PCB 제조 전자책

인쇄 회로 기판은 우리 생활에 큰 영향을 미칩니다. TV와 컴퓨터부터 세탁기와 시계에 이르기까지 모든 것에 사용됩니다. PCB 설계자로서, 모든 보드와 그것들이 제공하는 장치를 현실로 만들기 위해 흘린 땀과 눈물을 이해합니다. 어떤 PCB 프로젝트도 시작부터 끝까지 순조롭게 진행되는 경우는 드뭅니다. 그러나, 과정에서 발생할 수 있는 문제를 줄이고 효율성을 높일 수 있는 여러 단계를 진행할 수 있습니다. 프로젝트의 모든 단계에 주의를 기울이고 헌신하는 것이 매우 중요합니다. 이를 통해 디자인이 시간 내에, 예산 내에서, 그리고 바라던 대로 완성될 수 있도록 보장해야 합니다.

PCB 제조 과정과 관련된 주제 및 팁에 대해 논의해 보겠습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다: 

• PCB 제조에서 실크스크린 배치 오류를 방지하는 방법
• 현대 제조 능력을 갖춘 상황에서 PCB의 피델리티 마커 배치가 여전히 필요한가?
• 제조를 위한 PCB 디자인 지침: 중대한 디자인 실수를 피하는 방법
• 제조를 위한 PCB CAD 디자인 지침: 트레이스 라우팅이 솔더 조인트에 미치는 영향
• PCB 제조 중 오픈 회로를 방지하기 위한 PCB 디자인 및 제작 팁
• 구성 요소 배치가 제조 예산을 좌우할 수 있는 방법

PCB 제조에서 실크스크린 배치 오류 방지 방법

1996년 올림픽을 기억한다면, 케리 스트럭의 강력한 마무리를 알고 있을 것입니다. 그녀는 다친 발목으로 두 번째이자 마지막 도약을 완료하여 미국 팀에 금메달을 안겼고, 끝까지 인내하는 것의 중요성을 증명했습니다. 그러나 우리 모두는 프로젝트의 끝에서 긴장을 풀고 방심하는 유혹을 알고 있습니다. 회로 기판 설계에서도 마찬가지입니다. 제작을 위해 디자인을 출시하기 전에 하는 마지막 일 중 하나는 보드의 실크스크린 이미지와 참조 지정자를 조정하는 것입니다. 그러나 대부분의 경우 이 단계는 나머지 디자인만큼 세심하게 수행되지 않습니다. 이로 인해 디자인이 제조업체에 의해 거부되고 수정을 위해 디자이너에게 반환될 수 있습니다. PCB 실크스크린과 관련된 잠재적 문제와 디자이너가 이를 피할 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.

체조 선수처럼 강하게 마무리하세요.

잠재적인 PCB 실크스크린 문제는 무엇일까요?

마지막 실크스크린 조정을 하지 않고 디자인을 보내면 어떤 문제가 발생할 수 있는지 궁금하실 겁니다. 여기 디자인을 보내기 전에 최종 실크스크린 조정을 하지 않을 경우 발생할 수 있는 몇 가지 후과들이 있습니다.

오해의 소지가 있는 구성 요소: 실크스크린이 의도한 구성 요소를 정확하게 표현하지 못하면 디버그나 수정 작업을 하는 기술자들에게 혼란을 줄 수 있습니다. 이는 연관된 구성 요소나 핀 번호, 극성 표시가 잘못된 핀에 있을 때를 포함할 수 있습니다. 보드 기술자들이 캐패시터의 양극을 탐색하다가 극성 표시가 실제로 반대로 되어 있다는 것을 알게 될 때의 당혹감을 상상할 수 있을 것입니다.

읽을 수 없는 실크스크린 텍스트: 실크스크린 텍스트가 읽기 어렵다면, 보드 기술자들이 참조 지정자를 해석하는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 이는 종종 너무 작은 글꼴 크기를 사용하여 읽을 수 없거나 잘못된 선 너비 크기를 사용하기 때문입니다. 너무 좁은 선 너비는 보드에 성공적으로 스크린 인쇄되지 않을 것이며, 너무 큰 선 너비는 팽창하여 마찬가지로 읽을 수 없게 됩니다.

잘못된 구성 요소에 배치된 참조 지정자: 때때로 참조 지정자가 잘못된 구성 요소에 배치됩니다. 이는 구성 요소가 이동되었지만 참조 지정자는 이동되지 않았거나, 설계자의 오류일 수 있습니다. 어떤 경우든, 보드를 테스트하려는 보드 기술자들은 회로도에서 보는 것과 일치하지 않는 구성 요소를 탐색하게 될 것입니다.

조립된 부품에 의해 가려지는 레퍼런스 지정자: 조립된 부품 아래에 실크스크린 레퍼런스 지정자가 위치하는 경우를 많이 보았습니다. 이는 밀집된 디자인에서 피할 수 없는 경우도 있지만, 가능한 한 이런 상황이 발생하지 않도록 최선을 다해야 합니다. 다시 말해, 보드 기술자가 레퍼런스 지정자가 보이지 않을 때 당신의 디자인에서 "C143"을 찾으려고 애쓰는 모습을 상상해 보세요.

금속을 덮거나 구멍으로 들어가는 실크스크린 잉크: 표면 실장 핀이나 도금된 관통 홀과 같은 맨 금속을 덮게 되는실크스크린 잉크는 실제로 보드를 폐기처분하게 만들 수 있습니다. 또한, 다른 실크스크린 요소와 충돌하는 실크스크린 요소나 보드 가장자리를 벗어나는 실크스크린은 아무런 도움이 되지 않습니다.

제조업체와 협력하기

이러한 종류의 오류를 피하는 첫 번째 단계는 회로 기판 제조업체의 실크스크린 디자인 지침을 숙지하는 것입니다. 그들은 최적 및 최소 글꼴 크기와 선 너비에 대한 정보를 제공할 것입니다. 또한, 맨 금속 및 도금된 관통 홀을 포함한 다른 객체에 대한 실크스크린의 여유 공간 사양도 제공할 수 있습니다. 제조업체와 좋은 의사소통을 확립하고 디자인을 제출하기 전에 그들이 무엇을 필요로 하는지 이해하는 것은 제조 오류를 줄이는 데 필수적인 열쇠입니다.

해봅시다!

설계자로서 실크스크린 오류를 최소화하기 위해 할 수 있는 것은 무엇인가요?

보드를 수정하고 디버깅하는 사람이라고 생각하며, 새로운 시각으로 디자인을 살펴보세요. 디자인의 실크스크린 출력을 별도의 뷰어를 통해 볼 수 있다면 이러한 검사에 도움이 됩니다. 모든 참조 지정자를 볼 수 있고 읽을 수 있나요? 핀 1을 찾기 위해 핀 수가 많은 부품을 표시했나요? 적절한 부품에 올바른 극성이 표시되어 있나요? 실크스크린을 읽고 해석할 수 없다면, 기술자들도 마찬가지일 것입니다.

마지막으로, CAD 시스템에서 실크스크린 DRC를 사용하세요. 베어 메탈 위의 실크스크린, 구멍으로 들어가는 실크스크린, 다른 객체 및 다른 실크스크린 요소와의 클리어런스에 대해 확인하세요. 이러한 검사는 많은 문제로부터 여러분을 구할 수 있습니다.

맞아요; 보드를 디자인하는 것은 정말 재미있을 수 있습니다. 사실, 도전적인 배치와 중요한 라우팅을 완료한 후에는 최종 수동 라우팅이 매우 카타르시스를 줄 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 디자인은 최종 출력 파일을 준비해야 하며 이 작업은 지루하고 단조로울 수 있습니다. PCB 디자이너들이 실크스크린 정리 및 기타 출력 관련 작업에 전념하지 않는 것은 드문 일이 아니며, 그저 디자인을 마치고 다음 프로젝트로 넘어가고 싶어 합니다. 하지만 올림픽 체조 선수처럼, 강하게 마무리해야 합니다. 실크스크린 DRC를 사용하여 디자인을 마무리하는 데 대한 더 많은 아이디어를 원하십니까? Altium에서 전문가와 상담하세요.

현대 제조 능력을 갖춘 상황에서 PCB에 피델리티 마커 배치가 여전히 필요한가요?

약 10년 전, 저는 공포 영화 보기를 그만뒀습니다. 젊은 시절에는 정말로 무서움을 즐겼지만, 엔지니어링 경력을 시작하면서 액션과 공상 과학 장르에 더 관심을 가지게 되었습니다. 이는 아마도 간단한 실수가 생산 후 악몽 같은 대참사로 이어지는 일을 직장에서 충분히 경험했기 때문일 것입니다.

제가 전자 설계 경력을 시작했을 때, 스루홀 부품이 매우 인기가 있었고 표면 실장 부품은 드문 모습이었습니다. 마이크로컨트롤러(MCU)의 QFP 패키지가 인기를 얻기 시작하면서, 저는 오래된 플라스틱 리드 칩 캐리어(PLCC) 발자국에서 벗어날 수밖에 없었습니다. 이는 PLCC가 추가적인 소켓을 요구하는 반면 QFP는 PCB에 직접 장착될 수 있기 때문입니다. 제가 알기로는 칩 제조업체들이 PLCC 패키지의 MCU 생산을 중단하고 QFP나 유사한 패키지를 선호하기까지는 시간 문제였습니다.

제가 주문한 200개의 생산 보드에 MCU를 기계 조립할 수 없다는 이메일을 PCB 조립 공급업체로부터 받았을 때, 제 악몽이 시작되었습니다. 스루홀 부품인 PLCC 소켓에 익숙해져 있던 저는 PCB에 피델리티 마커를 제공해야 한다는 것을 생각하지 못했습니다. 이를 실패함으로써, 작은 피치를 가진 모든 QFP 패키지 MCU는 수동으로 조립되어야 했습니다.

이로 인해 더 많은 비율의 보드가 거부되었고, 불완전한 수동 납땜으로 인한 결함을 수정하는 데 수많은 시간이 소요되었습니다. 그 이후로, 제공업체가 기계를 마커 없이도 작동할 수 있도록 업그레이드했다고 말하더라도, 저는 항상 제 설계에 피델리티 마커를 사용하는 것을 원칙으로 합니다.

피델리티 마커를 생략하면 완전한 혼란에 빠질 수 있습니다.

피델리티 마커란 무엇이며 제조 과정에서 어떻게 도움이 되나요

PCB 설계에서 피델리티 마커는 픽 앤 플레이스 조립 기계가 PCB의 방향과 Quad Flat Package (QFP), Ball Grid Arrays (BGAs) 또는 Quad Flat No-Lead (QFN)과 같이 아주 작은 피치를 가진 표면 실장 구성 요소를 인식하는 데 사용되는 구리로 만든 둥근 모양입니다.

PCB 설계에서 흔히 발견되는 피델리티 마커에는 글로벌 피델리티 마커와 로컬 피델리티 마커 두 가지 유형이 있습니다. 글로벌 피델리티 마커는 PCB의 가장자리에 배치된 구리 참조점으로, 기계가 X-Y 축에 대한 보드의 방향을 결정할 수 있게 합니다. 배치 기계는 또한 PCB가 클램프될 때 어떤 기울기를 보상하기 위해 피델리티 마커를 사용합니다.

로컬 피듀셜 마커는 쿼드 패키지 표면 실장 구성 요소의 모서리 바깥쪽에 배치되는 구리 마커입니다. 이는 조립 기계가 구성 요소의 발자국을 정확하게 찾는 데 사용되며 구성 요소 배치의 오류를 줄입니다. 이는 특히 세밀한 피치와 큰 쿼드 패키지 구성 요소를 디자인에 포함할 때 중요합니다.

피듀셜 마커 요구 사항에 대해 제조업체와 항상 확인하십시오.

현대 제조 기술에서 피듀셜 마커가 필요한가요?

저는 항상 PCB를 글로벌 및 로컬 피듀셜 마커와 함께 설계했습니다. 그러나 로컬 피듀셜을 생략할 수 있다는 기사를 접하고 흥미를 느꼈습니다. 신호 트레이스를 위한 공간을 최대화하기 위해 더 작은 PCB에서 피듀셜 마커를 제거하는 것이 타당했습니다.

제조 기술의 발전으로 특정 조건 하에서 로컬 피듀셜 마커를 생략할 수 있습니다. 작은 보드에서 현대 조립 기계는 글로벌 피듀셜만을 사용하여 SMT 구성 요소를 배치할 수 있습니다. 또한 피치가 더 큰 구성 요소의 경우 피듀셜 마커를 생략할 수 있습니다. 예를 들어, 피치가 1.0mm 이상인 표면 실장 구성 요소는 최신 기계로 정확하게 배치할 수 있습니다.

그렇다 하더라도, 설계에서 로컬 피델리티 마커를 제거하기 전에 제조업체의 기계 능력의 범위를 논의하는 것이 중요합니다. 최신 기술로 구동되는 기계를 갖춘 제조업체가 모두 있는 것은 아니라는 점을 배운 셈이죠. 반면에, 글로벌 피델리티 마커는 설계에서 절대 누락시켜서는 안 됩니다. 가장 진보된 제조 능력을 가지고 작업한다 하더라도 말이죠.  

PCB 설계에서 피델리티 마커 사용을 위한 최고의 실천 방법

기계 조립에서 최상의 결과를 얻으려면 피델리티 마커를 올바르게 배치해야 합니다. 설계에서 피델리티 마커를 배치할 때 몇 가지 중요한 지침이 있습니다.

1. 피델리티 마커는 원형 모양의 비드릴 구리층을 배치하여 만듭니다. 피델리티 마커는 솔더 마스크로부터 자유로워야 합니다.
2. 피델리티 마커의 최적 크기는 1mm에서 3mm 사이여야 합니다. 마커의 지름과 유사한 클리어런스 영역이 유지되어야 합니다.
3. 글로벌 피델리티의 경우, 최고의 정확도를 위해 보드 가장자리에 3개의 마커가 배치됩니다. 공간이 충분하지 않은 경우, 적어도 1개의 글로벌 피델리티 마커가 필요합니다.
4. 피델리티 마커는 피델리티 마커의 클리어런스 영역을 제외하고 보드 가장자리로부터 0.3인치의 거리를 유지해야 합니다.
5. 로컬 피델리티의 경우, 적어도 두 개의 피델리티 마커를 표면 장착 구성요소의 바깥쪽 가장자리에 대각선으로 배치하십시오.

전문 PCB 설계 소프트웨어를 사용하여, 패드를 삽입하고 패드 크기를 0으로 변경한 다음 지름에 대한 올바른 값을 설정함으로써 피델리티 마커를 배치할 수 있습니다.  디자인에 피델리티 마커를 배치하는 데 더 많은 팁이 필요하십니까? Altium의 전문가에게 문의하십시오.

제조 지침을 위한 PCB 디자인: 중대한 설계 실수를 피하는 방법

공학 학위를 마치지 않았다면 다음 마스터셰프가 되는 여정에 있었을 것입니다. 요리를 끔찍하게 잘해서가 아니라, 볶음 쌀국수를 요리하려는 끔찍한 시도 후에도 포기하지 않았기 때문입니다. 그 긴 면의 실을 불리지 않아서 구출할 수 없을 정도로 딱딱한 와이어 질감의 파스타가 되었습니다. 이는 지시사항을 주의 깊게 따르지 않을 때 요리에 무슨 일이 일어날 수 있는지의 좋은 예였습니다.

요리에서처럼, 가장 꼼꼼한 설계자라 할지라도 전자 설계에서 실수는 피할 수 없습니다. 하지만 일부 실수는 너무 중대해서 전체 인쇄 회로 기판(PCB)을 폐기하고 처음부터 다시 시작해야 할 수도 있습니다. 회로를 테스트하기 위해 프로토타입 PCB를 기다리는 동안, 이는 제품 개발 주기에서 비용이 많이 드는 지연을 초래할 수 있습니다.

PCB 제조에서의 중대한 설계 실수

우리 모두 실수를 하는 것을 싫어합니다. 하지만 현실에서는 완벽한 설계를 얻기 위해 두세 번의 시도가 필요합니다. 초기 설계에서 단순히 트랙을 자르거나 점퍼 와이어를 사용하여 실수를 수정하는 한, 개발 과정에 미치는 영향은 최소화됩니다. 다음과 같은 일부 실수는 거의 항상 PCB를 망가뜨리기 때문에 같은 말을 할 수 없습니다.

1. 잘못된 풋프린트 사용하기

대부분의 수동 부품은 스루홀과 표면실장 형태로 제공되지만, 특수 기능을 가진 집적회로(IC)는 몇 가지 패키지 유형에서만 생산됩니다. 소형 윤곽 집적회로(SOIC)와 축소 소형 윤곽 패키지(SSOP)를 혼동하는 것은 더 작은 IC를 더 큰 풋프린트에 맞추려고 하거나 그 반대의 상황을 초래할 수 있습니다.

부품의 패키지 유형을 확인하기 위해 데이터시트를 철저히 확인하는 것을 잊지 마십시오. 가정하지 말고 IC의 치수와 피치 크기가 모두 정확한지 확인하십시오. '넓은' 버전과 피치 크기가 같았던 SOIC의 '좁은' 버전을 잘못 사용한 경험에서 교훈을 얻었습니다.

디자인의 발자국에 영향을 줄 수 있는 설계 오류를 피하기 위해 올바른 IC 부품을 사용하십시오.

2. 주소 버스의 불일치

디자이너로서 초기에, 고밀도 메모리 요구 사항은 병렬 플래시 메모리나 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)의 사용을 의미했습니다. 최대 23비트의 주소와 8비트의 데이터 신호를 다루어야 했습니다. 마이크로컨트롤러의 주소 핀을 메모리 구성 요소와 일치시키는 데 실수를 하면 사용할 수 없는 프로토타입을 만들거나 점퍼 와이어로 신호를 잘라내고 다시 연결하는 데 며칠을 보낼 수 있습니다. 이를 피하기 위해, 마이크로프로세서의 주소 버스를 완전히 이해하고 각 메모리 칩이 어떻게 연결되어야 하는지 알아야 했습니다.

3. 나쁜 그라운드 평면 디자인

적절한 접지면 설계의 효과는 간단한 디지털 회로에서는 명확하지 않을 수 있습니다. 하지만 아날로그 또는 혼합 회로 설계에 대한 접지면 최적화 원칙을 무시하면, 사용할 수 없는 PCB 배치를 가지게 될 수도 있습니다. 이는 간섭과 크로스토크를 일으켜, 더 나은 설계를 신속하게 생산해야 할 필요성을 만듭니다.

나는 운 좋게도 나쁜 접지 연결이 있는 PCB를 복구할 수 있었지만, 이제는 미래의 설계가 적절한 접지면 설계를 준수하도록 합니다. 적절할 때 아날로그와 디지털 접지를 단일 지점으로 분리하고 전류 흐름 경로를 고려하는 것을 잊지 마십시오.

4. 잘못된 장착 구멍

장착 구멍은 전자기 간섭(EMI)을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 하지만, 장착 구멍 좌표가 잘못되면, 잘 작동하는 보드가 케이스에 고정되지 않습니다. 좌표가 정확한지 확인하십시오. 그렇지 않으면 나사를 고정할 명확한 경로가 없을 수 있습니다.

PCB가 인클로저에 장착되는 설계의 경우, 다른 구성 요소를 배치하기 전에 장착 구멍을 올바른 좌표에 배치하여 PCB 레이아웃을 시작하는 것이 중요합니다.

처음부터 구멍 위치를 잘못 얻었을 때는 드릴링이 도움이 되지 않습니다.

5. 얇은 구리에서의 과도한 전류 밀도

하위 회로 수준에서 전력 예산 계산을 수행하여 모든 기반을 마련했다고 할 때, 무엇이 잘못될 수 있을까요? 흔한 실수는 주 전압 신호 트랙을 통과하는 총 전류를 고려하지 않는 것입니다. 또 다른 흔한 실수는 충분한 구리 폭을 제공하지 않는 것입니다. 이러한 실수는 과열이나 특정 경우에는 전도성 구리가 완전히 분리되는 결과를 초래할 수 있습니다. 올바른 전력 예산 분석은 필요한 트랙 폭에 대한 명확한 지표를 제공해야 합니다. 전문 PCB 설계 소프트웨어인 Altium Designer와 같은 소프트웨어를 사용하고 있다면, 계산을 검증하기 위해 DC 드롭 분석 도구를 활용할 수 있습니다.

제조 지침을 위한 PCB CAD 디자인: 트레이스 라우팅이 솔더 조인트에 미치는 영향

에디토리얼 크레딧: Aija Lehtonen / Shutterstock.com

몇 주 전에 저는 빅 밴드 리더 스탠 켄턴에게 경의를 표하는 콘서트에 참석했습니다. 저는 여러 가지 이유로 빅 밴드 재즈를 좋아하는데, 그 중 하나는 밴드의 구성원과 악기의 구성입니다. 보통 15명에서 20명 정도의 다양한 악기를 다루는 음악가들이 있고, 모두가 다른 파트를 연주합니다. 단 한 사람이라도 실수를 하면, 작곡가가 신중하게 구성한 곡의 균형이 무너질 수 있습니다.

밴드의 각 구성원이 조화롭게 연주하는 것의 중요성은 올바르게 제조된 인쇄 회로 기판의 중요성을 생각나게 했습니다. 단 하나의 부품이 제대로 납땜되지 않으면, 완성된 회로 기판은 간헐적인 실패를 겪거나 아예 작동하지 않을 수 있습니다. 색소폰이 삐걱거리는 소리를 내면 전체 곡을 망칠 수 있는 것처럼, 나쁜 납땜 조인트는 전체 보드를 망칠 수 있습니다. 다행히도, 제조를 위한 설계(DFM) 규칙은 여러분이 회로 기판에서 삐걱거리는 납땜 조인트를 피하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

DFM 규칙이 회로 기판에 도움이 될 수 있는 한 영역은 놀랍게도 여러분에게 놀라움을 줄 수 있습니다. PCB에서 트레이스를 라우팅하는 방법은 납땜 문제에 직접적인 영향을 줄 수 있으며, DFM 규칙은 이에 대한 일부 지침을 제공합니다. 지금 저와 함께 트레이스 라우팅이 어떻게 차가운 납땜 조인트나 툼스토닝과 같은 문제를 일으킬 수 있는지 살펴보겠습니다. 그래서 앞으로 피해야 할 것이 무엇인지 알게 될 것입니다.

예각 트레이스

첫 번째로 살펴볼 문제는 예각 트레이스입니다. 이 상황이 특별히 납땜 문제로 이어지지는 않지만, PCB DFM 지침에서 지적된 라우팅 문제입니다.

트레이스의 예각은 90도보다 큰 모서리를 가진 트레이스입니다. 이로 인해 트레이스가 자신에게 돌아오게 됩니다. 예각 트레이스 각도로 인해 생성된 쐐기는 제작 과정 중 산성 화학물질을 가둘 수 있습니다. 이러한 갇힌 화학물질은 제작의 세척 단계에서 항상 제대로 청소되지 않으며 트레이스를 더욱 부식시킬 것입니다. 이는 결국 트레이스가 끊어지거나 간헐적인 연결을 일으킬 수 있습니다.

PCB에서의 트레이스 라우팅

트레이스 너비로 인한 툼스토닝 부품

Tombstoning 은 솔더링 중에 표면 실장 저항기와 같은 작은 두 핀 부품이 한쪽 패드에서 끝으로 서는 현상입니다. 이는 솔더 리플로우 중 두 패드 간의 가열 불균형에서 비롯됩니다. 먼저 녹는 쪽이 부품을 그 쪽으로 당겨, 툼스토닝 효과를 일으킵니다.

이 가열 불균형을 일으킬 수 있는 요인 중 하나는 두 패드에 다른 크기의 트레이스를 사용하는 것입니다. 트레이스가 넓을수록 연결된 패드가 가열되는 데 더 오래 걸립니다. 부품의 한 패드에 매우 좁은 트레이스가 있고 다른 패드에 매우 넓은 트레이스가 있다면, 솔더 리플로우 불균형이 발생하여 한 패드가 다른 패드보다 먼저 녹고 리플로우될 가능성이 높습니다.

종종 전기 공학에서는 제조업체가 신뢰성 있게 솔더링할 수 없을 정도로 넓은 전력 트레이스를 원합니다. PCB 설계 제조 지침에는 다양한 크기의 부품에 사용할 최소 및 최대 트레이스 너비에 대한 권장 사항이 있지만, 그것이 문제를 해결하지 못할 수도 있습니다. 여러분에게 중요한 것은 전기 공학과 제조의 요구 사항을 균형있게 조정하는 것이며, 두 분야 간의 공통된 합의에 도달하는 것입니다. 이런 방식으로, 여러분의 설계에서 양쪽의 요구를 모두 충족시킬 수 있습니다.

DFM 규칙은 보드의 제조 문제를 설계 단계에서 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다.

냉땜

더 두꺼운 트레이스를 라우팅할 때 발생할 수 있는 또 다른 문제는 냉땜의 생성입니다. 냉땜은 솔더가 제대로 리플로우되지 않아 좋은 연결을 만들지 못하거나 솔더가 연결부에서 떨어진 경우입니다. 패드에서 두꺼운 트레이스를 라우팅할 때, 두꺼운 트레이스 크기가 필요한 부품과의 연결을 위해 패드에서 솔더를 끌어당길 수 있습니다.

해결책은 패드 크기보다 작은 트레이스 폭을 사용하는 것입니다. 일부 DFM 지침은 트레이스 폭을 0.010 mils보다 넓지 않게 권장하지만, 이는 다시 전기 및 기계 공학의 요구 사항을 모두 충족시키기 위해 조정되어야 합니다.

여기서 제공한 트레이스 라우팅 권장 사항보다 PCB 제조 지침을 위한 디자인에는 훨씬 더 많은 것이 있습니다. DFM 지침은 적절한 구성 요소 배치 기술, 풋프린트 크기 및 디자인의 다른 측면을 도와줄 것입니다. 이는 궁극적으로 가능한 한 적은 오류로 제조될 수 있는 디자인을 도와줍니다. 제조 중 오류가 없는 회로 보드는 좋고 견고한 디자인의 반영이며, 마치 스탠 켄턴 밴드가 Intermission의 오류 없는 연주를 하는 것과 같습니다.

PCB 디자인 소프트웨어, 예를 들어 Altium Designer는 고급 라우팅 기능 및 DFM 규칙에 따라 디자인하는 데 도움이 되는 다른 기능을 갖추고 있습니다. 이는 제조업체에 처음부터 DFM 준수 디자인을 제공하는 데 도움이 될 것입니다.

DFM 준수를 보장하기 위해 다음 디자인에서 Altium이 어떻게 도움을 줄 수 있는지 자세히 알아보고 싶으십니까? Altium의 전문가와 상담하세요.

PCB 제조 중 오픈 회로를 방지하기 위한 PCB 디자인 및 제작 팁

몇 년 동안 저는 초콜릿과 사탕 공장이 있는 마을에 살았습니다. 공장에 가서 '불량품', 즉 표준에 미치지 못하는 사탕을 정상 가격의 약 75% 할인된 가격에 구입할 수 있어서 놀라우면서도 끔찍한 시간이었습니다. 보통 문제는 캐러멜 위의 초콜릿이 갈라지는 것과 같은 미용상의 문제였고, 모든 것이 완전히 괜찮게 맛있었습니다.

PCB 제조업체가 실수를 할 때, 때로는 그것이 미용상의 문제이며 보드는 여전히 기능할 수 있습니다. 최종 스크린 인쇄의 미세 조정이 전기 성능에 영향을 미치지 않을 수 있지만, 솔더 마스크나 구리 층의 유사한 미세 조정은 보드를 완전히 망가뜨릴 수 있습니다. PCB는 전기를 라우팅하도록 의도되었기 때문에, 대부분의 중요한 성능 결함은 전기적인 성격을 띠고 있으며, 오픈 회로, 단락, 라우팅 또는 재료 실패와 같은 것들입니다.

귀하의 출처에 따라, 오픈 회로는 특히 오픈 솔더 조인트의 형태로 PCB 결함의 약 3분의 1을 구성합니다. 여러 가지 문제가 귀하의 보드에서 오픈 회로를 일으킬 수 있으며, 이는 재료에서 처리, 처리에 이르기까지 다양합니다. 여기 가장 흔한 원인들이 있습니다.

솔더 페이스트

솔더 페이스트가 일관되지 않게 적용되어, 적용된 양이 변하거나 일부 위치가 전혀 놓치게 되면, 견고한 접합부를 형성하기에 충분하지 않을 것입니다. 그 결과, 오픈 회로가 발생하거나, 약하고 쉽게 파손될 수 있는 접합부를 가지게 될 수 있습니다. 솔더 페이스트와 관련된 또 다른 문제는 표면 전체에 걸쳐 일관되지 않은 리플로우 온도입니다. 만약 여러분이 초콜릿을 전자레인지에 데워본 적이 있다면, 나머지 부분보다 훨씬 빨리 녹는 핫스팟을 본 적이 있을 것입니다. 솔더 리플로우 중에도 같은 종류의 변동성이 발생할 수 있습니다. 일부 영역이 리플로우 온도에 도달하지 않고 완전히 결합되지 않으면, 전기적 연결이 형성되지 않을 것이며, 이는 코코아나 프로스팅 혼합물에 녹지 않은 초콜릿 조각을 남기는 것과 유사합니다.

솔더 페이스트를 적용할 때, 측면 비율(개구부 폭 대 스텐실 두께)이 맞지 않으면 솔더 페이스트 적층에 문제가 발생할 가능성이 더 높습니다. 제조업체와 함께 특히 솔더 마스크의 레이어 두께를 확인하는 것이 중요합니다.

초콜릿을 녹이듯이, 솔더는 보드 전체에서 리플로우 온도에 도달해야 합니다.

오염

오염된 초콜릿을 먹고 싶어하는 사람은 없습니다. PCB 구성 요소도 오염될 수 있습니다. 환경 오염은 기판이나 솔더 페이스트에 있는 다양한 원인으로부터 발생할 수 있습니다. 화학 물질 유출, 공기 중의 먼지와 입자, 만짐으로 인한 기름이 명백한 원인입니다.

공기 중의 습기조차도 가속화된 부식을 초래할 수 있습니다. 패드 표면이나 구성 요소 리드의 어떤 오염이나 부식도 솔더 조인트가 올바르게 결합되는 것을 방해할 수 있습니다. 제조업체로부터 품질 관리를 확인하고 내부 처리를 사용하여 부품이 깨끗하고 손상되지 않도록 하십시오.

기판에 지문은 흔한 오염원으로, 종종 부식과 불량한 솔더 조인트로 이어집니다

갭과 균열

표면의 불규칙성으로 인해 발생하는 갭은 PCB의 일부 영역이 평탄성을 잃게 하여, 동일한 구성 요소의 다른 리드 간의 거리가 크게 달라지게 하고, 리플로우 동안 심지어 리드가 솔더 페이스트와 접촉조차 하지 못하게 할 수 있습니다. 이는 구성 요소의 휨이나 솔더 마스크 불규칙성 때문에 가장 흔하지만, 다른 열 불일치 문제, 층 쌓기 문제(예: 부적절한 가스 배출로 인한 공기 방울), 또는 기판의 물리적인 오남용으로 인해 발생할 수 있습니다.

간혹 간격과 균열이 심해 눈에 보일 때도 있지만, 대부분의 경우 특히 작은 패키징을 가진 구성 요소에서 문제를 찾으려면 현미경이나 X-레이를 사용해야 합니다. 문제 해결을 위한 예산에 따라, 오픈 회로의 위치를 식별하기 위해 전기 테스트를 사용해야 할 수도 있고, 제조업체나 테스트 실험실에 최종 근본 원인 분석을 맡겨야 할 수도 있습니다.

보드를 떨어뜨리는 것처럼 간단한 일로도, 특히 처음부터 약했던 솔더 연결이 끊어질 수 있습니다, 마치 초콜릿 달걀처럼!

제작 중의 실수는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 듭니다. 디자인 레이아웃 소프트웨어를 사용하여 디자인과 제조업체 정보를 관리함으로써 과정을 개선할 수 있습니다, 예를 들어 Altium Designer와 Altium Vault와 같은.  Alitum의 기능이 당신의 디자인 및 제조 과정을 개선하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 더 알고 싶으십니까?

Altium PCB 디자인 전문가

와 대화하세요.제조 예산을 좌우할 수 있는 구성 요소 배치

새로운 PCB 설계가 진행될 때마다, 성능만을 기준으로 결정을 내려야 하는 시점이 옵니다. 방정식, 회로도, 오실로스코프의 세계에서는 물리적 공간이 쉽게 간과되곤 합니다—우리는 종종 신호 무결성을 이러한 사소한 것들, 예를 들어 부품의 부피보다 중시합니다. 방을 가득 채우던 컴퓨터의 시절에는, 우리가 공간을 신중하게 다룰 필요가 없었습니다. 하지만, 비용, 시간, 그리고 공간 요구사항은 분명히 변했습니다. 이제 모든 디자이너의 여정에서 예산의 현실(또는 그 부재)이 그들을 정면으로 때리는 시점이 있으며, 우리는 결정의 비용 함의를 평가해야 합니다—특히 우리의 보드 레이아웃이 제조 비용에 어떤 영향을 미치는지에 대해. 우리는 부품의 확장성과 부품 배치에 대한 지식 면에서 많은 발전을 이루었습니다. 우리의 실수에서 배우며, 디자인을 더 예산 친화적인 범위로 유지하는 데 도움이 될 수 있는 몇 가지 핵심 영역을 식별할 수 있습니다.

제조 비용을 치솟게 하는 원인은 무엇인가요?

공장에 사용 가능한 기술이 있어 작은 예산으로도 무엇이든 가능해 보일 수 있습니다. 이것이 대부분 사실일 수 있지만, 제조 과정에 추가되는 각 단계는 반드시 청구될 단계입니다. 단순한 디자인의 아이디어는 항상 염두에 두어야 합니다. 제조업체는 추가 작업을 해야 할 경우 그 비용을 청구하려고 할 것입니다. 이에는 보드에 부품을 배치하는 빠른 픽 앤 플레이스 기계, 기계 가이드 솔더링 단계, 보드의 뒤집기, 공장 작업자의 손길 시간 등이 포함됩니다. 그들이 귀하의 보드를 다루는 데 더 많은 작업을 해야 할수록 귀하에게 드는 비용은 더 커집니다.

공간 관련 제조 예산 함정을 피하세요

디자인을 통해 분명히 마주치고 배울 수백 가지 팁과 요령이 있습니다. 그러나 다음 세 가지 전략은 항상 염두에 두어야 할 저렴하고 예산 친화적인 방법입니다.

PCB 디자인 제조의 추가 단계는 비용을 증가시킵니다.

• 회로 기판의 구성. 요즘에는 다양한 부품 장착 기술이 있어, 우리는 종종 스루홀(through-hole) 부품과 표면실장(surface-mount) 부품을 혼합하여 사용하게 됩니다. 이는 제조업체에게 약간의 문제를 제기하는데, PCB에 각 부품을 설치하고 납땜하는 방법이 독특하기 때문입니다. 이는 보드를 생산하기 위해 필요한 추가 단계와 접촉 시간을 대폭 늘려, 전체 제조 예산에 더 많은 비용을 추가하게 될 것입니다. 디자인상 한 가지 장착 기술만을 고수하는 것이 불가능하다면, 보드의 양면에 유사하게 장착된 부품들을 그룹화함으로써 그러한 그룹을 성공적으로 납땜하기 위해 수행해야 하는 단계의 수를 제한할 수 있습니다. 
• 개별 부품의 방향 설정.당신의 인생에서, 당신은 오리를 줄지어 놓으라는 말을 들어왔을 것입니다. 여러분이 이 많은 시간 동안 오리(또는 다른 가금류)를 어떻게 관리했든, 저는 PCB 설계와 관련하여 같은 옛 속담을 다시 가져와야 합니다. 보드 전체에 부품을 흩어놓는 것이 잘못된 방법은 아니지만, 제조 비용은 새로운 높이로 치솟을 것입니다. 부품을 서로 정렬하여 깔끔한 줄로 유지하면 납땜에 소요되는 시간을 줄이고 제조 과정에서 발생할 수 있는 오류와 추가 단계를 최소화할 수 있습니다. 
• 보드의 윗면에 부품을 배치하기.간단한 2층 보드를 작업할 때, 우리는 여러분의 구성 요소들을 보드의 상단에 배치하는 것이 좋습니다. 여러분의 물리적 제한에 따라 "이런, 한쪽 면의 구성 요소 절반을 다른 쪽 면에 배치하면 공간을 많이 절약할 수 있겠다!"라고 생각할 수도 있습니다. 하지만, 이러한 방법은 제조의 악몽이 될 수 있으므로 조심하십시오. PCB 제조의 조립 단계에서, 빠른 픽 앤 플레이스 기계는 단일 PCB 면을 빠르게 처리할 수 있습니다. 그러나, 여러분의 보드가 두 번째 면에 픽 앤 플레이스가 필요하다면, 비용이 예산을 초과할 수 있습니다.

좋은 배치 기술은 여러분의 PCB 제조 비용을 낮출 것입니다.

연습이 완벽을 만들고 (그리고 제조 비용을 낮춥니다) 

모든 세계적인 디자인과 마찬가지로, 예술과 과학이 있습니다. 여러분의 PCB 디자인은 둘 다 조금씩 필요로 할 것입니다. 디자인 초기 단계에서 보드 조직, 구성 요소의 방향, 그리고 상단 구성 요소 배치를 염두에 두는 것은 수용 가능한 타협을 유지하면서 제조 비용을 최소화하는 길로 여러분을 이끌 것입니다. 

제조 예산을 관리하는 또 다른 훌륭한 방법은 자재 목록 관리 도구를 사용하는 것입니다. 신중한 부품 배치를 통해 비용을 절감하려는 모든 노력에도 불구하고, 잘못된 BOM 때문에 예상치 못한 비용이 발생할 수 있습니다. 수동으로 생성된 BOM의 오류는 PCB 설계의 제조를 늦추거나 중단시켜 시간과 비용이 추가될 수 있습니다. 다행히도, BOM 관리 도구를 사용하여 PCB BOM을 자동으로 생성함으로써 이러한 오류의 가능성을 없앨 수 있습니다.

오류 없는 PCB BOM을 BOM 관리 도구로 생성하는 것이 도움이 될 것 같습니까? 그렇다면 Altium의 BOM 도구가 당신이 찾고 있는 답일 수 있습니다. 그렇다면, Altium의 전문가와 상담하여