디자인 리뷰의 위험을 헤쳐나가기

디자인 리뷰는 가장 경험이 많은 엔지니어라 할지라도 등골이 오싹하게 만듭니다. 얼마나 많은 시간, 노력, 검사를 투자했더라도 여전히 무언가를 간과했을 수 있다는 두려움이 있습니다. 이 논문은 중요한 구성 요소와 네트를 시각적으로 분리하여 강조하는 몇 가지 간단한 필터링 기법에 대해 다루며... 모두 다음 디자인 리뷰를 조금 덜 스트레스 받게 만들기 위한 노력입니다.

소개

PCB 디자인 리뷰의 연결성을 확보하는 것은 디자인의 가장 중요한 부분 중 하나입니다. 단일 네트가 부적절하게 관리되는 경우 어느 시점에서든 제품에 문제가 발생하여 해결하는 데 많은 비용이 들 수 있습니다. 디자인이 이론적으로 얼마나 좋든, 제품을 다양한 장애물, 예를 들어 구성 요소 배치, 열 사건, 노이즈, 전력의 적절한 디자인 흐름에 대해 테스트하는 것에 크게 의존합니다.

요즘 소프트웨어는 프로토타입과 최종 제품의 생산이 이루어지기 전에 이러한 가능한 문제를 시뮬레이션하는 모든 엔지니어의 최고의 친구입니다. 이것은 문제에 대한 인식을 촉진하고 "처음부터 매력"이라고 불리는 디자인의 성배를 달성할 수 있는 억제 수단입니다.

PCB의 가상 현실

모든 제품은 그것이 어떻게 작동해야 하는지에 대한 개념으로 시작합니다. 대부분의 경우 제품은 아이디어를 현실로 전환하는 회로도 디자인에서 시작합니다. 우리 인체의 각 지점이 우리의 주변 환경과 우리가 살아가는 방식을 변화시키는 일치된 작업을 수행하듯이 말입니다.

PCB 회로도 디자인의 세계에서, 전기적 연결성은 일반적으로 구성 요소 핀 사이에서 전선을 사용하여 회로도 수준에서 시작됩니다. 그러나 이러한 연결을 식별하기 위해서는 출발지에서 종착지까지 쉽게 추적할 수 있도록 이러한 연결을 이름 붙이는 것이 좋은 관행입니다. 넷 라벨은 디자이너가 실제로 전선으로 함께 연결하지 않고도 회로상의 점들을 연결할 수 있게 해주는 인간 친화적 식별자입니다.

설계의 기반이 스키매틱에서 완성되면, 다음 도전은 PCB 레이아웃 환경에서 이를 관리하는 것입니다. 전통적인 소프트웨어는 종종 넷리스트를 PCB 환경으로 내보내므로, 풋프린트나 데칼이 각각의 착륙 패드에 지정된 넷 이름을 획득하게 됩니다. 현대 기술을 사용하면, 수동으로 넷리스트 파일을 내보내는 과정을 제거하고 직접 ECO 프로세스를 사용하여 전송 과정을 자동화함으로써 이 방법이 향상되었습니다.

설계 과정의 각 단계마다 별도의 도구를 사용하는 것은 설계 데이터를 관리하기 매우 어렵게 만듭니다. 각 도구는 전체 설계 퍼즐의 일부를 모델링하는 자체 방식을 가지고 있습니다. 다른 구성 요소 모델, 파일 형식 및 넷리스트를 모두 결합하는 것은 악몽일 수 있습니다. Altium Designer에서의 설계 과정은 다릅니다. 스키매틱을 편집하든, 보드를 레이아웃하든, 심지어 FPGA 설계를 하든, 각 단계에서 단일 통합된 설계 모델과 상호 작용하고 있습니다. Altium Designer의 모든 설계 프로세스 구성 요소는 이 통합된 데이터를 포함하고 있습니다. 이것은 구성 요소가 실제 세계에서 실제로 무엇인지의 완전한 표현입니다. 이 통합된 데이터 모델은 설계의 각 부분을 신속하고 정확하게 동기화하는 것을 용이하게 할 뿐만 아니라, 제조에 출시할 시간이 되었을 때 모든 출력 데이터가 검증되고 일관되며 생산 준비가 되었다는 것을 확신할 수 있음을 의미합니다.

찾기 어려운 바늘

레이아웃에서 구성 요소를 찾는 것은 특히 해당 구성 요소와 연결되어야 하는 다른 구성 요소를 모를 경우 매우 번거롭습니다. Altium은 사용자가 필요한 구성 요소만 표시하도록 보기 필터링 옵션을 쉽게 사용자 정의할 수 있는 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 전체 설계 검토 과정을 쉽게 보고 탐색할 수 있습니다(그림 1).

통합된 데이터 모델을 사용하는 장점은 인쇄 회로 기판 환경에서만 객체를 찾는 것에 제한되지 않는다는 것입니다. 교차 탐색 기능을 사용하면 사용자가 스키매틱에서 구성 요소 그룹을 선택한 다음 PCB 환경에서 해당 풋프린트 카운터파트를 자동으로 선택할 수 있습니다.

그림 1: Altium Designer를 사용하면 설계에서 구성 요소를 쉽고 빠르게 찾을 수 있습니다.

설계가 완성에 가까워질수록, 보드 전체에 구리 트레이스가 지나가면서 발생하는 공간 제약으로 인해 PCB 상의 연결이 더 어려워집니다. 불필요한 정보는 보이지 않게 하거나 마스킹하거나 필터링하는 것이 필수적입니다. RF 설계는 특정 네트워크에 대해 추가적인 주의가 필요하기 때문에 좋은 예입니다. 통신 장치의 일부인 네트를 식별하는 것이 최우선 순위이며 이러한 네트를 필터링하는 것은 제품의 성공과 신뢰성을 결정할 수 있습니다. 디자이너는 어떤 네트가 표시되어야 하는지, 트레이스의 전체 길이가 얼마인지, 다른 패드가 라우팅되지 않은 상태인지에 대한 전체적인 제어권을 가져야 합니다.

그림 2: RF 회로와 같은 네트는 마스킹되고 제어될 수 있습니다.

그림 3: 선택된 RF 네트의 패드가 강조 표시됩니다.

실제 보드 이전의 가상 보드

PCB 디자이너들은 일반적으로 자신의 보드가 생산 후 어떻게 보일지에 대한 아이디어를 얻기 위해 Gerber 파일에 의존합니다. 이는 2D로만 볼 수 있다는 한계가 있습니다. 정말로 보드를 보는 좋은 방법은 내부를 3D로 탐색하여, 그림 4와 같이, 층과 층 사이의 연결을 위한 비아(vias)와 패드를 통해 도체 트레이스의 경로를 볼 수 있습니다.

그림 4: 3D를 사용하면 보드 내부의 도체 경로를 볼 수 있습니다.

솔더 마스크도 보여줄 수 있으며, 그림 5와 같이 적절한 커버리지가 달성되었는지 확인할 수 있습니다. 이는 제작 과정 중 산화를 방지하기 위해 일반적으로 구리 트레이스에 적용되는 얇은 라커 같은 폴리머 층입니다. 이것의 또 다른 용도는 도체 사이에 의도하지 않은 연결을 일으킬 수 있는 솔더 덩어리가 형성되는 것을 방지하는 것입니다. 이를 솔더 브리지라고 합니다.

그림 5: 여기서 파란색으로 볼 수 있는 솔더 마스크.

결론

인쇄 회로 기판 설계는 복잡할 수 있지만, 검색 및 필터 패널의 도움으로 도전을 극복하는 것이 분명히 가능합니다. 이러한 기능을 사용하여, PCB 설계 초보자든 베테랑이든, 앞으로 나아가는 것이 유일한 길입니다. 여기서 여러분의 설계 도구는 설계상의 결함을 최소화하고 환경을 자동화함으로써 생산성을 증가시켜야 합니다.