PCB 설계 검토 체크리스트

저는 여러 회사와 조직에서 근무하면서 PCB 설계를 생산에 승인하고 검토하는 절차가 매우 다양했음을 경험했습니다. 작은 회사들에서는 보드를 빠르게 살펴보며 눈에 띄게 명백한 실수가 있는지 확인하고, 검토자가 기억한다면 설계 규칙 검사 보고서를 실행하는 정도였습니다. 심지어 큰 조직에서도 절차와 일관성이 뚜렷이 부족했는데, 이는 단순히 작업 속도와 관련 직원 모두의 업무량으로 인해 절차를 만들 시간이 결코 충분하지 않았기 때문입니다.

우리 모두는 제작이나 프로토타이핑으로 진행하기 전에 보드에서 문제를 확인하는 것이 얼마나 중요한지 알고 있습니다. 설계에 얼마나 많은 노력을 들였든, 불가피하게 무언가는 빠져나갈 수 있습니다. 설계 파일을 보내기 전에 확인해야 할 항목 목록이 충분히 강력하지 않다면, 그러한 문제들이 여전히 보드 제조업체나 조립업체에게 눈에 띄지 않게 전달될 수 있습니다.

우리가 항상 높은 업무량과 일을 완수하기 위한 압박 속에서 일하고 있기 때문에, 위에서 언급한 것처럼 회로 기판 디자인을 검토하기 위한 절차나 과정을 만들 시간을 찾기 어려울 수 있습니다. 그래서 이 글에서는 회로 기판 디자인을 검토하지 않는 것의 해악에 대해 이야기하는 대신, 각 회로 기판 디자인을 검토하기 위해 적응하거나 직접 사용할 수 있는 광범위한 PCB 체크리스트를 제공함으로써 여러분의 생활을 더 쉽게 만들려고 합니다. 여러분의 회로 기판과 그 위에 사용된 기술에 따라, 이 목록의 일부 항목은 관련이 없을 수도 있고, 누락된 항목이 있을 수도 있습니다. 이 목록은 상당히 광범위하지만, 여러분 자신의 과정을 위한 출발점으로 의도되었기 때문에, 완전히 포괄적이지는 않습니다. 이 목록을 읽으면서 생각나는 항목을 몇 분 안에 추가하기만 하면 되므로, 처음부터 자신만의 PCB 품질 체크리스트를 만드는 데 몇 시간이 걸리는 대신, hopefully 여러분을 도울 수 있기를 바랍니다. 몇몇 항목은 중요하기 때문에 여러 카테고리에서 다른 표현으로 반복됩니다. 여러분의 PCB 디자인 제조 검토의 각 단계는 어떤 특정 PCB 디자인 체크리스트 항목에 대해 논의하는 동안 다른 고려사항을 적용할 수 있습니다.

저는 목록에 있는 모든 항목을 자세히 설명하지 않을 것입니다. 만약 항목들이 여러분의 제품/보드와 관련이 있다면, PCB 체크리스트 항목의 의미를 이해하거나 이해를 돕기 위해 일부 연구를 할 의향이 있기를 바랍니다. 목록의 많은 항목들은 이 블로그에 관련 기사와 함께 있으며, 저 자신과 다른 업계 전문가들에 의해 작성되었습니다.

PCB 디자인 검토를 위해 보드를 제출하기 전에

• 연결되지 않은 네트를 확인하세요
• 모든 폴리곤을 다시 채우세요
• 보드에 완전한 실크스크린이 포함되어 있는지 확인하세요, 여기에는 다음이 포함됩니다:
  • 회사 로고
  • 제품 로고
  • 저작권 고지
  • 경고/위험 라벨 및 아이콘
  • 커넥터가 표시되어 있고, 관련된 경우 핀아웃이 명시되어 있습니다
  • 바코드, 일련번호, 날짜 및 QA/테스트 체크마크를 위한 빈 영역이 있는 QA/테스트 블록
  • 보드 이름, 인쇄 날짜, 그리고 리비전 번호
  • 실크스크린에 지정자가 있다면, 다음을 확인하세요:
    • 각 지정자가 관련 구성 요소를 명확하게 식별하고 가까운 곳에 있는지 확인하세요
    • 모든 지정자가 하나 또는 두 가지 방향으로만 있습니다
    • 제작 과정 후에도 텍스트 크기와 폰트가 읽을 수 있을 정도로 남아 있는지 확인하세요
  • IC는 핀 1번이 명확하게 표시되어 있습니다. 즉, 핀 1번 마커는 다른 구성 요소 아래에 위치하지 않습니다
• 스키마틱에서 PCB를 업데이트하여 스키마틱과 보드가 동기화되도록 합니다
• 디자인 규칙 보고서가 오류 없이 통과되는지 확인합니다
  • 단 하나의 핀만 있는 네트를 잡을 수 있는 디자인 규칙이 있는지 확인합니다
• 보드 제작업체로 갈 기계 레이어에 보드 윤곽이 있는지 확인합니다
• 조립을 위한 피델리티가 있으며 다음 기준을 충족합니다:
  • 최소한 세 개의 보드 레벨 피델리티가 포함되어 있습니다
  • 매우 미세한 피치 구성 요소를 가로질러 대각선으로 마주 보는 두 개의 피델리티가 있습니다
• 선택한 와셔와 나사 머리에 충분한 여유 공간이 있는지 확인합니다
• 인클로저 모델이 있다면, 인클로저와 구성 요소 사이에 간섭이 없도록 보드와 대조하여 테스트되었습니다
  • 모든 구성 요소(기계적 항목 포함)는 정확한 3D 모델을 가지고 있습니다

동료에게 디자인 검토 체크리스트를 위해 보내기 전에, 귀하의 보드는 생산 준비가 완전히 되어 있어야 합니다. 이는 그들의 노력이 무익하지 않도록 하기 위함입니다.

PCB 레이아웃에는 필요한 모든 표시가 완료되어야 하며, 여기에 표시된 대로 장착 구멍과 피델리티도 표시되어야 합니다. 이 이미지에서 실크스크린 오류를 찾을 수 있나요?

레이어

• 레이어 스택과 기판 높이가 제조업체의 사양을 충족하는지 확인하세요(또는 제조업체가 귀하의 사양을 충족할 수 있는지 확인하세요)
• 모든 레이어의 구리 두께가 목표 제조업체의 사양과 일치하는지 확인하세요(또는 필요한 구리 두께에 대한 호출이 문서 레이어에 있는지 확인하세요)
• 적어도 하나의 연속되고 끊어지지 않은 접지면이 있는지 확인하세요
• 보드에 제어 임피던스 네트가 있는 경우, 레이어 스택과 설계 규칙 모두에서 올바르게 설정되었는지 확인하세요
• 모든 킵아웃 트랙이 보드 형태와 일치하는지 확인하세요
  • 네트가 밀링된 영역을 넘지 않도록 킵아웃 장벽으로 사용되는 보드 컷아웃이나 슬롯이 있는지 확인하세요

전면 엔지니어링 사양의 일부로 생성된 PCB 스택업 테이블은 PCB 편집기의 데이터와 시각적 비교를 제공하기 때문에 여기서 유용할 수 있습니다. 제조업체나 제조사가 제공하는 테이블이 최고의 자원입니다. 아래에 표시된 예와 같습니다.

PCB 설계 검토에서 비교를 위한 예시 스택업 테이블. Zach Peterson/TTM에서 제공한 이미지.

신호 경로

• 커넥터 근처에 충분한 전류 용량을 가진 비아가 접지면에 있도록 합니다. 그리고 전압/반환 싱크
• 필요하거나 관련이 있다면, 전압 평면과 영역이 현재 요구 사항에 맞는 충분한 연결 비아를 가지고 있는지 확인합니다
• 참조 평면으로의 트랙이 현재 요구 사항에 맞게 충분히 넓은지 확인합니다
• 트레이스의 전류 용량에 맞는 충분한 양의 비아가 있는지 확인합니다
• 모든 전류를 운반하는 네트의 최소 트랙 폭이 충분한지 확인합니다. 디자인 규칙이 필요한지 고려하세요
• 모든 접지 핀이 접지면으로 비아를 가지고 있는지 확인합니다
• 신호 트레이스의 한 신호 레이어 내에 연속적인 접지면이 있는지 확인합니다
• 어떤 제어된 임피던스 트레이스가 올바른 네트 규칙과 임피던스 프로파일을 가지고 있는지 확인합니다
• 차동 쌍 트랙이 가능한 한 가까이 있도록 확인합니다
• 차동 쌍 트랙 길이가 일치하는지 확인합니다
• 모든 고속 신호가 길이가 일치하는지 확인합니다, 특히 다음을 포함하여:
  • DDR
  • PCIe
  • 이더넷
  • LVDS
  • HDMI
  • USB3+
  • MIPI
• 신호 트레이스가 길이에 따라 일정한 임피던스를 가지고 있는지 확인하세요. 트레이스가 레이어를 변경하는 경우, 그 임피던스는 동일해야 합니다
• 신호의 상승 또는 하강 시간의 1/6보다 긴 트레이스가 시뮬레이션되었는지 확인하세요:
  • 링잉이나 오버슈트를 방지하기 위해 종단 저항이나 다른 종단이 존재하는지 확인하세요
• 종단 저항이 관련 위치에 있는지 확인하세요
• 크로스토크에 대해 시뮬레이션된 다른 트레이스와 밀착하여 긴 트레이스가 있는지 확인하세요
• 모든 고속 트레이스가 연속적인 접지면 위를 지나가는지 확인하세요
• 민감한 네트워크가 소음이 많은 구성 요소 아래로 지나가지 않도록 하세요
• 커플링 커패시터의 비아가 공유되지 않았는지 확인하세요
  • 각 커플링 커패시터는 VCC와 GND를 위해 참조 평면으로 직접 연결하는 자체 비아가 필요합니다

xSignals 패키지에는 PCB 레이아웃이 완료된 후, 하지만 엔지니어링 팀에 의한 더 엄격한 수동 검토 전에 많은 이러한 검사를 자동화할 수 있는 기능이 포함되어 있습니다.

반환 경로 위반 xSignals에서 강조 표시됩니다. 이를 무시하거나 라우팅의 일부를 다시 수행하여 이를 제거할 수 있습니다.

구성 요소

• 모든 관통 홀 패드가 납땜될 예정이라면 도금 처리되어 있는지 확인하세요
• 다음 항목에 대해 충분한 여유 공간이 있는지 확인하세요:
  • 생산 시 픽 앤 플레이스 헤드를 위해
  • 프로토타입의 수작업 조립을 위해
  • 재작업이 필요한 경우 납땜 펜 팁 접근을 위해
• 바이패스 캐패시터가 IC 전원 핀에 가능한 가까이 배치되었는지 확인하세요 (15mm 이하)
• 크리스탈/오실레이터 클록 소스가 IC 클록 핀에 가능한 가까이 배치되었는지 확인하세요
• 종단 저항이 신호 소스에 가능한 가까이 배치되었는지 확인하세요
• EMI/RFI 필터링이 출구 지점(보드 가장자리, 커넥터, 쉴드)에 가능한 가까이 배치되었는지 확인하세요
• 포텐쇼미터가 시계 방향으로 돌릴 때 신호/전압이 증가하는지 확인하세요
• 프로그래머블 장치에 접근 가능한 프로그래밍 헤더/패드가 있는지 확인하세요
• 고열량 구성 요소(예: 큰 변압기/인덕터)가 매우 작은 구성 요소 옆에 위치하지 않았는지 확인하세요
• 고속 신호의 짧은 트랙 길이를 우선시하는 구성 요소 배치를 확인하세요
• 고발열 장치의 열 방출을 위해 충분히 큰 구리 면적이 있는지 확인하세요, 여기에는 다음이 포함됩니다:
  • 선형 레귤레이터
  • 스위치 모드 전원 공급 장치(LED 드라이버 포함)
  • 고출력 LED
  • 고주파 게이트 드라이버
  • MOSFET
  • 모터 드라이버
  • 충전기
  • 고속 마이크로프로세서
  • 전력 증폭기

테스팅

• 테스트 패드가 고정 장치를 허용할 수 있을 만큼 보드 가장자리에서 충분히 멀리 있는지 확인하세요
• 테스트 패드가 고속 네트워크에서 스터브/임피던스 불일치를 생성하지 않는지 확인하세요
• 구성 요소가 수동 테스트(예: 오실로스코프 프로브 사용) 또는 자동 테스트(예: 네일 침대 사용)를 위한 테스트 패드 접근을 방해하지 않는지 확인하세요
• 프로토타입의 경우 테스트 패드가 명확하게 표시되어 있는지 확인하세요
• 테스트 또는 검사에 필요한 모든 신호에 테스트 포인트가 있는지 확인하세요
• 테스트 포인트가 보드의 같은 쪽에 위치하도록 확인하세요, 이상적으로는:
  • 네일 침대 고정 장치를 사용한 접근을 위해 보드의 하단
  • 테스트 장비(예: 오실로스코프 프로브)를 사용한 수동 접근을 위해 보드의 상단

테스트포인트는 종종 다른 패드에 너무 가깝거나 보드 가장자리 근처와 같은 불편한 위치에 배치됩니다. 다른 패드 근처에 배치될 때는 프로빙 시 의도치 않은 단락을 일으킬 위험이 있습니다. 보드 가장자리 근처에 배치될 때는 인클로저나 기계적 장착과 간섭할 수 있습니다. 테스트포인트는 종종 배치 사양이 없기 때문에, 설계 검토 중에 이동을 고려하고 대체 위치를 식별하는 것이 좋습니다.

이 키스톤 테스트포인트는 보드 가장자리에 매우 가깝게 배치되며, 그들의 실크스크린 표시는 와이어 납땜을 위한 다른 관통 홀 패드에 매우 가깝게 배치됩니다. 이 테스트포인트들이 여기에 있어야 한다는 특별한 규격이 없다면, PCB 디자인 검토에서 새로운 위치를 식별할 수 있습니다.

보호/EMI/EMC

• 모든 고전압 네트워크에 대해 적절한 크리피지 및 클리어런스 규칙이 설정되어 있는지 확인하세요
• ESD를 위해 별도의 접지 트랙/경로가 필요한지 확인하세요
• 필요할 수 있는 커넥터와 비아 옆에 디커플링 커패시터가 있는지 확인하세요
• TVS 다이오드 또는 다른 ESD 완화 구성 요소 패드가 구성 요소로 가는 트랙과 직렬로 배치되어 있는지 확인하세요(즉, ESD 이벤트는 민감한 장치로 가기 전에 구성 요소 패드를 통과해야 합니다)
• 테스트 포인트나 사용하지 않는 커넥터 핀으로 가는 트랙 스터브/넷 안테나가 없는지 확인하세요
• 고속 신호는 가능한 직접적으로 라우팅되어야 합니다—경치 좋은 경로 없이
• 100mA 이상을 운반하는 트랙은 그 전류에 충분한 크기인지 확인하기 위해 너비가 계산되어야 합니다
  • 보드가 거의 또는 전혀 공기 흐름이 없는 인클로저 내에 장착될 경우, 외부 레이어 대신 내부 레이어에 대한 너비를 계산하거나 시뮬레이션하세요
• 보드 어디에 RF 차폐가 필요한지, 충분한 발자국을 가지고 있는지 확인하세요
• 두 층 보드를 사용하는 경우:
  • 그라운드 루프가 있나요?
  • 각 장치의 반환 전류에 충분한 크기의 그라운드 트랙이 있나요?
  • 모든 고속 트레이스 아래에 끊김 없는 그라운드 푸어가 있나요?
• 여러 개의 그라운드를 가지고 있다면, 단 하나의 지점에서만 연결되도록 하세요

패널

• 컨베이어와 클램핑을 위한 충분한 프레임 영역이 있는지 확인하세요
• 실크스크린에 다음이 포함되어 있는지 확인하세요:
  • QA/테스팅 표시를 위한 공란
  • 인쇄 날짜
  • 기계 이름
  • 회사 이름
  • 패널 바코드
  • 보드 부품 번호 및 리비전
• 패널 피델리티가 있는지 확인하세요
• 원점 식별 표시가 있는지 확인하세요
• 필요한 경우 임피던스/층/기타 테스트 영역이 있는지 확인하세요
• V 스코어/밀링/탭 층이 있고 보드 파일에 없는 경우 보드와 정렬되어 있는지 확인하세요
• 패널이 보드 두께와 밀링(즉, 낮은 유연성/바운스)에 비해 너무 크지 않은지 확인하세요

결론

이 PCB 체크리스트를 사용하거나 이를 바탕으로 만든 자체 체크리스트를 PCB 설계 검토 회의에서 사용한다면, 각 항목을 단순히 체크리스트에서 확인하는 것이 아니라 논의 사항으로 간주하는 것이 좋습니다. 이는 설계가 단지 체크리스트를 완성하는 것이 아니라 제품의 의도를 충족시키는지 확인하는 데 정말 중요할 수 있습니다. 생산 전 검토는 고려할 수 있는 보드의 모든 기술적 문제가 해결되었는지만 확인하는 것 이상이어야 합니다. 또한 기능이 요구 사항을 충족하는지도 확인해야 합니다. 회의 도중에 재평가될 수 있는 설계 의도와 요구 사항을 충족시키기 위해 스키마 변경을 하고 전기 설계를 조정하는 것이 보드를 주문한 다음에야 논의했어야 할 사항을 발견하고 돈을 지출하고 보드가 도착하기를 기다리는 것보다 훨씬 효율적입니다.

오늘 Altium 전문가와 상담하세요 더 알아보거나 전문가 조언을 위한 온디맨드 웨비나에 참여하세요.