이아웃을 직접 볼 수 있지만, 예비 Gerber 파일을 생성하고 레이어를 비교하는 것도 완전히 괜찮습니다(아래 참조).

임시 Gerber 파일에서 솔더 마스크 개구부와 티어드롭이 필요한 구성 요소를 확인할 수 있습니다.

스택업 검사

단순하게 들릴 수 있지만, 원하는 레이어 수와 배열을 가진 스택업을 제조업체에 요청하기만 하면 이 항목은 쉽게 통과할 수 있습니다. 제조업체는 특정 레이어 스택이 그들의 공정을 통과할 수 있도록 필요한 DFM 분석을 이미 완료했습니다. 그들은 원하는 라미네이트 재료를 사용할 때 필요한 트레이스 폭, 트레이스 간격(차동 쌍의 경우), 그리고 레이어 두께를 알려줄 것입니다. 경우에 따라 원하는 라미네이트 재료가 사용 불가능하다는 사실에 놀랄 수도 있고, 가까운 대체재를 사용해야 할 수도 있습니다.

제조업체에 일찍 연락하면, 자격을 갖춘 스택업 테이블을 보내줄 것입니다.

4-레이어 스택업의 경우, 표준 8mil/40mil/8mil S/P/P/S 스택업을 받게 되어 총 두께가 62 mil이 됩니다. 더 복잡한 스택업은 특히 임피던스 제어 라우팅이 필요한 보드가 있을 때 맞춤형 테이블이 필요할 수 있습니다. 스택업 정보를 일찍 받으면, 임피던스 제어에 필요한 잘못된 트레이스와 간격을 적용할 위험이 없으며, 모든 것이 이미 검증될 것입니다.

제작 전 DFM 분석

보드 제작을 마치고 제작업체에 보낸 후에는, 제작업체가 최종적인 Gerber 파일을 사용하여 자체 DFM 분석을 수행해야 합니다. 여기서 "해야 한다"고 쓴 이유는 모든 제작업체가 이 작업을 수행하는 것은 아니기 때문입니다; 일부 제작업체의 경우, Gerber 파일을 업로드하면 질문 없이 fab 파일에 나타난 대로 보드를 제작합니다. 일부 제작업체의 경우, 이러한 수준의 서비스를 명시적으로 요청해야 할 수도 있으며, 다른 서비스 수준은 추가 기능으로만 제공됩니다.

제작업체로부터 DFM 분석을 받게 되면, 다음 두 영역에서 많은 결과를 볼 수 있습니다: 공정 능력에 대한 클리어런스 검사와 특정 산업 요구 사항에 대한 검사.

공정 능력에 대한 피처 크기 검사

디자인 파일을 제작업체에 제출하고 DFM 분석을 실행할 때, 클리어런스 검사와 관련된 많은 결과를 볼 수 있을 것입니다. 제작업체는 이미 위에 나열된 영역을 검사해야 하지만, 공정 능력에 대해 피처 크기와 클리어런스를 비교해야 합니다. 견적의 일부로 예비 Gerber와 함께 이 과정을 거쳤더라도, 무언가를 놓쳤을 수 있으므로 이 과정을 다시 실행하는 것이 최선입니다.

제가 선호하는 ITAR 제조업체 중 하나에서 나온 DFM 분석 보고서 예시는 아래와 같습니다. 이 표에서 우리는 간격, 링 크기, 도금된 관통 홀과 구리 사이의 여유 공간을 볼 수 있습니다. 맨 아래 행에서 볼 수 있듯이, 제 트레이스 대 구리 여유 공간 설정이 너무 낮고, 일부 풋프린트의 패드에는 링 크기가 작습니다.

공정 능력과 비교한 DFM 분석 보고서 예시.

이 예시에서, 우리는 특정 풋프린트에 여러 오류를 가지고 있는데, 이는 우연히도 TO-92 패키지입니다. 이 경우, 내장 라이브러리의 홀 크기가 너무 커서 여유 공간을 유지하기 위해 가장자리 주변의 링을 너무 작게 만들어야 했습니다. 홀 크기를 조정한 후, 우리는 여전히 브리징을 방지하기에 충분한 여유 공간을 남기면서 Class 2 링을 만들 수 있었습니다.

수천 개의 네트를 가진 크고 복잡한 디자인의 경우, 제조업체는 PCB 레이아웃의 모든 가능한 기능을 어떻게 확인합니까? 이 과정을 자동화하는 데 도움이 되는 애플리케이션이 있으며, 어떤 공정 위반 사항이 있는지 보고서를 작성합니다. 일부 제조업체는 내부적으로 사용할 자체 애플리케이션을 가지고 있으며, 다른 제조업체는 제조 전에 디자인을 확인할 수 있는 다운로드 가능한 프로그램에 접근할 수 있게 해줍니다.

IPC 클래스 준수 검토

경험이 더 필요할 수 있는 설계 요구 사항의 또 다른 영역은 IPC 클래스와의 준수 여부를 검토하는 것입니다. 견적 과정에서 지적해야 할 중요한 점 중 하나는 원하는 IPC 자격 수준이 무엇인지입니다. 이는 티어드롭, 링 크기, 드릴 및 패드 직경 대비 구리 무게, 비아 및 홀 도금 가능성, 유전체 두께 요구 사항 등 주요 신뢰성 요구 사항 중 일부를 확인하는 것을 포함합니다. 물리적 레이아웃은 제조업체의 능력과 비교하여 IPC 표준에 정의된 자격 및 성능 요구 사항을 충족할 수 있는지 확인하고 제작 전에 변경이 필요합니다.

설계 데이터를 제조업체에 빠르게 전달하는 방법

파일을 제조업체에 가장 빠르게 전달하는 방법은 무엇이며, 설계 의도를 완전히 이해하도록 어떻게 보장할 수 있을까요? 찾을 수 있는 최고의 클라우드 협업 도구 세트가 필요합니다. 요즘 모든 것이 디지털로 이루어지기 때문에, PCB 설계자는 복잡한 프로젝트를 협업하고 제조 파트너와 공유할 수 있는 도구가 필요합니다. Altium 365 플랫폼을 사용하면 전체 프로젝트 릴리스부터 개별 설계 파일에 이르기까지 모든 것을 제조업체, 다른 팀 구성원 및 고객과 빠르게 공유하는 것이 쉽습니다.

Altium 365는

• 구성 요소 및 라이브러리 호스팅 및 관리 도구
• Gi를 기반으로 한 통합 버전 제어 시스템
• 내부 데이터베이스 도구 또는 외부 버전 제어 애플리케이션과의 통합
• 사용자 접근 및 관리 기능

을 포함한 완벽한 문서화 기능을 통해 DFM 분석을 간소화하는 데 도움을 줍니다. Altium 365 내부에서는 "제조업체에 보내기" 기능을 사용하여 보드를 제조업체에 매우 편리하게 전달할 수 있습니다. 프로젝트가 Altium 365 작업 공간에 릴리스되면, 프로젝트 릴리스로 이동하여 화면 상단에 표시된 대로 "제조업체에 보내기" 버튼을 클릭할 수 있습니다. 그러면 제조업체는 프로젝트를 Altium Designer에서 열거나 릴리스 파일을 다운로드하여 DFM 분석 애플리케이션을 통해 제작 파일을 처리할 수 있습니다.

프로젝트가 Altium Designer 작업 공간에 릴리스되면 제조업체와 접근 권한을 공유할 수 있습니다.

디자인이 제작자에게 전달되면, 제작자는 DFM 분석 보고서를 읽을 때 혼란이 없도록 디자인의 특정 지점에 대해 의견을 남길 수 있습니다. 이러한 의견은 Altium 365를 통해 온라인으로 또는 Altium Designer에서 프로젝트를 열었을 때 PCB 레이아웃에서 볼 수 있습니다. Altium 365처럼 여러 라운드의 DFM 분석을 거치는 과정을 도와주는 다른 클라우드 기반 서비스는 없습니다.

프로젝트의 변경 사항을 추적하면서 여러 라운드의 DFM 분석을 거치는 가장 빠른 방법은 Altium 365^™ 플랫폼을 사용하는 것입니다. PCB 디자인 데이터를 공유, 저장, 관리할 수 있는 모든 도구를 갖춘 안전한 클라우드 플랫폼에서 필요한 모든 것을 갖추게 됩니다. Altium 365는 PCB 디자인 및 제조를 위한 유일한 클라우드 협업 플랫폼이며, Altium 365의 모든 기능은 Altium Designer^®의 세계적인 디자인 도구와 통합됩니다.

현대 제조 능력을 갖춘 상황에서 PCB의 피델리티 마커 배치가 여전히 필요한가요?

10년 전쯤 저는 공포 영화를 보는 것을 멈췄습니다. 젊은 시절에는 정말로 무서움을 즐겼지만, 엔지니어링 경력을 시작하면서 액션과 공상 과학 장르에 더 관심을 가지게 되었습니다. 이는 아마도 간단한 실수가 생산 후에 재앙과 같은 악몽을 초래하는 일을 직장에서 충분히 겪었기 때문일 것입니다.

전자 설계 경력을 시작했을 때, 스루홀(through-hole) 부품이 매우 인기가 있었고 표면 실장 부품은 드문 모습이었습니다. 마이크로컨트롤러(MCU)의 QFP(Quad Flat Package) 패키지가 인기를 얻게 되자, 저는 오래된 플라스틱 리드 칩 캐리어(PLCC) 풋프린트에서 벗어나 다른 선택의 여지가 없었습니다. 이는 PLCC가 추가적인 소켓을 요구하는 반면, QFP는 PCB에 직접 장착될 수 있기 때문입니다. 제가 알기로는, 칩 제조업체들이 PLCC 패키지의 MCU 생산을 중단하고 QFP나 유사한 패키지를 선호하기까지는 시간 문제였습니다.

제가 주문한 200개의 생산 보드에 MCU를 기계 조립할 수 없다는 이메일을 PCB 조립 공급업체로부터 받았을 때, 악몽이 시작되었습니다. PLCC 소켓에 익숙해져 있었기 때문에, 저는 PCB에 피델리티 마커를 제공할 생각조차 하지 못했습니다. 피델리티 마커 배치는 매우 중요하며, 이를 하지 않으면 모든 QFP 패키지 MCU가 미세한 피치로 수동 조립되어야 했습니다.

이로 인해 더 많은 비율의 보드가 거부되었고, 불완전한 수동 납땜으로 인한 결함을 수정하는 데 수많은 시간이 소요되었습니다. 그 이후로, 공급업체가 기계를 업그레이드하여 마커 없이 작업할 수 있다고 말하더라도, 저는 항상 디자인에 피델리티 마커를 사용하는 것을 원칙으로 합니다. 또한, 피델리티 마커 배치에 대해 배우는 것은 제 경력에서 큰 학습 곡선이었습니다! 저는 다시는 그 마커들을 빠뜨리는 실수를 하지 않을 것입니다!

현대 제조 기술에서 피델리티 마커가 필요한가요?

저는 항상 전역 및 지역 피델리티 마커를 사용하여 인쇄 회로 기판을 설계했습니다. 그러나 지역 피델리티를 생략할 수 있다는 가능성을 설명한 기사를 접했을 때, 저는 흥미로웠습니다. 신호 트레이스를 최대화하기 위해 작은 PCB에서 피델리티 마커를 제거하는 것이 타당했습니다.

제조 기술의 발전으로 인해 특정 조건에서는 로컬 피델리티 마커를 생략할 수 있습니다. 작은 보드에서는 현대 조립 기계가 전역 피델리티 포인트만을 사용하여 SMT 부품을 배치할 수 있습니다. 피치가 큰 부품의 경우에도 피델리티 마커를 생략할 수 있습니다. 예를 들어, 피치가 1.0 mm 이상인 표면 실장 부품은 최신 기계로 정확하게 배치할 수 있습니다.

그러나 설계에서 로컬 피델리티 마커를 제거하기 전에 제조업체의 기계 능력 범위를 논의하는 것이 중요합니다. 모든 제조업체가 최신 기술로 구동되는 기계를 갖추고 있는 것은 아니라는 사실을 저는 힘든 방식으로 배웠습니다. 반면에, 전역 피델리티 마커는 설계에서 절대 생략해서는 안 됩니다. 가장 진보된 제조 능력을 사용하고 있다 하더라도 마찬가지입니다.

PCB 설계에서 피델리티 마커 사용의 모범 사례

기계 조립에서 최상의 결과를 얻으려면 피델리티 마커를 올바르게 배치해야 합니다. 설계에서 피델리티 배치와 관련하여 몇 가지 중요한 지침이 있습니다.

1. 피델리티 마커는 원형 모양의 비드릴 구리 층을 배치함으로써 만들어집니다. 피델리티 마커는 솔더 마스크로부터 자유로워야 합니다.
2. 피듀셜 마커의 최적 크기는 1mm에서 3mm 사이여야 합니다. 마커의 지름과 유사한 크기의 여유 공간을 유지해야 합니다.

3. 글로벌 피듀셜의 경우, 최상의 정확도를 위해 보드의 가장자리에 3개의 마커를 배치합니다. 공간이 충분하지 않은 경우, 적어도 1개의 글로벌 피듀셜 마커가 필요합니다.

4. 피듀셜 마커는 피듀셜 마커의 여유 공간을 제외하고 보드 가장자리로부터 0.3인치의 거리를 유지해야 합니다.

5. 로컬의 경우, 표면 장착 구성요소의 바깥쪽 가장자리에 대각선으로 최소 두 개의 피듀셜 마커를 배치합니다.

6. 보드가 더 클 경우, 제조 중에 발생하는 모든 각도의 불일치가 더 작아집니다. 이는 피듀셜 간의 거리가 클수록 작은 각도의 편차가 더 쉽게 감지되기 때문입니다.

PCB 피듀셜 크기에 대한 참고사항

PCB 피델리티(fiducial) 크기는 일반적으로 1에서 3mm 사이지만, 필요한 정확한 크기는 제조업체가 사용하는 조립 기계에 따라 달라집니다. 일부 제조업체는 보드의 모서리에 3개의 피델리티를 추가하는 것이 좋다고 권장합니다. 이는 2개의 각도 정렬 측정을 제공하고 픽앤플레이스 기계가 올바른 방향을 추론할 수 있게 합니다. 일부 제조업체는 특정 크기를 명시할 것이며, 이는 또한 제조업체가 사용하는 조립 장비에 따라 달라집니다. 일반적으로, 솔더 마스크 개구부의 지름은 피델리티의 맨 구리 지름의 두 배여야 하지만, 일부 제조업체는 솔더 마스크 개구부가 피델리티 지름의 세 배가 되기를 선호합니다. 또한, 동일한 보드(전역 및 로컬 모두)에 있는 PCB 피델리티 크기는 일관되어야 하며, 25마이크론 이상 변동되어서는 안 됩니다.

2층 보드를 조립하는 경우, 상단과 하단 층의 피델리티는 서로 위에 위치해야 합니다. 이는 놀랍게도, 피델리티의 레이아웃이 서로 거울 이미지여야 한다고 생각할 수 있지만, 제조업체 가이드라인에서 이를 명시한 경우를 본 적이 없습니다. 상단과 하단 층 PCB 피델리티 크기는 솔더 마스크 개구부를 포함하여 동일해야 합니다.

 

로컬 피델셜은 일반적으로 1mm 크기에 2mm 솔더 마스크 개구부를 가지고 있지만, 제조업체가 PCB 피델셜 크기에 대해 더 큰 솔더 마스크 개구부를 선호할 수 있으므로 위 이미지에 표시된 D-3D 규칙에 주의를 기울여야 합니다. 로컬 PCB 피델셜 크기는 트레이스 라우팅을 허용하고 다른 구성 요소에 대한 공간을 남기기 위해 일반적으로 1mm보다 훨씬 크지 않습니다. 0201 저항기나 칩 크기 BGA와 같은 작은 구성 요소의 경우, 조립 기계가 충분히 정확하여 로컬 피델셜이 필요 없으며, 기계는 구성 요소가 정확히 어디에 위치해야 하는지 알고 있습니다.

PCB 피델셜 크기와 솔더 마스크 개구부가 올바른지 설계를 제조업체에 보내기 전에 확인하는 것이 좋습니다. 피델셜은 보드의 기계적 부분으로 분류되며 어디에도 연결되지 않으므로, 사용자 정의 피델셜의 풋프린트를 수정하고 필요한 경우 새로운 피델셜을 배치하는 것은 간단한 일입니다. 일부 제조업체는 PCB 피델셜 크기가 적절하지 않은 경우 이를 수정해 줄 수 있습니다.

Altium Designer^®의 세계적 수준의 PCB 설계 및 레이아웃 기능을 사용하면, 인식 표시(fiducial markers), 패드, 폴리곤 및 기타 모든 구리 특성을 쉽게 설계하고 배치할 수 있습니다. 사용자는 회로 설계 및 PCB 레이아웃 기능이 통합된 단일 플랫폼을 활용하여 제조 가능한 회로 기판을 만들 수 있습니다. 디자인을 마치고 제조업체에 파일을 릴리스하고 싶을 때, Altium 365^™ 플랫폼을 사용하면 프로젝트를 협업하고 공유하기가 쉽습니다.

PCB 제작 노트 해독하기

보드를 제작에 보내는 것은 흥미롭고 긴장되는 순간입니다. 초기 제작 실행으로 인해 많은 불면의 밤을 보낸 적이 있으며, 모든 것이 검토되고, 다시 검토되며, DFM 검사를 통과할 수 있도록 하는 것이 중요합니다! 제작에 디자인을 넣어야 한다면, 제작 도면을 만드는 것이 중요한 문서 작업 중 하나입니다. 이 도면 안에는 제조업체에게 보드를 어떻게 만들어야 하는지 알려주는 PCB 제작 노트를 포함해야 합니다.

왜 그냥 제작업체에 설계 파일을 주고 그들이 알아서 하도록 두지 않을까요? 이에 대한 몇 가지 이유가 있지만, 이는 PCB를 위한 제조 파일과 문서를 생산하는 책임이 설계자에게 돌아온다는 것을 의미합니다. 또한, 누군가 당신에게 설계 도면을 보냈다면, 적어도 그 도면을 읽고 그 내용을 이해할 수 있어야 합니다. 제작 도면에 정보를 넣거나 제작 노트를 준비해본 적이 없다면, 올바른 설계 도구가 있다면 사실 매우 간단합니다. PCB 레이아웃 내에서 이를 어떻게 할 수 있는지, 그리고 이것이 어떻게 제조업체를 위한 데이터를 빠르게 생성하는 데 도움이 될지 살펴보겠습니다.

PCB 제작 노트란 무엇인가요?

PCB 제작 도면은 제조업체가 작업장의 모든 사람이 주어진 설계의 요구 사항과 그 설계가 어떻게 제작되어야 하는지를 이해할 수 있도록 사용됩니다. 제작 도면 내에는 PCB 제작 노트가 포함되어 있습니다. 이 노트들은 PCB 제작 노트에 무엇이 포함되어야 하거나 포함되지 않아야 하는지를 명시하는 엄격한 표준이 없기 때문에 다양한 설계 또는 제작 업체에서 일반적으로 템플릿화합니다. 여러분의 노트는 제조업체에게 PCB를 어떻게 만들어야 하는지를 글자 그대로 알려주는 것이 아니라, 최종적인 베어 보드의 요구 사항을 알려주어 전체 제작이 성공적일 수 있도록 합니다.

이는 제조를 위해 설계를 보낼 준비를 할 때, 모든 제작 노트를 수동으로 다시 작성할 필요가 없다는 것을 의미합니다. 템플릿을 PCB 레이아웃에 복사하고, 설계에 특정한 중요한 점들을 몇 가지 삽입한 다음, 그것을 제조업체에 검토를 위해 보낼 수 있습니다. PCB 제작 노트에 무엇이 포함되어 있는지의 예를 들어보자면, 아래 예시를 살펴보세요.

우리 프로젝트에서 사용하는 PCB 제작 노트의 예.

위의 노트를 텍스트 기반 복사본으로 열어서 여러분의 프로젝트에 맞게 조정하고 싶다면, 이 링크에서 받을 수 있습니다. 여러분의 노트는 프로젝트에 더 짧거나 편리한 형식으로 만들어질 수 있습니다. 개인 디자이너로서 많은 프로젝트를 진행하는 경우, 이러한 노트를 PCB 레이아웃이나 제작 도면에 넣으면 프로젝트 요구 사항을 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다. 더 큰 조직에서 일하는 경우, 고용주로부터 특정 요구 사항이 있을 것입니다. 이러한 요구 사항이 명시되어 있지 않다면, 디자이너로서 이러한 요구 사항을 직접 마련해야 할 것입니다.

PCB 제작 노트는 내용과 형식에 있어 엄격하게 표준화되어 있지 않습니다. 그러나, 모든 전문적인 PCB 제작 노트에는 기본적인 정보가 있으며, 이 중 일부는 자명합니다. 예를 들어, 보드 두께나 허용 오차는 분명해야 합니다(또는 그래야만 합니다). 제작 노트의 다른 측면은 설명이 필요할 수 있습니다. 위의 예제의 모든 포인트를 다루지는 않겠지만, 보드가 올바르게 제작되도록 보장하는 데 있어 중요한 몇 가지를 강조하고 싶습니다.

노트 1: IPC 클래스 레벨

이 노트는 IPC-6012 표준에 따라 현장에 배치될 때 보드의 성능 수준을 명시합니다. 이것은 신뢰성 표준이며, 제작자는 신뢰성을 보장하기 위해 수행해야 할 검사 수준을 결정하기 위해 이를 사용할 것입니다. 세 가지 클래스는 다음과 같습니다:

클래스 1: 한 번이나 몇 번 사용하기 위한 일회용 제품에 예약됨

클래스 2: 연속 서비스에 배치될 예정인 연장된 수명을 가진 제품을 위해 의도됨

클래스 3: 제품이 실패할 경우 인명에 위험이 될 수 있는 최고 신뢰성 제품을 위해 의도됨. 이것은 군사, 의료, 항공 우주 장비에 대한 표준 요구사항입니다.

일반적으로, 이를 명시하지 않으면 기본 검사 수준은 클래스 2가 되거나, 예산 제작자를 선택하는 경우 클래스 1이 될 수 있습니다. 일부 설계나 제작자는 IPC-A-600 검사 수준에만 부합할 수 있습니다; 이 차이점에 대해 다가오는 블로그에서 논의할 것입니다.

노트 4-6: 표면 특징

모든 표면 특성은 솔더 마스크, 실크스크린, 도금을 포함하여 명시되어야 합니다. 이러한 사항을 명시하지 않으면 보통 주석-납 또는 은 표면 처리를 받게 되므로, 필요한 경우 ENIG과 같이 더 신뢰할 수 있는 것을 명시해야 합니다. 실크스크린의 글꼴과 크기에 대해서는 여기에 포함할 필요가 없으며, 그것은 귀하의 Gerber 파일에서 표시될 것입니다.

실크스크린, 솔더 마스크, 도금은 제작 노트에 명시되어야 합니다.

노트 15: 테스트 요구 사항

위의 예는 보드의 평탄도 요구 사항을 보여주지만, 실제로는 테스트 요구 사항을 나열하고 있습니다. 노트 15의 B 부분에는 다음이 명시되어 있습니다:

• 현재 IPC-TM-650 2.4.22 개정판에 따른 테스트

IPC-TM-650 2.4.22는 베어 보드가 준수해야 하는 구체적인 테스트 방법입니다. 이것은 솔더링 및 조립 중에 구성 요소가 기울어지지 않도록 보장하기 위한 표준 요구 사항입니다.

이 섹션에는 다른 테스트 요구 사항이 나열될 수 있습니다. 이러한 요구 사항에는 낙하 또는 층간 분리 테스트, 진동 테스트(PCBA에서 일반적으로 사용됨), 산화 테스트, 온도 순환 테스트 또는 최종 애플리케이션에서 중요하다고 판단하는 기타 테스트가 포함될 수 있습니다. 테스트에 필요한 방법론을 IPC 표준 또는 다른 산업 표준이 명시하는 경우, 해당 표준과 보드가 충족해야 하는 사양이 함께 나열되어야 합니다. 이는 IPC 표준에서 명시된 것을 넘어 특정 안전성 또는 신뢰성 요구 사항이 있는 군사-항공 보드에서 흔히 볼 수 있습니다. 이것이 취미 프로젝트거나 일회성 프로토타입 제작인 경우, 제조업체들 사이에서 표준 성능 요구 사항인 평탄도를 넘어서 특별히 명시할 필요는 일반적으로 없습니다.

이 이미지는 완성된 보드에서 진동 테스트를 위해 사용되는 테스트 픽스처를 보여줍니다.

노트 16: PCB 재료

이전 블로그 게시물에서 재료의 중요성과 재료를 지정하는 방법을 살펴보았습니다. 이 섹션에서는 재료의 가장 중요한 요구 사항을 명시해야 합니다. 위의 예에서의 난연성 등급은 FR4 기판이 무엇인지 정의하는 데 사용되는 표준 NEMA 등급입니다. 다른 주석(예에서의 B 부분)은 유리 전이 온도(Tg) 값입니다. 보드의 예상 운영 온도가 높을수록 기판에 필요한 Tg 값이 높아져 PCBA가 열 순환을 견딜 수 있도록 합니다. 이 섹션에서는 유전 상수 요구 사항을 명시해서는 안 되며, 그 내용은 임피던스 섹션에서 다룹니다.

노트 17: 등록 허용 오차

보드의 등록 수준은 PCB의 층 사이의 수평 불일치를 의미합니다. PCB가 압축될 때, 층의 측면 정렬에서 일반적으로 몇 밀리미터 미만의 작은 변화가 있을 것입니다. 이 숫자를 0 밀리미터로 만들 수는 없지만, 제조업체는 일반적으로 드릴링 및 도금 비아를 할 때 등록 불일치에 대해 너무 걱정하지 않아도 될 정도로 충분히 가까워집니다. 낮은 불일치는 관통 홀 비아에 배치된 모든 패드가 비아 배럴과 강한 연결을 만들 수 있도록 보장합니다.

IPC Class 3 설계에서는 미스레지스트레이션과 브레이크아웃이 발생할 경우 비아에 강한 연결을 보장하기 위해 티어드롭을 추가해야 할 수 있습니다. 이 신뢰성 수준으로 설계한다면 PCB 라우팅 도구가 티어드롭을 적용할 수 있는지 확인하세요.

노트 19: 임피던스

임피던스는 PCB 재료 요구 사항과 밀접하게 관련되어 있어 까다로울 수 있습니다. 노트 16에서 Tg와 난연성을 지정하고자 하는 이유는 이러한 값이 다양한 재료에 적용될 수 있기 때문입니다. 그러나, 해당되는 모든 재료가 정확한 임피던스를 제공하는 것은 아니므로, 지정하는 임피던스는 스택업에 맞는 몇몇 특정 재료에서만 가능할 수 있습니다.

설계에서 임피던스 요구 사항을 설정하는 몇 가지 방법이 있습니다:

폭과 간격 지정: 예제에서 제가 한 것처럼, 다른 레이어의 단일 트레이스나 차동 쌍에 필요한 임피던스 값을 지정할 수 있으며, 필요한 폭도 지정할 수 있습니다. 모든 제조업체가 이러한 목표를 달성하기 위해 재료를 선택할 수 있거나 할 의향이 있는 것은 아니며, 일부 제조업체는 목표를 달성하기 위해 라미네이트를 혼합하고 매치하기에 충분한 재료를 보유하고 있지 않아 다른 곳으로 가야 하거나 추가 비용을 지불해야 할 수도 있습니다.

제작업체의 스택업 사용하기: 더 나은 방법은 제작업체에 연락하여 귀하의 레이어 수에 대한 표준 스택업을 받고, 제어된 임피던스를 보장하기 위해 귀하의 보드에 대한 트레이스 폭/쌍 간격 값을 사용하는 것입니다. 이 방법을 사용하면 설계한 대로 보드를 제작할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 이렇게 할 필요는 없지만, 레이어 수를 늘릴 때 임피던스 요구 사항을 충족하기 위해 필요한 재설계의 범위가 더 커지므로, 설계를 시작하기 전에 이 정보를 요청하는 것이 최선입니다.

다양한 레이어에서 명시해야 할 여러 요구 사항이 있는 경우, PCB 제작 도면에 각 레이어의 폭과 기준 평면 정보를 포함하는 임피던스 테이블을 생성할 수 있습니다. 그런 다음 "SEE IMPEDANCE TABLE FOR WIDTH AND TOLERANCE REQUIREMENTS" (또는 비슷한 내용을 작성)라는 텍스트를 포함할 수 있습니다.

임피던스 테이블 예시. [출처: PCB Universe]

PCB 제작 노트를 어디에 두어야 할까요

제작 도면에는 DWG/DXF 파일이나 PDF 파일과 같은 형식으로 주석을 추가해야 합니다. 보드 제작 도면, 드릴 테이블, 임피던스 테이블, 스택업 도면이 모두 같은 페이지에 있을 수 있으며, 공간이 있다면 이 페이지에 주석을 추가할 수 있습니다. 드릴 도면, 스택업 도면, 드릴 테이블 및 주석을 한 페이지에 배치하고, 다른 페이지에는 Gerber 레이어를 배치하는 것이 일반적입니다.

또 다른 인기 있는 옵션은 PCB 레이아웃에 직접 넣는 것으로, 기본적으로 PCB 레이아웃을 큰 PCB 제작 도면으로 전환하는 것입니다. PCB 레이아웃에서 String 객체를 사용하고 제작 주석을 직접 붙여넣으십시오. 이것들은 기계적 레이어에 배치되어 Gerber로 내보낼 수 있으며(드릴 드로잉 레이어에 배치할 수 있음), 프로젝트 파일을 가진 누구나 레이아웃 바로 옆에서 제작 주석을 직접 볼 수 있습니다.

성공을 보장하기 위해 조기에 제작업체에 연락하세요

새로운 보드를 제작할 때 따라야 할 최고의 경로는 조기에 제조업체에 연락하여 PCB 제작 노트에 포함해야 할 내용이 무엇인지 알아보는 것입니다. 이 데이터를 조기에 얻을 수 있다면, 제작 도면과 함께 PCB 제작 노트에 포함시킬 수 있습니다. 이 문서는 프로젝트의 설계 데이터를 위한 중앙 저장소가 될 것이므로, 미래에 다시 생산할 계획이 있다면 설계에 대한 철저한 제작 노트를 유지하는 것이 좋습니다. 문서화를 유지하는 것은 더 큰 조직에서 일하려는 개별 디자이너들에게도 좋으며, 여기서 문서화는 훨씬 더 중요하며 매우 철저해야 합니다.

PCB 제작 노트를 준비하기 전에, CircuitMaker와 같은 고품질이며 사용하기 쉬운 소프트웨어로 PCB 레이아웃을 생성해야 합니다. 사용자는 쉽게 새 프로젝트를 생성하고 제조로의 원활한 전환을 할 수 있습니다. 모든 CircuitMaker 사용자는 또한 Altium 365 플랫폼에서 개인 작업 공간에 접근할 수 있으며, 여기에서 설계 데이터를 클라우드에 업로드하고 저장하고, 안전한 플랫폼에서 웹 브라우저를 통해 프로젝트를 쉽게 볼 수 있습니다.