PCB 데이터 관리란 무엇일까요?

PCB를 성공적으로 설계하고 제조하려면 데이터를 관리해야 합니다. 모든 PCB 프로젝트에는 컴포넌트, 프런트 엔드 회로도, 물리적 레이아웃 및 제조 파일에 대한 수많은 데이터가 포함되어 있습니다. 그러나 PCB 설계 소프트웨어에 캡처되어 있지 않은 다른 문서가 필요할 수도 있습니다. 불완전하거나 오래된 데이터로 작업하면 설계가 제대로 수행되지 않기 때문에 설계자는 이 모든 것을 추적하고 관리해야 합니다.

PCB 데이터를 관리하기 위해서는 여러 영역에 걸쳐 요구 사항 및 설계 정보를 고려해야 합니다. 우선 최종 제품이 수행해야 하는 기능, 사양 및 허용 오차, 작동 환경에 대한 기능적 요구 사항을 고려해야 합니다. 다음으로는 다양한 형식(데이터시트, 설계 도구 라이브러리에 저장됨 등)의 각 컴포넌트 관련 데이터를 고려해야 합니다. 또한 PCB 자체, 재료 속성, 물리적 레이아웃 및 생산 요구 사항에 대한 데이터도 고려해야 합니다. 마지막으로, 설계를 처음부터 시작하지 않을 수도 있다는 점에 유의하세요. 경우에 따라 이전에 성공한 설계의 일부를 재사용하여 시작점으로 삼아야 할 수도 있습니다.

설계자에게 중요한 질문은 다음과 같습니다.

• 필요한 모든 데이터가 있는가?
• 설계 데이터가 정확하며 최신 상태인가?
• 내가 아직 모르는 변경 사항을 누군가가 적용했는가?

이 문서는 설계 엔지니어가 이러한 질문에 답하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 최신 도구가 전문 설계 회사 및 OEM의 데이터 관리 프로세스를 어떻게 변화시키고 있는지 보여 줍니다.

PCB 데이터 관리란 무엇일까요?

PCB 데이터 관리는 인쇄 회로 기판의 설계, 제작 및 어셈블리에 사용되는 데이터의 획득, 저장, 검증, 사용, 배포 및 유지 관리로 광범위하게 정의됩니다. 데이터는 다음과 같이 PCB 설계 프로젝트가 진행되는 내내 생성 및 획득됩니다.

• 프로젝트 및 장치 요구 사항, SOW를 생성할 때 
• 프런트 엔드 엔지니어링에서 예비 설계가 생성되고 컴포넌트 데이터가 수집될 때
• CAD 소프트웨어에서 기계 및 전기 설계가 생성되는 물리적 설계 중에
• 설계가 제조를 위해 전송되어 완료된 설계 데이터가 생산을 위해 준비될 때

경우에 따라 설계 결정은 다른 요소로 강제 변경됩니다. 예를 들어 인클로저의 모양이 변경되는 경우 PCB 컴포넌트가 너무 커서 안에 들어갈 수 없게 되기도 합니다. 작동 환경이 변경된다는 것은 설계가 다양한 주변 온도 또는 더 높은 진동 수준에 대처해야 한다는 것을 의미합니다. 제어 논리 섹션의 설계에서는 여러 허용 오차 내에서 전력을 제공하도록 전원 공급 장치를 설계해야 할 수 있습니다. 가능한 변경 사항은 무궁무진합니다. 어떠한 변경 사항에든 대처할 수 있으려면 데이터를 관리하는 프로세스를 갖춰야 합니다.

이러한 문제는 PCB 수준에서든 기계 설계에서든 새 제품에 대한 공동 작업이 있을 때 커집니다. 예를 들어 사양이 변경되었거나 물리적 또는 전기적 속성이 서로 다른 여러 컴포넌트가 교체품으로 설계에 포함되었다는 사실을 설계 팀의 모든 사람이 프로세스를 통해 알 수 있어야 합니다. 모든 데이터에 적용되는 새 정보와 추적된 변경 사항은 데이터가 공유 시스템으로 컴파일될 때 설계 팀의 모든 사람이 볼 수 있으므로 모든 프로젝트 이해 관계자가 보고 액세스할 수 있습니다.

이 정의를 좀 더 자세히 설명해 보겠습니다. 데이터 자체의 관리에 관해 이야기하려면 먼저 어떤 정보를 어디서 어떻게 얻을 것인지 살펴봐야 합니다. 어느 정도 PCB 업계에 종사하면 PCB 설계의 대부분이 '쿠키 자르기' 프로세스라는 것을 알게 됩니다. 대부분의 PCB 설계의 시작점은 동일한 정보 또는 매우 유사한 정보를 사용하며, 소스는 일반적인 경우가 많습니다. 비옥한 토양에 심으면 거대한 상수리나무로 자라는 도토리와 비슷합니다. 초기 시작 정보도 전체 프로젝트의 성공에 매우 중요합니다. PCB 프로젝트의 시작 정보가 정확하지 않으면 설계도 정확하지 않을 가능성이 큽니다. 이 시점에서는 정보의 양보다 질에 초점을 맞추는 것이 가장 중요합니다.

데이터의 생성 및 획득

데이터는 PCB 설계 팀, 제품 제조업체, 외부 계약자 및 최종 고객 등 모든 프로젝트 이해 관계자가 생성하고 컴파일합니다. 이러한 데이터는 다음과 같습니다(단, 이에 국한되지 않음).

• 고객 요구 사항 및 SOW와 같은 프런트 엔드 엔지니어링 문서
• 회로도 및 PCB 레이아웃 정보와 같은 기본 설계 데이터
• 컴포넌트 모델(여기에는 커넥터와 같은 기계 부품이 포함될 수 있음)
• 공급업체가 제공하는 컴포넌트에 대한 데이터시트 및 기타 사양
• 인클로저에 대한 CAD 데이터와 해당 재료 및 어셈블리 정보
• 제조 데이터 및 설계 출력(예: 제작/어셈블리 도면 및 툴링용 데이터)
• 임베디드 펌웨어/소프트웨어용 코드

이 모든 데이터는 추적되어야 하지만, PCB 설계 팀이 생성하지 않는 데이터도 있습니다. 문제는 개발 프로세스 전반에 걸쳐 데이터가 변경된다는 점입니다. 고객은 요구 사항을 변경하게 됩니다.설계 팀은 요구 사항에 대해 이해하고 모호함을 해결하고 가정되어지는 점을 의심하며 파일 이력이 바뀔 수 있습니다.

정적이지 않은 데이터도 있다는 점을 고려하면 이 데이터 관리는 훨씬 더 어려워질 수 있습니다. 예를 들어 컴포넌트 허용 오차 및 사양은 고정되어 있는 경향이 있지만, 컴포넌트 가격 및 리드 타임과 같은 동적 데이터는 매일 변경될 수 있습니다. 따라서 많은 회사가 인벤토리 및 공급망 시스템과 통합되는 중앙 집중식 PLM/ERP 시스템을 구현합니다. 이러한 시스템은 기본적으로 파일 저장 및 공유 시스템이지만, 변경 사항 및 새 데이터가 프로젝트 수준, 파일 수준 또는 컴포넌트 수준에서 추적 및 관리될 수 있도록 계층 구조 및 분류 기능을 갖추고 있습니다.

컴포넌트 CAD 모델 및 데이터시트

컴포넌트 데이터시트는 사용하기 전에 획득 및 검증해야 하는 가장 기본적인 문서입니다. 이는 진행되는 모든 사항에 대한 참고 문서이기 때문에 중요한 항목이며, 그러므로 정확해야 합니다. 저는 데이터시트가 정확하다는 가정하에 설계를 완료하기만 하고 검증하지 않아 나중에 문제를 겪는 경우를 아주 많이 봤습니다. 결과는 처참했습니다. 모든 PCB 설계자는 '신뢰하되 검증해야 한다'는 점을 명심해야 합니다. CAD 모델이 어디서 소싱되었는지 또는 데이터시트에 어떤 내용이 나열되어 있는지에 따라 풋프린트도 정확하지 않을 수 있습니다. 따라서 풋프린트 또한 검증해야 하며, 이는 역사적으로 PCB 라이브러리 관리자의 업무 중 하나입니다.

컴포넌트 및 PCB 사양의 경우 데이터시트는 보통 제조업체가 제공하며 신뢰를 받습니다. 보통 데이터시트의 수정 사항은 공지되지 않으므로 최신 버전을 사용 중인지, 그리고 공용 도메인에 오류 알림이 없는지 확인할 일차적 책임은 설계 팀에 있습니다. 이러한 과정은 종종 엔지니어링 경험이 되며, 정확한 데이터 제공에 대한 확실한 이력이 있어 신뢰할 수 있는 제조업체의 컴포넌트를 선택하게 만듭니다. 좋은 방법은 여러 공급업체가 제공하는 부품에 대해 각 공급업체의 데이터시트를 비교하고 차이점을 조사하는 것입니다. 또한 데이터시트 오류 이력이 있는 공급업체는 신뢰를 잃고 해당 제품이 사용될 경우 추가 검증을 요구받을 수 있습니다.

그렇다면 데이터시트의 정확성은 어떻게 확인할 수 있을까요? 좋은 방법은 여러 소스를 사용하여 정보를 검증하는 것입니다. 단일 부품 공급업체 소스와 해당 데이터시트에만 의존하지 마세요. 컴포넌트에 대한 다양한 소스 및 공급업체를 살펴보고 각각의 데이터시트를 모두 가져오세요. 그러면 데이터시트를 비교하여 일치성을 검증할 수 있습니다.

전문가 팁: 개인적으로 저는 다음 단계에서 그러한 특정 공급업체의 데이터시트를 모니터링하고 해당 공급업체가 제공하는 다른 제품 데이터시트에 문제가 있는지 확인하여 검증을 진행할 것입니다.

저장 및 보안

다음 사항은 저장입니다. 데이터를 획득한 후에는 데이터를 저장하고 보호하는 것이 중요합니다. 이는 컴포넌트 라이브러리의 아키텍처에 의해 완료됩니다. 라이브러리는 사실상 다른 사람의 라이브러리와 완전히 다르게 구성됩니다. 하지만 몇 가지 중요한 사항은 컴포넌트 라이브러리가 어떻게 생겼는지와 상관없이 준비되어 있어야 합니다.

첫째, 특정 컴포넌트를 빠르게 찾을 수 있어야 합니다. 이는 검색 가능성을 최적화하는 명명 구조 또는 규칙을 활용한 직접적인 결과인 경우가 많습니다. 더 어려운 작업 중 하나는 명명 체계가 뒤죽박죽인 라이브러리에서 무언가를 찾는 것입니다. 이 문제에 대한 훌륭한 리소스는 IPC-7251(스루 홀 컴포넌트) 및 IPC-7351(SMT 컴포넌트)의 최신 릴리스입니다. 이러한 표준은 풋프린트의 명명 방법에 대한 매우 체계적인 구조를 다루며, 이는 표준 패키지에 대해 맞춤 풋프린트가 생성될 때마다 적용되어야 합니다.

둘째, 쉽게 확장 가능한 아키텍처가 있는 컴포넌트 라이브러리를 마련하는 것이 좋습니다. 그러면 회사와 제품 라인이 성장함에 따라 라이브러리뿐만 아니라 설계 재사용에 사용 가능한 검증된 컴포넌트의 목록도 함께 성장합니다.

마지막으로, 모든 데이터에 영향을 미치는 치명적인 상황이 발생하기 전까지는 모든 데이터를 수집하고 관리하는 것이 좋습니다. 컴퓨터는 충돌하거나 해킹될 수 있고, 데이터는 잘못된 파일 공유 서비스를 통해 공개적으로 노출될 수 있으며, 이메일은 삭제되거나 손상될 수 있습니다. 이러한 모든 상황은 지적 재산이 노출, 손실 또는 손상될 위험을 초래합니다.

범주 및 제품군별로 컴포넌트 목록을 하나의 안전한 위치에 정리하면 이러한 모든 목표를 달성할 수 있습니다. 최신 클라우드 플랫폼을 사용하면 이러한 작업을 쉽게 수행할 수 있습니다. 저장된 데이터에 보안 및 개인 정보 보호를 적용하는 동시에 데이터를 필요한 범주로 그룹화하여 검증 및 배포를 지원할 수 있습니다.

마지막으로, 특정 사람들에게 데이터를 배포하는 것은 매우 중요하며 설계 프로세스에서 보안상 중요한 부분입니다. 이를 살펴보는 한 가지 방법은 데이터 사용이 조직 내부에서 이루어지는지, 그리고 배포가 외부에서 이루어지는지 확인하는 것입니다. 데이터를 배포할 때는 보안이 매우 중요하다는 점을 항상 명심하세요. 데이터 및 설계 프로세스에서 비롯되는 두 가지 큰 '패키지'는 제작 및 어셈블리 정보입니다. 표준 규칙은 이 둘이 반대 방향으로 보내지며 절대 만나서는 안 된다는 것입니다. 두 패키지 모두 부도덕한 사람이 설계를 복제하는 데 사용할 수 있기 때문입니다.

검증

검증의 첫 번째 규칙은 작업을 수행한 사람이 검증도 수행해서는 안 된다는 것입니다. 작업을 수행한 사람은 자신의 실수를 발견하지 못하는 경우가 많으며, 그 결과 대개 검증 단계에서 해당 실수를 다시 놓칩니다. 검증은 항상 새로운 시선으로 데이터를 살펴볼 수 있는 다른 사람에게 맡기는 것이 가장 좋습니다.

검증 프로세스는 감사 프로세스입니다. 컴포넌트나 데이터는 검토되는 중에 릴리스된 설계에 사용되지 않도록 격리되어야 합니다. 다시 말해 PCB 설계가 제작을 위해 릴리스되기 전에 모든 새 컴포넌트에 대한 감사 프로세스를 수행해야 합니다. 그러면 PCB 설계 무결성 및 온전성을 유지할 수 있습니다.

PCB 설계 프로세스 중에는 설계의 특정 지점에서 특정 정보를 사용합니다. 예를 들어 설계의 회로도 부분에서는 특별히 회로 흐름 및 연결을 살펴봅니다. 가장 중요한 것은 컴포넌트 회로도 기호입니다. 예를 들어 전자 엔지니어는 특정 부품에 관한 파라메트릭 정보를 살펴보고 해당 정보가 제품에 대해 많은 사람이 원하는 설계 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

PCB 측면에서는 PCB 풋프린트 및 3D 모델 정보 데이터로 넘어갑니다. 해당 데이터는 라우팅 및 기계적 요구 사항을 검증하는 데 사용됩니다. 이는 기계 엔지니어가 합류하여 작업을 시작하는 시점이기도 합니다.

유지 관리 및 버전 제어

정의와 관련하여 살펴볼 마지막 영역은 유지 관리, 수정 기록 추적 및 버전 제어입니다. PCB 프로젝트에 사용되는 대부분의 데이터는 정적이지 않고 동적이기 때문에 변경됩니다. 이는 어떤 변경 사항이 발생했는지, 그리고 해당 변경 사항이 데이터베이스의 업데이트 프로세스에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위한 계획을 마련해야 한다는 것을 의미합니다. 이렇게 하면 끊임없이 변화하는 전자 산업뿐만 아니라 회사의 요구 사항과 관련성 있는 데이터를 유지할 수 있습니다.

한 가지 문제는 PCB 설계 데이터 세트가 보통 방대하며 호환되지 않는 요소를 포함한다는 점입니다. ECAD(전기 컴퓨터 지원 설계) 및 MCAD(기계 컴퓨터 지원 설계) 도구에 포함된 데이터는 요구 사항 관리 도구의 데이터와 호환되는 것은 고사하고 서로 거의 호환되지 않습니다. 효과적인 데이터 관리를 위해서는 설계 팀의 관점에서 도구를 관리되는 데이터 라이브러리와 원활하고 쉽게 연결할 수 있는 단일 통합 솔루션이 필요합니다.

솔루션은 다양한 소스의 정적 및 동적 데이터를 설계자가 최신이며 정확성을 신뢰할 수 있는 단일 소스로 수집해야 합니다. 이 프로세스를 자동화하여 데이터 관리 오버헤드를 최소화하고 인적 오류를 제거하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 공급망에 연결하고, 검증된 컴포넌트 데이터의 소스를 적용하고, 설계 프로세스에서 통합 버전 제어 시스템을 구현해야 합니다.

Altium과 같은 솔루션을 채택하여 개발 프로세스를 위한 통합 데이터 관리 플랫폼을 제공하는 것은 모든 설계 데이터에 적용되는 효과적인 데이터 관리 프로세스를 위한 훌륭한 기반입니다. 그러나 인적 오류를 제거하고 데이터 세트의 유효성을 보장하기 위해 개발 수명 주기 전반에 걸쳐 자동화된 프로세스를 만드는 데는 아직 해야 할 일이 남아 있습니다. 잘못되거나 오래된 데이터 사용으로 일어날 수 있는 결과를 고려해 볼 때, 변경 사항에 대한 동적 데이터를 모니터링하고 데이터 세트에 대한 업데이트를 관리하는 것은 노력이 많이 드는 활동일 수 있기 때문에 자동화에 적합한 활동이라고 볼 수 있습니다.

Altium Designer^® 프로젝트의 데이터를 관리해야 하는 경우 통합 라이브러리 및 데이터베이스 기능을 사용하면 Altium 365^™ 플랫폼 또는 온프레미스 Altium Concord Pro 인스턴스에서 독점적인 컴포넌트 및 프로젝트를 추적할 수 있습니다. 이 고유한 데이터 관리 시스템은 각 프로젝트 수정 사항에 대한 제조 데이터도 추적합니다. 여러분은 주요 유통업체의 최신 컴포넌트 데이터뿐만 아니라 IHS Markit이 제공하는 컴포넌트의 수명 주기 상태에도 액세스할 수 있습니다.

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