최고의 PCB 설계 규칙 시스템으로 보드 오류를 방지하세요

ECAD 소프트웨어는 설계 및 레이아웃 도구에 PCB 설계 규칙과 제약 조건을 적용함으로써 설계자가 규정을 벗어나지 않도록 해줍니다. 새로운 설계를 진행할 때 설계 규칙을 만드는 책임은 PCB 설계자에게 있으며, 최종 목표는 기능성과 제조 가능성을 보장하는 것입니다. 시간이 지나면서 주요 ECAD 소프트웨어 공급업체들은 PCB 설계 규칙을 정의하기 위한 두 가지 형식을 발전시켜 왔습니다. 하나는 카테고리 기반 입력 시스템이고, 다른 하나는 제약 조건을 정의하는 매트릭스 기반 시스템입니다.

어느 형식이든 사용 가능하며 정확히 동일한 결과를 낼 수 있습니다. 카테고리 기반 방식과 제약 기반 방식 중 어떤 설계 규칙 정의 방식을 선택할지는 결국 개인의 선호에 달려 있습니다. 이들 메커니즘 중 어떤 것을 사용하든, PCB 설계 규칙 정의를 완전히 제어하는 데 필요한 유연성을 제공하는 PCB 설계 소프트웨어 패키지를 선택해야 합니다.

PCB 설계 규칙은 어디에서 오는가?

PCB 설계 규칙을 좌우하는 요소는 무엇이며, 왜 이것이 중요할까요? PCB 설계 규칙은 몇 가지 가능한 요구사항을 기준으로 정의됩니다.

• 제조 가능성 제약 조건
• 조립 제약 조건
• 신호 무결성 요구사항
• EMI/EMC 요구사항
• RF 설계를 가능하게 하는 조건으로 정의됨

이는 설계 규칙이 생겨나는 영역의 일부만 보여주는 단면에 불과합니다. 중요한 점은 PCB 설계 규칙이 단순한 전기적 기능만을 기준으로 하지 않는다는 것입니다. 대신 대부분의 PCB 설계 규칙과 제약 조건은 제조 요구사항을 바탕으로 정의됩니다. 보드를 제조할 수 없다면 설계 자체에 의미가 없으므로, 제조를 고려한 설계(DFM) 규칙은 업계 기술 콘텐츠에서 가장 기본적인 PCB 설계 규칙 중 하나입니다.

PCB 설계 규칙과 제약 조건의 비교

일부 PCB 설계 소프트웨어는 “rules”라는 용어를 사용하고, 다른 소프트웨어는 “constraints”라는 용어를 사용합니다. 실제로 설계 규칙과 설계 제약 조건 사이에는 거의 차이가 없습니다. 이 둘의 차이는 단지 소프트웨어 공급업체마다 선택한 용어의 차이일 뿐입니다. 이 두 용어는 ECAD 소프트웨어에서 PCB 설계 규칙을 생성하기 위한 사용자 인터페이스를 설명할 때 특별히 사용됩니다.

이를 염두에 두면, PCB design software 공급업체들은 일반적으로 규칙과 제약 조건의 차이를 다음과 같이 구분합니다.

• 설계 규칙은 일반적으로 카테고리 기반 시스템 내에서 정의되며, 개별 규칙은 계층적 카테고리(예: Routing, Manufacturing, Electrical, Placement) 아래에 구성됩니다. 각 규칙은 어떤 객체나 넷에 적용되는지를 결정하는 범위 정의와 함께 설정되며, 값은 전용 설정 대화상자를 통해 입력됩니다. 또한 더 구체적인 규칙이 일반 기본값을 우선 적용하도록 우선순위를 지정할 수 있습니다.
• 설계 제약 조건은 일반적으로 매트릭스 기반 또는 표 형식 시스템에서 정의되며, 넷 클래스, 레이어 또는 객체 유형이 교차하는 셀에 값을 직접 입력합니다. 이 접근 방식은 모든 제약 값을 하나의 스프레드시트 같은 보기로 제시하므로, 여러 넷 또는 클래스 간의 값을 동시에 비교하기 쉽습니다.

실제로 두 접근 방식 모두 설계 규칙 검사(DRC) 중에 동일한 기하학적 및 전기적 검사를 수행합니다. 차이는 순전히 워크플로우 선호도의 문제입니다. 카테고리 기반 규칙은 세밀한 범위 지정과 우선순위 로직을 제공하는 반면, 매트릭스 기반 제약 조건은 설계 전반에 걸쳐 빠른 시각적 비교와 일괄 편집을 제공합니다.

Altium Designer는 사용자가 설계 및 제조 요구사항을 설계 규칙 또는 설계 제약 조건으로 완전히 지정할 수 있게 해주는 유일한 PCB 설계 소프트웨어 플랫폼이라는 점에서 독보적입니다. 기본 방식은 카테고리 기반의 PCB Rules and Constraints Editor를 사용하는 것으로, 지원되는 모든 설계 규칙 카테고리가 계층 구조로 나열됩니다. 각 규칙은 어떤 객체, 넷 또는 넷 클래스에 적용되는지를 결정하는 범위 정의와 함께 개별적으로 설정됩니다.

Altium Designer의 PCB Rules and Constraints Editor

Altium Designer는 설계 요구사항을 지정하기 위한 매트릭스 기반 접근 방식의 constraint manager도 제공합니다. 이 인터페이스는 모든 설계 제약 조건을 표 형식의 스프레드시트로 표시하므로, Cadence Allegro 및 Mentor Graphics 같은 레거시 플랫폼을 포함한 다른 ECAD 소프트웨어 플랫폼 사용자에게도 즉시 익숙하게 느껴집니다. 매트릭스 보기를 사용하면 설계자는 모든 제약 값을 동시에 확인하고, 넷 클래스 간 설정을 한눈에 비교하며, 개별 규칙 대화상자를 일일이 탐색하지 않고도 일괄 편집을 수행할 수 있습니다.

Altium Designer의 Constraint Manager

어느 접근 방식을 사용하든 설계자는 자신의 설계 사양을 완전히 제어할 수 있으며, 이는 제조 결함으로 이어질 수 있는 보다 단순한 문제를 많이 예방하는 데 도움이 됩니다. 두 접근 방식에서 주요 설계 규칙에 접근할 수 있도록 아래 표에 유용한 참조 지침과 접근 세부 정보를 제공합니다. 이 지침을 따르거나 Altium Documentation을 참조해 자세히 알아보십시오.

PCB 설계 규칙의 유형과 카테고리

새로운 설계에 필요한 주요 설계 규칙은 제품 사양과 회로 기판 제조업체의 역량을 기준으로 결정할 수 있습니다. 일부 설계 규칙 값은 수작업으로 계산해야 할 수 있으며, 이는 다음과 같은 여러 요소를 기반으로 합니다.

• 특정 업계 표준의 권장사항 또는 성능 목표
• PCB 제조업체의 역량 명세서에서 직접 도출
• 장치 인클로저에서 비롯되는 기계적 제약 조건
• 임피던스 또는 트레이스 간 간격과 같은 신호 무결성 제약 조건
• 최소 구리 레일 크기 계산 등에서 도출되는 전력 무결성 요구사항

단순한 설계 규칙 값은 숫자로 입력할 수 있으며, 특히 숫자 매트릭스를 사용하는 제약 조건 관리 방식에서 그렇습니다. 가장 일반적인 예는 구리 패턴, 부품, 기계 요소, 드릴 홀, 슬롯, PCB 에지 사이의 이격 값입니다.

아래 표는 거의 모든 프로젝트에 적용되는 가장 일반적인 PCB 설계 규칙을 요약한 것입니다. 이 규칙들은 여러 카테고리(라우팅, 제조 가능성 등)에 걸쳐 있으며, 새 프로젝트에서 규칙을 정의할 때 유용한 체크리스트가 됩니다.

PCB 설계 규칙 검사(DRC)

PCB 설계 규칙 검사는 PCB의 요소가 설계 규칙과 제약 조건을 준수하는지 확인하기 위해 자동(온라인)으로, 그리고 그룹(배치) 단위로 실행됩니다. 온라인 검사는 PCB 레이아웃을 생성하는 동안 오류를 표시하며, 배치 검사는 PCB의 모든 관련 설계 규칙을 대상으로 실행됩니다.

위반 사항이 보고되면 설계자는 수정이 필요한 위반 사항에 우선순위를 부여해야 하며, 이는 PCB 레이아웃 변경으로 이어집니다. 모든 설계의 목표는 DRC 위반을 0으로 줄이는 것이며, 이를 위해서는 초기 DRC 실행 후 PCB 레이아웃을 어느 정도 수정해야 하는 경우가 많습니다.

DRC 위반을 0으로 줄이는 과정은 해당 오류를 해소하도록 PCB 레이아웃을 신중하게 업데이트하는 작업을 포함하며, 오류가 해결될 때까지 설계에 여러 차례의 작은 조정을 가하는 경우가 많습니다. 대부분의 경우 이러한 오류는 PCB 레이아웃 내 다양한 객체의 위치를 약간 조정하거나, 일부 트레이스를 다시 라우팅하거나, 폴리곤 드로잉을 업데이트하는 것과 관련됩니다. 이 과정이 끝나면 설계자는 프로젝트 시작 시 정의한 제약 조건에 부합하는 완전히 정리된 PCB 레이아웃을 완성하게 됩니다.

DRC 0건 = 결함 0건일까?

이 질문에 대한 답은 분명히 “아니오”입니다.

이는 설계자가 통제할 수 없거나 PCB 레이아웃의 영향을 받지 않는 결함 원인이 많기 때문입니다. 예를 들어, PCB 레이아웃에 DRC가 전혀 없더라도 특정 설계에서는 스택업 설계와 공정 처리가 제조 결함에 영향을 줄 수 있습니다. 설계에 결함이 없도록 보장하려면 PCB 레이아웃을 훨씬 넘어서는 접근이 필요하며, 스택업부터 제조용 마스터 도면 지정에 이르기까지 PCB 설계 전반에 대한 총체적인 이해가 요구됩니다.

PCB 레이아웃을 넘어서는 일반적인 결함 원인에 대해 더 자세히 알아보려면 아래 영상을 시청하세요. 이러한 문제들 중 어떤 것이 PCB 레이아웃에서의 선택과 ECAD 소프트웨어에서 설계 규칙/제약을 정의하는 방식에 의해 영향을 받을 수 있는지 확인해 보세요.

신뢰할 수 있는 전력 전자 장치든 고급 디지털 시스템이든, Altium의 완전한 PCB 설계 기능 세트와 세계적 수준의 CAD 도구를 활용해 보세요. Altium은 업계 최고의 PCB 설계 도구와 고급 설계 팀을 위한 분야 간 협업 기능을 모두 갖춘 세계 최고 수준의 전자 제품 개발 플랫폼을 제공합니다. 지금 바로 Altium의 전문가에게 문의하세요!

자주 묻는 질문

새 PCB 프로젝트에서 PCB 설계 규칙은 어디에서 비롯되나요?

PCB 설계 규칙은 제조 한계, 조립 요구사항, SI/PI 목표, EMI/EMC 요구, RF 제약, 그리고 기구적 요구사항에서 비롯됩니다. 배선 폭, 이격거리, 드릴 크기, 환형 링, 솔더 마스크 확장과 같은 많은 기본 규칙은 제조업체의 공정 역량에서 직접 도출됩니다.

PCB 설계 규칙과 PCB 설계 제약의 차이는 무엇인가요?

차이는 주로 워크플로에 있습니다. 규칙은 보통 카테고리 기반 편집기에서 구성되고, 제약은 일반적으로 표나 매트릭스에 입력됩니다. 둘 다 DRC 중 동일한 레이아웃 요구사항을 적용할 수 있습니다.

카테고리 기반 설계 규칙이 매트릭스 기반 제약보다 더 좋은가요?

아니요. 카테고리 기반 규칙은 세부적인 범위 지정과 우선순위 설정에 더 적합하고, 매트릭스 기반 제약은 비교와 일괄 편집에 더 적합합니다. 최선의 선택은 설계와 설계자의 워크플로에 따라 달라집니다.

PCB 설계 규칙 검사는 실제로 무엇을 검증하나요?

DRC는 레이아웃이 정의된 규칙과 제약을 준수하는지 검증합니다. 이격거리, 폭, 홀 크기, 환형 링, 솔더 마스크, 부품 간격, 고속 배선 위반 등을 찾아낼 수 있습니다.

DRC를 통과하면 PCB에 제조 결함이 전혀 없다는 뜻인가요?

아니요. DRC 통과는 레이아웃이 정의된 규칙을 준수한다는 의미일 뿐입니다. 결함은 여전히 스택업 선택, 제조 편차, 불충분한 문서화, 조립 문제 또는 잘못된 규칙 값 때문에 발생할 수 있습니다.