PCB 조립 출력물

PCB 설계를 완료하면 일반적으로 그 다음 목적은 이를 제조하고 조립하는 것입니다. 설계자는 프로젝트와 함께 PCB 조립 출력물을 준비하여 제조업체에 제공할 책임이 있습니다. 제조업체는 이러한 출력물을 사용해 부품을 조달하고, 조립 공정을 계획하며, 최종 검사를 수행합니다. 조립 요구사항은 상세하게 작성되어야 하며, 조립업체가 PCBA 제작을 완료하는 데 필요한 포괄적인 정보를 제공해야 합니다.

조립 단계에 들어가기 전에, 보드는 반드시 최선의 DFA 관행이 반영되도록 설계되어야 합니다. 그렇지 않고 조립업체의 검토 전에 PCB가 먼저 제작되면, PCB를 폐기해야 할 위험이 있습니다. 폐기가 발생하는 이유는 다양하지만, PCB 설계에 적합한 ECAD 소프트웨어를 사용하면 설계자가 가장 흔한 조립 실수 중 일부를 피하는 데 도움이 됩니다.

PCB 조립 출력물 목록

가장 기본적인 수준에서 두 가지 표준 PCB 조립 출력 파일은 BOM과 pick-and-place 파일입니다. BOM은 PCB의 각 참조 설계자에 어떤 부품이 대응되는지를 지정하는 구매 문서이며, pick-and-place 파일은 각 참조 설계자가 납땜을 위해 어디에 배치되어야 하는지를 나타냅니다. 이 두 파일과 PCB에 대한 간단한 설명, 또는 설명이 전혀 없더라도 제조업체는 PCBA를 완전히 조립할 수 있습니다.

전문가와 기업은 일반적으로 세 번째 표준 설계 출력물인 조립도를 만듭니다. 조립도에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• PCB 외형 및 보드 치수
• 상면 및 하면 부품 외곽선
• 부품 참조 설계자
• 부품 극성 및 방향 표시
• 집적회로 및 커넥터의 1번 핀 표시
• 기계 하드웨어 및 장착 위치
• 고밀도 또는 복잡한 영역의 상세 보기
• 조립 노트, 콜아웃 및 특수 제조 지침
• 리비전 정보, 도면 번호 및 타이틀 블록 정보

조립 노트는 PCB 레이아웃, BOM 또는 pick-and-place 데이터만으로는 명확하지 않을 수 있는 요구사항을 정의하므로 중요합니다. 이러한 노트에는 RoHS 준수, 해당 IPC 표준 준수, 특정 솔더 합금 또는 솔더 페이스트 유형의 사용, 세정 요구사항, 검사 기준, 그리고 언더필, 컨포멀 코팅, 스테이킹 또는 접착제 도포와 같은 특수 공정을 지정할 수 있습니다. 명확한 조립 노트는 해석의 여지를 줄이고, 완성된 PCBA가 설계자의 기계적, 전기적 및 규제 요구사항을 충족하도록 돕습니다.

많은 신규 설계자는 CAD 소프트웨어가 이 과정을 자동화하는 데 도움을 주지 않기 때문에 조립도를 만들지 않습니다. OrCAD 및 Xpedition 같은 일부 엔터프라이즈 소프트웨어조차도 조립도를 자동으로 생성하는 기능이 없습니다. 이러한 플랫폼은 이 기본 작업을 수행하기 위해 별도 라이선스가 필요한 다른 소프트웨어에 의존할 수 있습니다.
Altium Designer는 다릅니다. Draftsman 도구가 포함되어 있어 설계자가 몇 분 안에 고품질 조립도를 자동으로 생성할 수 있기 때문입니다. 사용자는 조립도 형식을 완전히 제어할 수 있도록 사용자 정의 템플릿과 시트 크기를 만들 수 있습니다. 또한 BOM 삽입, 노트 및 콜아웃 추가, 프로젝트 파라미터 삽입을 통한 즉각적인 도면 업데이트와 같은 추가 기능도 조립도에 배치할 수 있습니다.

이 도구를 사용해 fabrication 도면이나 조립도를 생성하는 방식이 마음에 들지 않더라도, PCB 레이아웃 파일 내부에서 이러한 도면을 만드는 방법은 여전히 있습니다. 일반적인 방법 중 하나는 PCB 레이아웃의 mechanical layer를 사용해 fabrication 및 조립도 요소를 수작업으로 그리는 것입니다. 이렇게 하면 PCB 레이아웃에 대한 업데이트가 조립도에도 즉시 반영됩니다. 조립도를 출력하려면 다음 레이어들을 DXF 파일 또는 PDF 출력으로 컴파일해야 합니다:

• 타이틀 블록 및 조립 노트가 포함된 mechanical layer
• PCB 외형 레이어
• 상면 및 하면 paste mask 레이어
• 상면 및 하면 조립 레이어
• 필오프 가능 마스크, 컨포멀 코팅, 접착제 위치 및 기타 특수 조립 요구사항을 보여주는 추가 mechanical layer

또한 3D 도면에서 생성된 PCB의 아이소메트릭 뷰를 포함하는 것도 일반적입니다. 그러나 mechanical layer와 PCB 레이아웃 도구는 일반적으로 아이소메트릭 뷰를 생성할 수 없으므로, PCBA의 3D 모델로부터 외부 MCAD 애플리케이션에서 생성해야 합니다. 이 뷰는 보통 MCAD 애플리케이션에서 DXF 파일로 내보낸 후, mechanical layer 상의 PCB 레이아웃 파일로 다시 가져옵니다. 하지만 Altium Draftsman은 MCAD 애플리케이션으로 내보낼 필요 없이 PCB 문서 파일에서 직접 아이소메트릭 뷰를 생성할 수 있습니다.

지능형 PCB 설계 출력물

조립용 PCB 설계 출력물을 생성하는 또 다른 방법은 지능형 출력 형식을 사용하는 것입니다. 이러한 파일 형식은 ODB++ 및 IPC-2581입니다.

지능형 PCB 설계 출력물이 fabrication 및 assembly 측면에서 객관적으로 더 우수하더라도, 여전히 Gerber files만큼 자주 사용되지는 않습니다. Gerber는 여전히 fabrication 데이터의 사실상 표준으로 남아 있으므로, 설계자는 assembly를 위해 BOM과 pick-and-place 데이터도 함께 출력해야 합니다. 가능한 가장 폭넓은 PCB 조립 옵션을 확보하려면, 세 가지 표준 PCB 설계 출력 패키지를 모두 지원하는 Altium Designer와 같은 PCB 설계 소프트웨어를 사용하십시오.

성공적인 DFA는 PCB 조립 결함을 방지합니다

PCB 프로토타입을 조립할 때는 공급업체의 서비스 수준에 일반적으로 필요 시 PCB 재작업을 감안한 충분한 여유가 포함됩니다. 그러나 생산량이 증가할수록 결함을 방지하고 필요한 재작업을 피하는 것이 비용 관리의 핵심 요소가 됩니다. 이 단계에서는 DFA 관행이 더욱 중요해지며, 이는 PCB 레이아웃과 PCB 라이브러리에서 이루어지는 기본적인 설계 관행과 관련이 있습니다.

높은 수율의 PCB 조립을 위해 DFA 관행을 성공적으로 구현하려면, 설계자는 다음과 같이 ECAD 소프트웨어와 조립업체의 정보를 활용해야 합니다:

• PCB 부품 footprint 설계
• 조립 제약조건을 PCB 설계 규칙
• 으로 정의조립 검토에서 PCB 검토

DFA에서의 PCB Footprint 설계

Footprint 형상은 부품 수준에서 DFA의 성패를 가르는 핵심 요소입니다. 조립업체의 공정 역량과 맞지 않는 footprint는 나머지 레이아웃이 아무리 잘 수행되었더라도 결함 위험을 초래합니다. 패드 치수, 코트야드 간격, 솔더 마스크 개구부, 랜드 패턴 형상은 모두 배치 정확도, 솔더 접합 형성, 리플로우 후 검사 접근성에 직접적인 영향을 줍니다.

표준 SMD 패키지의 경우 IPC-7351이 기준선을 제공하지만, 웨이브, 리플로우 또는 선택 납땜과 같은 조립업체의 구체적인 공정에 따라 어떤 랜드 패턴 변형이 적합한지가 결정됩니다. 예를 들어 조립업체가 고밀도 프로파일로 작업하는데 nominal 또는 most-courtyard 랜드 패턴을 사용하는 것은 브리징이나 heel fillet 부족을 초래하는 일반적인 불일치 사례입니다.

이 footprint는 중앙 패드 납땜 시 솔더 위킹과 납땜 중 부품 이동을 방지하기 위해 최선의 DFA 납땜 관행을 구현하도록 설계되었습니다.

DFA를 위한 PCB 설계 규칙

일관된 DFA를 보장하려면 수동 검사가 아니라 자동화된 설계 규칙을 통해 지침을 강제해야 합니다. 부품 간격, paste aperture 비율, 공차와 같은 구체적인 제약값은 PCB 조립업체로부터 직접 확보하십시오. 특히 미세 피치 부품의 경우 일반적인 IPC 기본값은 조립업체의 역량과 맞지 않을 수 있으므로 이에 의존하지 마십시오.

조립 결함을 방지하기 위해 조립업체가 제공한 제약조건을 PCB 소프트웨어의 설계 규칙 시스템에 직접 적용하십시오. 여기에는 부품 코트야드 간격, paste mask 확장, 솔더 마스크 정렬에 대한 규칙 정의가 포함되며, 이를 통해 설계 규칙 검사가 제작 전에 잠재적인 문제를 포착할 수 있습니다.

• 조립업체의 역량 문서에서 가져온 최소 부품 간 코트야드 간격
• 패드 유형별 솔더 마스크 확장
• , SMD와 NSMD 패드 정의를 구분
• 안정적인 페이스트 방출을 위한 paste aperture 면적비 최소값(일반적으로 0.66 이상)
• 보드 가장자리 및 툴링 홀 근처의 pick-and-place keepout 경계열 패드 패턴에 대한 via-in-pad 규칙, 텐팅 또는 필링 요구사항 포함

Altium Designer 내부에서는 이러한 제약조건 중 어느 것이든 PCB Design Rules and Constraints Editor 또는 최신 Constraint Manager를 사용하여 구현할 수 있습니다. Cadence OrCAD/Allegro 및 Siemens PADS/Xpedition 같은 플랫폼 사용자들은 Constraint Manager 인터페이스에 더 익숙할 것이며, 이는 Altium Designer의 더욱 강력한 설계 인터페이스로 전환하는 데 도움이 됩니다.

PCB 조립 검토

위에 나열된 요소들은 주로 PCB 레이아웃 단계에서 구현되고 조립 단계에서 물리적으로 실현됩니다. 안타깝게도 제작 전에 조립 검토를 받지 않으면, DFA 역량과 완전히 부합하지 않는 최적화되지 않은 PCB가 제작될 가능성이 있습니다. 대형 케이스 SMD 부품이나 큰 스루홀을 사용하는 단순한 보드에서는 이것이 문제가 아닐 수 있습니다. 그러나 고밀도 PCB, HDI PCBs, 또는 플렉스/리지드-플렉스 PCB에서는 조립업체 제약조건을 따르지 않으면 PCB 조립 결함으로 이어질 가능성이 높습니다.

이러한 이유로 설계자는 제작 데이터를 PCB 조립업체에 보내 검토를 받는 것을 고려해야 합니다. 이를 통해 결함으로 이어질 단순한 설계 문제를 식별할 수 있고, bare board가 제작되기 전에 수정할 수 있습니다. 특히 대량 생산 시 이러한 과정을 거치지 않으면 결함, 재작업, 심지어 PCB 폐기까지도 각오해야 합니다.

포괄적인 제조 패키지의 일부로서 PCB 조립 출력물에 대해 더 알아보려면 아래 영상을 시청하십시오.

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자주 묻는 질문

PCB 조립에는 어떤 파일이 필요합니까?

최소한의 PCB 조립 패키지에는 BOM(자재 명세서)과 픽앤플레이스 파일이 포함됩니다. 전문적인 제조 패키지에는 부품 위치, 방향 표시, 기계적 세부 정보, 리비전 정보, 조립 메모가 포함된 조립 도면도 함께 포함되어야 합니다.

PCB 조립 도면에는 어떤 정보가 포함되어야 합니까?

PCB 조립 도면에는 보드 외형, 치수, 부품 외곽선, 참조 설계자, 극성 표시, 1번 핀 표시, 장착 하드웨어, 상세 뷰가 표시되어야 합니다. 또한 조립 메모, 특수 공정 요구사항, 도면 번호, 리비전 정보도 포함해야 합니다.

Altium Designer에서 PCB 조립 도면은 어떻게 작성합니까?

Altium Designer에서는 설계자가 Draftsman을 사용해 PCB 문서에서 조립 뷰를 자동으로 생성할 수 있습니다. Draftsman은 사용자 정의 템플릿, BOM 테이블, 메모, 콜아웃, 프로젝트 파라미터, 등각 보드 뷰도 지원합니다.

ODB++와 IPC-2581의 차이점은 무엇입니까?

ODB++는 독점형 지능형 PCB 데이터 포맷인 반면, IPC-2581은 구조화된 XML 기반의 개방형 벤더 중립 IPC 표준입니다. 두 형식 모두 제작, 조립, 부품, 연결성, 스택업, 테스트, 검사 데이터를 하나의 제조 패키지로 통합할 수 있습니다.