모든 설계에 영향을 미치는 상위 10가지 DFM 문제

다음 PCB 설계 프로젝트에서 상위 10가지 제조 가능성(DFM) 문제를 방지하는 전략을 알아보세요.

PCB 설계자로서 다양한 요구 사항과 기대를 관리해야 합니다. 전기적, 기능적, 기계적 측면을 고려해야 합니다. 또한, PCB는 가능한 최고의 품질로, 가능한 가장 낮은 비용으로, 시기적절하게 생산되어야 합니다. 그리고 이 모든 요구 사항을 통해 제조를 위한 설계(DFM)도 고려해야 합니다. 이는 PCB 제품 설계 과정의 큰 부분이며, 제대로 수행되지 않으면 자주 문제를 일으킬 수 있는 부분입니다. PCB 설계에서 마주칠 수 있는 가장 흔한 10가지 DFM 문제와 이러한 문제를 피할 수 있는 설계 대안을 살펴봅시다.

IPC 기반의 발판 기하학

인쇄 회로 기판의 구성 요소에 대한 접촉 패드는 구성 요소가 신뢰성 있게 납땜될 수 있는지 여부를 결정하는 중요한 요소입니다. IPC 기반의 발판 설계를 통해 PCB의 구성 요소가 제조 과정에서 나중에 오류 없이 납땜될 수 있도록 할 수 있습니다.

IPC 발판 마법사 내에서의 상세한 맞춤 설정

구성 요소 패드의 균등한 연결

0402, 0201 크기 또는 그보다 작은 SMD 부품의 경우, 패드가 균일한 연결을 가져야 합니다. 이는 리플로우 동안 부품이 부분적으로 또는 완전히 보드에서 들리는 툼스토닝을 방지하는 데 도움이 됩니다. BGA 패드와의 균일한 연결을 유지하는 것도 신뢰할 수 있는 납땜 결과를 보장하기 위해 중요합니다. 이를 보장하는 테스트 절차는 복잡하고 비용이 많이 들며, 종종 X-레이를 포함합니다.

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SMD 부품용 패드는 납땜 중 툼스토닝을 방지하기 위해 장치와 균일한 연결을 가져야 합니다

SMD 패드의 비아

PCB 설계에서 비아 인 패드를 가능한 모든 비용을 들여 피해야 한다는 것은 널리 공유되는 지혜입니다. 납땜 시 비아 홀로 인해 납땜 조인트가 약해질 수 있으며, 이는 궁극적으로 회로를 손상시킬 수 있습니다. 그러나 비아 인 패드는 PCB 설계에서 자리를 차지하며, 열 관리와 같은 문제에 특히 도움이 될 수 있습니다.

비아 인 패드 사용은 피해야 하며; 비아는 패드와 분리되어야 합니다

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구리 층의 균일한 구리 분포

개별 보드 레이어에 구리 이미지를 생성하는 과정은 여러 요소에 의존합니다. 한 영역에서 구리가 제거되면 단일 트랙을 유지하기 어려울 수 있습니다. 이 때문에 가능한 한 구리 분포를 균등하게 유지하는 것이 권장됩니다.

구리의 균등한 분포가 가장 신뢰할 수 있는 PCB를 만듭니다

부품 선택 및 배치

많은 설계자들은 가능한 한 적게 스루 홀 기술(THT) 부품을 사용하려고 하며, 종종 보드의 한쪽 면에만 그들을 유지합니다. 그러나 때때로 THT 사용은 피할 수 없습니다. 상단 레이어의 THT 부품과 하단 레이어의 SMD 부품의 조합에 따라, 모든 부품은 일반적으로 가능한 한 가까이 배치되어야 합니다. 어떤 상황에서는 이 시나리오가 한쪽 면 웨이브 솔더링 사용 옵션을 배제합니다. 대신, 선택적 솔더링과 같은 더 비싼 솔더링 공정이 사용되어야 합니다

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스루 홀 부품을 사용할 때, 한쪽 면에 배치하고 SMD는 반대편에 배치하세요

레이어 또는 비아 오프셋

PCB 출력 데이터의 생성은 제조 체인에서 마지막으로 허용 오차가 없는 과정입니다. PCB 제작에는 구리 층 이미지뿐만 아니라 비아(vias)의 드릴링에 영향을 미치는 허용 오차가 있습니다. 그러면 인쇄 회로 기판 제조업체는 PCB를 개별적으로 순차적으로 드릴링하는 대신 세 개나 네 개의 그룹으로 드릴링할 수 있습니다.

PCB 그룹을 동시에 드릴링하기 위해 유지해야 하는 레이어 및 비아 오프셋이 중요합니다

이 레이어 및 비아 오프셋을 시각적으로 상상해 보면, 세 개나 네 개의 PCB 팩에서 드릴링이 발생하는 것을 볼 수 있으며, 최소 연결 고리 및 티어드롭스와 같은 것들이 PCB 설계자가 제작 수율을 높이는 데 도움이 되는 중요한 도구임을 알 수 있습니다. 이는 차례로 제작 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다.

계층 탐색

최소 연결 고리를 사용하고 티어드롭스를 활용하는 것은 제작 수율을 극대화하기 위한 도구입니다

연결되지 않은 비아 패드

연결되지 않고 사용되지 않는 내부 레이어 비아 패드나 THT 구성 요소 패드를 제거함으로써, PCB 제조업체는 엑셀론 드릴링 도구를 보존하고 수명을 연장할 수 있습니다. 그러나 PCB 설계자들은 이러한 관행을 좋아하지 않습니다. 전기적 관점에서 이 관행이 최종 제품에 영향을 미치지 않을 수 있지만, 패드를 제거하면 물리적 외피가 약해질 가능성이 있습니다. 디자이너가 패드를 제거하지 않기를 원한다면, 설계 사양에 이를 명시하는 것이 좋습니다.

사용하지 않는 패드에 대한 제조업체에 대한 주석은 생산 중 추측을 없애줍니다

솔더 마스크

많은 PCB 설계자들은 패드의 둘레를 정의하기 위해 대략 50µm의 실용적인 값을 사용하고, 다음 트레이스까지의 잔여 커버리지에 대해서도 최소 50µm의 거리를 유지합니다. 그러나 두 패드 사이에 솔더 마스크 브릿지를 원한다면, 최소한 75µm 너비여야 합니다. 이러한 요소들은 라이브러리의 구성 요소를 준비할 때뿐만 아니라 PCB에 구성 요소를 배치할 때도 고려되어야 합니다. 그렇지 않으면 최소 거리가 너무 작아져서 패드 사이에 마스크가 제대로 채워지지 않을 수 있습니다.

패드 사이의 최소 간격은 마스크가 완전히 채워질 수 있도록 75µm 이어야 합니다

출력 데이터 생성 전 평면 설계 및 청소 레이어

비아를 배치하면 특정 영역이 잘릴 수 있지만, 아래와 같이 비아의 배치를 소폭 변경함으로써 이를 피할 수 있습니다.

구리를 제거하고 싶지 않다면, 비아를 충분히 가까이 배치하세요

또한, 트레이스의 예각이 PCB 제작에 문제가 될 수 있음을 유의하세요. 가능하다면, PCB 설계자는 설계 마지막에 이를 정리해야 합니다.

구리를 제거하고 싶지 않다면, 비아를 충분히 가까이 배치하세요

SMD 직접 연결

SMD 컴포넌트 안이나 아래에서 두 SMD 패드를 직접 연결하는 것은 당장은 받아들일 수 있는 전기적 지름길일 수 있지만, 나중에 테스트하는 동안 문제를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, AOI(자동 광학 검사) 중에 카메라가 SMD 패드에 올바른 연결을 솔더링하는 것이 시각적 검사 과정을 방해하여 단락을 감지하지 못할 수 있습니다. 그러나 PCB 설계를 소폭 변경하면 이 문제를 해결하고 관련된 모든 사람에게 더 쉽게 만들 수 있습니다.

AOI를 용이하게 하기 위해 SMD 패드를 외부에 연결하세요; 패드나 SMD 아래에서의 연결은 검사를 어렵게 만듭니다

결론

오늘날의 전자 제품을 설계하는 것은 쉬운 일이 아니며, 전체 설계 제조 과정에서 전기적, 기계적, 기능적 측면을 고려해야 합니다. 제조를 위한 설계는 처음부터 보드를 성공적으로 제조하기 위한 또 다른 도전 과제를 제시합니다. 이 백서에서 개요한 열 가지 지침을 따르면, 제조업체가 요구하는 지침에 맞는 적절한 부품 배치, 레이어 스택업, 솔더 마스크 제약 조건 등을 정의하는 데 잘 준비될 수 있습니다.