멀티 보드 프로젝트를 위한 PCB 설계 데이터 관리 팁

프로젝트의 단일 부분만으로도 엄청난 양의 데이터가 생성될 수 있으므로, 멀티보드 PCB 프로젝트에서는 얼마나 많은 데이터가 생성될지 상상해 보세요. 각 PCB는 개별 보드를 제조하기 위해 필요한 표준 PCB 설계 출력물이 필요하며, 각 출력물은 명확하게 이름이 지정되고 표시되어야 합니다. PCB 제조업체는 각 개별 보드의 출력물을 사용하여 보드를 생산하고 조립하며, 이 과정에서 오류를 방지합니다.

PCB 데이터 관리는 개별 PCB의 데이터뿐만 아니라 조립 수준(assembly) 데이터까지 추적할 수 있도록 합니다. 이러한 조립 수준 데이터는 제품 조립자나 내부 조립 팀에서 최종 제품을 제작하는 데 사용되며, 여기에는 케이블링이나 인클로저와 같은 기계적 요소도 포함될 수 있습니다. 이 글에서는 이러한 모든 데이터가 어떻게 구성될 수 있는지 보여드려 프로세스와 워크플로우를 개선하는 데 도움을 드리고자 합니다.

데이터 패키지: 개별 또는 통합?

멀티 PCB를 사용하는 제품은 개별 PCB 데이터뿐만 아니라 제품 또는 조립 수준의 데이터도 보유하게 됩니다. 이러한 데이터 패키지를 어떻게 분류하고 연결해야 할까요?

기업들이 이를 구현하는 방식은 다양합니다. 멀티보드 PCB 설계 도구가 없는 경우, 많은 기업이 PCB 수준과 조립 수준 데이터가 일치하고 일관되도록 복사와 붙여넣기를 많이 사용합니다. 좋은 멀티 PCB 설계 솔루션을 사용하면 단일 조립 내에서 개별 보드를 쉽게 추적할 수 있지만, 전체 조립에는 설계 팀과 기계 엔지니어가 입력해야 하는 추가 정보가 필요합니다.

우리가 생각하는 최적의 데이터 계층 구조는 다음과 같습니다:

위 계층 구조를 기반으로, 각 주요 블록에 대한 개별 데이터 패키지를 개발하거나, 모든 하위 조립품을 포함하는 제품 수준의 데이터 패키지를 생성할 수 있습니다. 어떤 방법을 사용할지는 PCB 설계 도구의 기능과 데이터 패키지를 받아야 하는 대상에 따라 다릅니다. 예를 들어 PCB 제조업체는 개별 보드 데이터 패키지만 필요하고, 내부 조립 팀은 조립 수준 정보만 필요합니다.

이제 계층 구조에 따라 각 영역을 자세히 살펴보겠습니다.

PCB 수준 생산 데이터

멀티보드 프로젝트 내에서 각 PCB는 보드를 제조하기 위해 필요한 표준 PCB 설계 출력물을 가지고 있습니다:

• Gerber, ODB++, 또는 IPC-2581
• Pick and place 파일
• 부품 번호가 포함된 자재 명세서(BOM)
• 드릴 파일
• 제조 및 조립 도면

각 PCB 및 PCBA에는 고유한 부품 번호가 있어야 하며, PCBA 부품 번호는 전체 제품 조립에 어떤 설계 요소가 포함되는지 표시하는 데 중요합니다. PCB를 개별 프로젝트로 나누면 전체 조립 데이터에서 쉽게 참조할 수 있습니다.

멀티보드 프로젝트용 PCB 데이터 패키지는 최종적으로 PDM 플랫폼이나 이상적으로는 PLM 플랫폼에 저장됩니다. PDM/PLM 플랫폼은 제품의 모든 개정 및 검토를 추적하며, 프로젝트의 최신 개정판에 대한 단일 기준점을 제공합니다. 멀티 PCB 제품 데이터를 PDM/PLM에 배치하는 방법에는 두 가지 옵션이 있습니다: 제품의 각 부분에 대해 개별 PLM 항목 생성(옵션 1), 또는 전체 제품에 대해 단일 PLM 항목 생성(옵션 2).

우리는 단일 멀티보드 프로젝트 내에서 각 PCB를 추적하는 것(옵션 2)이 데이터 관리 관점에서 가장 합리적이라고 생각합니다. 제품 데이터 전체를 단일 PLM 항목에 넣고 제품 수준 검토 및 승인을 통해 하위 조립품 전체에 대한 단일 진실 소스를 제공할 수 있습니다. 주요 PLM 시스템과 직접 통합되는 멀티보드 지원 ECAD 소프트웨어는 옵션 2의 구현을 가속화합니다.

그러나 옵션 1이 더 합리적인 경우도 있습니다. 예를 들어, 일부 기업은 다양한 방식으로 결합할 수 있는 모듈형 제품 라인을 만들거나 여러 제품에서 동일한 설계를 재사용합니다. 이러한 경우, PCB1/PCB2 등을 여러 PLM 제품 인스턴스에서 복제하는 것은 합리적이지 않습니다. 대기업에서는 서로 다른 사업부가 멀티보드 프로젝트에서 서로의 설계를 사용할 때도 옵션 2를 적용하면 하위 조립 데이터가 여러 PLM 인스턴스에 복사되어 진실 소스가 분산되고 표준 PLM 워크플로우가 방해받을 수 있습니다.

멀티보드 프로젝트용 PCB 라이브러리

각 PCB에는 라이브러리 부품이 포함되어 있으며, 이는 서로 다른 프로젝트의 일부일 수 있고, 서로 다른 엔지니어링 그룹 또는 회사에서 유지 관리될 수도 있습니다. 멀티보드 시스템의 라이브러리 관리는 다양한 이해관계자와 참여자가 모든 PCB와 부품에 대한 CAD 데이터를 생성하기 때문에 매우 복잡할 수 있습니다. 어떻게 하면 부품 데이터의 정확성을 보장하고 PCB 프로젝트 전반에서 CAD 모델 표준을 적용할 수 있을까요?

복잡한 제품을 구축하는 성공적인 기업은 종종 모든 프로젝트에 사용되는 중앙 집중형 라이브러리를 가지고 있으며, 전담 ECAD 팀이 표준을 강제하고 심볼/풋프린트 변경 사항을 제어합니다. 이러한 모델은 멀티보드 어셈블리 내 각 PCB 데이터로 흐르게 됩니다.

일관성이 부족한 문제는 외부 파트너사 또는 계약업체와 작업할 때 발생할 수 있습니다. 멀티보드 시스템의 일부를 개발하는 외부 회사는 자체 라이브러리 표준과 프로세스를 가지고 있으며, 이는 멀티보드 어셈블리 데이터 패키지에 포함됩니다. 따라서 팀의 PCB 라이브러리가 클라우드 플랫폼을 통해 외부 이해관계자가 접근할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.

제품 조립 수준 데이터

멀티 PCB를 사용하는 대부분의 제품에는 개별 PCB BOM에는 나타나지 않는 추가 부품이 있습니다. 그러나 이러한 부품은 전체 제품 조립을 위해 필요하므로 제품 수준 데이터에 포함되어야 합니다. 이 정보는 저장되어야 하며 멀티보드 시스템 내 개별 PCB와 연결되어야 합니다.

제품에 대한 멀티보드 프로젝트를 정의하지 않는 경우, CAD 도구에서 조립 수준 프로젝트를 생성하고 각 PCBA의 부품을 BOM의 항목으로 지정할 수 있습니다. 또한 개별 PCBA 부품 번호, 참조 지시자, 케이블의 경우 적용되는 부품 번호를 사용하여 PCB 간 연결을 스키매틱에서 정의할 수 있습니다. 맞춤형 와이어 하니스 부품 번호도 문서에 포함되어야 합니다.

제품 수준 BOM은 제품 조립에 포함될 각 PCBA 부품 번호를 지정합니다. 또한 와이어 하니스, 기성 케이블, 인클로저 부품, 가스켓, 와이어-투-보드 커넥터용 크림프 접점 등도 포함됩니다. 이러한 모든 요소는 멀티보드 어셈블리 내 전기 연결을 보여주는 대부분의 스키매틱 다이어그램에 반영됩니다.

멀티보드 조립 도면

멀티보드 설계는 결국 실제 제품으로 제작되어야 합니다. 이를 올바르게 수행하려면 제품 전체에 대한 조립 도면과 멀티보드 시스템의 각 PCB에 대한 개별 조립 도면이 필요합니다. 각 PCB의 조립 도면은 일반적인 형식을 따라야 하며, 조립 주석과 3D 뷰 또는 조립층 렌더링을 포함해야 합니다.

멀티보드 시스템의 조립층 렌더링은 시스템 내 모든 PCB의 배치를 보여야 하며, 각 PCB 부품에 할당된 3D 모델도 포함해야 합니다. 이 도면은 개별 PCB가 조립되고 제품 수준 조립을 위해 전달된 후 전체 시스템을 조립하는 기반으로 사용됩니다.

멀티보드 조립 도면의 또 다른 중요한 역할은 각 보드의 조립 지침을 제공하는 것입니다. 도면과 지침은 PCB 스택을 조립하고 제품 패키징에 PCB를 장착할 기술자에게 전달됩니다.

1. 지침에는 보드가 상호 연결된 스택으로 조립되는 순서가 명시되어야 합니다.
2. 기계 부품이나 고정자는 조립 지침에 상세히 명시되어야 합니다.
3. 제품에 포함된 경우, 인클로저 또는 패키징도 제품 조립 도면에 나와야 합니다.
4. 취급 지침(ESD 안전 취급, 화학물질 노출 방지, 폐기 등)이 지침에 명시되어야 합니다.

조립 지침은 제품 수준 BOM의 부품 번호를 참조해야 하며, PCBA 부품 번호를 포함하여 각 조립 단계에 어떤 부품이 포함되는지 혼동되지 않도록 해야 합니다. 조립 지침은 기계 모델링 프로그램에서 그래픽으로 작성할 수도 있으며, 이를 위해 전기 설계를 MCAD 소프트웨어로 전송하여 그래픽 조립 단계를 보여주는 현실적인 렌더링을 생성해야 합니다.

멀티보드 조립 데이터 패키지 추적 및 릴리스

멀티보드 조립을 제작할 때 개별 데이터 패키지를 PLM 리포지토리에서 가져와 제조업체에 전달해야 합니다. 각 PCB를 다른 제조 시설에 배치하는 것이 일반적이며, 이는 각 PCB의 생산에 필요한 역량과 리드 타임이 다르기 때문입니다. 이를 통해 PCB 구매자는 리드 타임과 비용을 제어할 수 있습니다.

멀티 PCB 제품의 데이터 패키지는 다른 설계와 마찬가지로 처리해야 하며, 데이터 보안과 특정 수신자에게만 정보가 통제되도록 릴리스하는 데 중점을 두어야 합니다. 구매 관리자와 엔지니어링 관리자는 멀티 PCB 데이터 패키지의 특정 부분을 누가 받는지 제어할 수 있어야 합니다.

전기 설계:

• 제조와 조립 데이터를 분리
• 제조 및 조립팀은 스키매틱을 받지 않아야 함
• 제조 및 조립팀은 전체 조립의 3D 모델을 받지 않아야 함
• 제품 수준 패키지를 각 공급업체에 보내지 말고, 개별 PCB 데이터 패키지만 전달

기계/하니스 설계:

• 기계 제조는 전기 데이터를 필요로 하지 않음
• 구매 관리자는 제품 수준 BOM에서 기계 요소를 분리해야 할 수도 있음
• 하니스나 케이블 제조업체는 인터페이스 정보만 필요하며, 전기 스키매틱을 받을 필요 없음

멀티보드 설계의 각 부분이 제작되면 최종 제품을 조립하기 위해 조립 단계로 전달될 수 있습니다. 설계가 다음 버전으로 이동하면 전체 패키지를 디자인 소프트웨어로 다시 가져와 전기 및 기계 업데이트를 수행할 수 있습니다. Altium Develop만이 Altium Designer와 MCAD CoDesigner 유틸리티를 통한 기계 통합으로 이 모든 분야를 통합합니다.

멀티보드 설계 및 조립에 대해 더 알고 싶다면 Altium 문서의 물리적 조립 생성 기능을 확인하세요. 이 도구를 사용하면 PCB 조립용 3D 모델을 생성하고, 이를 MCAD 협업 기능을 활용하여 인클로저 설계에 전달할 수 있습니다. 이를 통해 기계 엔지니어는 SolidWorks와 같은 산업 표준 MCAD 소프트웨어에서 PCB 배열의 조립 초안을 확인하고, 제품 패키징은 PCB의 3D 배치를 기반으로 설계할 수 있습니다.

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