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PCB 도면 설계 기초 | 편집부 편 | 서두로직 – 교보문고

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(동영상) PCB 설계 기술의 기초, 제2강 전자기 법칙 – MSD(Motion System Design)

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pcb 설계 기초

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PCB Artwork의 기초

1. 서론

1). Pattern 설계 시

ⓐ. 부품의 위치와 높이 제한 등의 사양을 고려해야 한다.

ⓑ. 부품 장착 시 문제를 일으키지 않도록 해야 한다.

ⓒ. 실장 후 검사와 Repair 하기 쉽도록 해야 한다.

2. 부품의 배치

1). 기술력을 발휘해야 하는 배치

ⓐ. 고속 전송 line 또는 Noise 고려.

ⓑ. 실장의 높이 제한, 배선 길이의 지정, 위치지정 부품(ex, bypass capacitor, 기구

적인 위치지정 등)

ⓒ. 부품의 소비전력을 계산하여, 발열량을 구하여 적절히 분산 배치.

2). 사용할 부품의 공차 고려

ⓐ. 공차

3). Pattern 방향과의 관계

ⓐ. Pattern의 방향은 한 방향으로 설계하는 것이 좋다.

(예, 양면의 경우 : top => 가로 Pattern , bottom => 세로 Pattern)

ⓑ. 만약, 무시하고 Pattern을 할 경우, Via의 증가 또는 Pattern의 길이가 증가될 수

있다.

4). 극성 있는 부품의 경우 방향성 일치.

ⓐ. 극성 있는 부품(전해 Cap, IC, Diode, 등)은 한 방향으로 실장 할 수 있게 배치하여,

​실장 시 오 삽입을 미리 사전에 방지할 수 있다

3. Soldering

1). SMD 부품 Soldering.

ⓐ. 최초 부품 Decal 생성 시 A,B,C의 간격을 적절하게 설정해야 한다.

-. A와 C의 크기가 불일치 할 경우 : 부품 실장 시 부품이 일어서는 현상이 발생할 수

있다.

-. A와 C의 크기가 너무 작을 경우 : Soldering이 안 되는 현상이 발생 또는 작은 충격

에도 부품이 탈착되는 경우가 발생할 수 있다.

-. B의 간격이 너무 좁은 경우 : Short 현상이 발생 할 수 있음

-. A와 C의 면접이 넓을 경우 : 과납으로 인해 Short 및 부품이 일어서는 현상 발생할

수 있고, 냉 납 현상도 발생할 수 있음.

ⓑ. 일반적인 부품의 경우(R.C) 표준화를 통해 향후 발생할 수 있는 문제 소지를 미리

예방해야 할 수 있다.

ⓒ. 특별한 SMD type의 IC의 경우,제조사에서 layout을 conform해 준다. 필히 참조한 후

부품 decal을 생성 해야 한다.

2). Silk 삽입 방법

ⓐ. Silk 인쇄에서 부품 번호와 핀 번호 등은 부품 장착 후, 부품의 몸체에 가리지 말아야

한다. (부품 실장 후, 보이지 않으면 Silk의 의미가 없어지게 된다.)

ⓑ. 부품의 외각 Line의 경우, 공차를 고려해서 그리면, 부품 배치 시 편리하다.

(일반적으로 Decal 생성 시 공차를 고려해서 Silk를 그린다.)

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​ⓒ. Silk와 Via 또는 Hole, 기타 Soldering 면에 인쇄 되지 않도록 설계한다​

​4. PCB 기판

1). 전기적 층의 구성

ⓐ. 인쇄기판(PCB : Printed Circuit Board) : 층(Layout)수에 따라 신호,VCC,GND로 구성

ⓑ. 단면 기판

ⓒ. 양면 기판

ⓓ. 다층 기판(4층)

-. 4층의 기판 설계의 경우, 일반적으로 Top면에 우선적으로 부품 배치하고 신호선을

Drawing한다. 2 Layout은 GND 또는 VCC, 3 Layout은 VCC 또는 GND로 사용한다.

​Bottom면의 경우, 일부 부품 또는 신호선, GND를 Drawing한다.

5. PCB 용어 정리

1). LAND : 부품의 부착을 위해 사용되는 도체 패턴의 일부분이다. Test Point 도 LAND에 포함된다.

※ PAD : 비공식적인 용어, 또는 완성된 PCB상에서 LAND가 될 부분을 부르는 용어

2). VIA : Top면과 Bottom면을 연결해 주는 Hole 형태의 원형 Land.(Jumper 선의 개념으로

보면 된다.)

3). Thermal : Ground pin의 열 방사를 막는 작용(+,× 형태가 있다)

4). Pitch : Pin과 Pin 사이의 거리

5). 단위

ⓐ. 10mill = 0.254 mm

ⓑ. 1000mill = 1 inch

ⓒ. R & C의 일반적인 SMD Type Size 표시법

​

6. Routing(배선)

6-1. 배선의 종류

1). Auto Route : 자동으로 배선.

2). 수동 Route : User가 직접 Drawing하는 배선.

6-2. 배선의 간격

1). 배선의 굵기가 얇으면 인가 전압에 따라 Pattern이 파괴되는 현상이 발생할 수 있다.

2). 배선간의 간격이 좁다면, Repair 작업 또는 Soldering 작업 시 Short 현상이 발생할

수 있다.

6-3. 주의점

1). 가능한 Pattern은 굵게 하는 게 좋다.

2). Sensor Resistor을 배선할 경우, 굵기와 길이를 동일하게 해야 한다.

3). 신호선 및 전원선은 45도 구부린다.

4). 단자와 단자 사이의 배선은 최대한 짧게 한다.

5). Via의 개수를 최소화 한다.

6-4. 배선 방법

1). Analog GND와 Digital GND는 반드시 분리한다.

2). 패턴의 굵기

ⓐ. PCB 동판의 경우 1/2oz(요즘은 통상 1oz)

ⓑ. 전류 1A당 패턴의 굵기는 1mm 이상 확보한다.

ⓒ. 손쉽게 전송 선로의 실효 저항이나, 인덕턴스를 감소 시킬 수 있는 방법은

Ground을 넓고 굵게 배선한다.

7. Compinent 관련 용어

8 . PCB Outline & 인식 Mark

​

9 . PCB V-cut Design

​★★★ 예전 자료라서 일부는 작성. 일부는 가져온 자료 같은데…출처가..ㅜㅜ…혹 저작권에 문제의 소지가 있으면 Feedback 주세요~

​

​

​

기초강좌] Logic 회로 -> PCB 설계 쉽게 하기! 1탄 (Feat. 간단한 회로를 이용한 회로 및 PCB 설계)

오늘은 PADS를 이용하여 회로 설계를 한 후 PCB 설계까지 진행되는 실제 과정을 강의하도록 하겠습니다.

우선 해당 과정은 2파트의 강좌로 진행될 예정입니다.

회로 설계 및 PCB 설계 과정은 실제 회사 및 연구개발 시 사용하는 방법이므로 잘 따라오면 혼자서도 PADS를 이용한 회로 및 PCB 설계를 할 수 있습니다.

또한 PCB 설계후 실제 CAM파일을 작성하여 PCB 업체에 파일을 전달하여 실제 PCB를 받는 과정을 할시 필요한 내용들도 강좌에 다룰 예정이니 천천히 잘 따라와 주시면 됩니다.

1. LOGIC 회로 설계

PCB 설계하기에 앞서 우선 회로적으로 먼저 설계가 되어있어야 합니다.

이전 강좌에서 부품을 만들었던 이유 또한 회로 및 PCB 설계에 사용하기 위함입니다. 이전 강좌에서 만들었던 레귤레이터 TPS 시리즈를 이용하여 간단한 전원 회로를 설계하여 보도록 하겠습니다.

LOGIC 설계 IC TPS62130A, MIC69303YME

실제 회로설계 이미지

위 사진과 같이 TPS62130 A와 MIC69303 YME IC를 불러와 회로를 설계하였습니다.

(※ 혹시 회로 사진이 보이지 않는 분들은 사진을 클릭해서 확대하여 볼 수 있습니다.)

TPS62130 A IC 2개와 MIC69303 YME IC 2개를 이용하여 전원 회로를 설계합니다.

12V를 인가받아 총 4가지의 전원 5V, 3.3V, 1.8V, 1.0V (TPS = 5, 3.3V/ MIC = 1.8, 1.0V)를 만들어 주는 회로를 설계하도록 하겠습니다.

2. 회로 설계 완료

회로설계1 회로설계2

회로설계를 완료하였으면 사진과 같이 PCB LAYOUT 아이콘을 클릭하여 1~5 과정을 진행해주시면 됩니다.

해당 과정은 LOGIC 회로설계를 실제 PCB에 적용시키는 작업으로서 위 작업이 없으면 실제 PCB에서 회로가 연결되지 않습니다.

또한 4번 과정을 보면 메모장이 열리는데 이 메모장에는 어떤 부품이 없는지 혹은 내가 회로적으로 연결하지 않은 것은 없는지 알 수 있도록 오류 내용을 보여줍니다.

확인하고 이상이 없으면 Yes를 눌러 진행해주시면 됩니다.

반드시 회로를 PCB로 넘길 때는 PADS LAYOUT창이 열려있어야 합니다.

3. PCB LAYOUT 설계전 Setting

LAYOUT전 부품세팅

PCB LAYOUT으로 넘기면 이전 강좌에서 만들어놨던 부품 Decal들이 회로의 Logic과 연결돼 서있는 IC Decal로 넘어옵니다.

위 사진과 같이 부품들이 모두 겹쳐져 있으므로 우선 마우스 오른쪽을 클릭하여 Select Component를 눌러 아래와 같이 진행해주시면 됩니다.

LAYOUT전 부품세팅2

모든 부품을 선택한 후 마우스 오른쪽을 누르면 Dispers라는 것이 있는데 부품을 정렬해주는 작업이므로 훨씬 설계할 때 편하실 겁니다.

이과정을 모르시는 분은 하나하나 손으로 옮기시는 경우도 있으니 반드시 알아두시기 바랍니다.

Dispers를 해주면 아래와 같이 정렬이 됩니다.

DISPERS한 모습

정렬이 되었는데 사진을 보면 흰색 선이 보이는데요. 흰색선은 실제 연결되어있는 wire를 실제 이어 주기 전에 보여주는 것입니다.

하지만 굉장히 설계하는데 거슬리기 때문에 없애주는 작업을 할 겁니다.

CONNECTION 제거

단축키 Ctrl + Alt + C를 클릭하면 Design Color Setting이 나오는데, 여기서 검은색을 선택하여 Connection부분을 검은색으로 변경한 후 OK를 클릭해주면 아래와 같이 깔끔하게 정렬됩니다.

아웃라인 만들기

아웃라인 생성

부품 정렬을 시킨 후 위 아이콘들을 이용하여 보드 아웃라인을 만들어 줍니다.

보드 아웃라인이란 실제 PCB로 만들어질 아웃라인이니 사이즈를 잘 고려해서 그 안에서 PCB를 설계해주시면 됩니다.

PCB 설계 전 전원은 항상 중요하므로 색으로 구분해놓는 것이 좋습니다.

따로 전원을 구분해놓지 않으면 어느 것이 그라운드인지 어느것이 전원인지 구별하기 힘들기 때문에 아래와 같이 진행해주시면 됩니다.

전원 컬러 설정

전원 컬러 설정 적용

View – Nets – 전원을 왼쪽에서 오른쪽으로 옮긴 후 원하는 색깔로 구분 지정한 후 – Apply 선택

위 사진처럼 색으로 구분이 가능 (핑크 3.3V, 갈색 1.8V, 파랑 GND, 하늘색 일반 패드)

4. PCB 설계 : 부품 배치

실제 부품배치 모습

나열된 부품들을 PCB 아웃라인에 내부에 라우팅 하기 쉽게 배치를 해줘야 합니다.

부품 배치는 설계 첫 번째 단계에서 가장 중요한 요소중 하나입니다.

부품 배치를 잘못할 경우 정말 작은 규격에 사이즈로 PCB를 설계할 시 부품 배치 하나의 잘못으로 원하는 규격으로 설계하지 못할 수도 있으니, 항상 깔끔하고 정렬되게 효율적으로 배치해주어야 합니다.

이러한 부분은 설계를 많이 진행해보시면 노하우가 생기실 겁니다.

이렇게 회로설계 후 부품 배치까지 진행을 하였다면 50%는 진행하신 겁니다.

PCB 설계 1탄은 부품배치까지 진행하는 강좌로 마무리하도록 하겠습니다.

PCB 설계 2탄 포스팅에서는 이제 전원 설정 및 전원 연결한 후 Layer 설정, 실제 라우팅, 에러 검사, CAM파일 생성까지 PCB 설계의 남은 모든 것을 설명해드리도록 하겠습니다.

PCB 설계 1탄 끝.

PCB란?(1)

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안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

오늘은 PCB에 대해서 이야기 해보도록하겠습니다.

하드웨어 일을 하다보면 PCB는 거의 매일 보게 되는 존재입니다.

PCB에 대해 조금 더 자세히 알고 싶으신 분들은 아래 글을 참고해주세요.

PCB 아트웍(Artwork)이란?(1)

PCB란?(2) 용어 정리

1. PCB란?

PCB

Printed Circuit Board의 약자로 인쇄 회로 기판이라고 합니다.

pcb board라고도 많이 말합니다.

저항이나, 커패시터, IC등의 전자 부품들을 표면에 고정하고 부품 사이를

구리 배선으로 연결하여 전자 회로를 구성한 판을 말합니다.

이러한 pcb를 제작하기 전에는 pcb artwork 단계를 거쳐야 합니다.

artwork을 통해 기판에서 부품의 위치를 잡고, 부품끼리 연결을 하게 됩니다.

PCB 설계 및 제작을 하는 사람들을 보통 하드웨어 엔지니어라고 많이 말합니다.

PCB를 설계 및 제작 할 때는 고려해야 할 사항들이 몇 가지 있는데요.

몇층으로 할 것인지, 재질은 어떤 것으로 할 것인지, 동박, 두께등 다양한 것을 선택해야 합니다.

이런 것들에 대해서 조금 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

2. Layer

PCB를 설계하다 보면 Layer를 많이 듣게 됩니다.

PCB는 여러 층으로 이루어져 있습니다.

아래는 PCB를 자른 단면의 모습입니다.

이미지 출처 : blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=rlaghlfh&logNo=220788953779

1층 Layer라고 하면 부품을 한쪽에만 실장하고 배선을 한쪽 면에만 형성하는 단면 PCB의 형태를 말합니다.

2층 Layer라고 하면 양면 PCB를 말합니다. 양쪽 면에 회로 패턴을 구성하고

부품 또한 PCB의 앞면과 뒷면 모두 실장할 수 있습니다.

그리고 MLB라고 해서 Multi Layer Board가 있습니다. 4층 이상의 PCB를 말합니다.

배선을 PCB의 내층에 진행할 수 있어 PCB의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있지만

그만큼 가격이 비싸지게 됩니다.

3. 재질

PCB의 재질에는 여러 종류가 있습니다.

일반적이고 대표적으로 많이 사용하는 PCB는 FR-4입니다.

– FR-4 : Epoxy Resin이 함침된 유리 섬유를 여러 겹으로 적층하여 고온 고압으로 압축 성형한 재질입니다.

다른 등급의 재질과 비교 시 가격 대비 성능이 우수하며, 특성이 가장 평균치이어서 일반적으로 사용되는 재질입니다.

– CEM-1 : Epoxy Resin이 함침된 종이 섬유를 조직하여 만들어진 유리섬유입니다

– CEM-3 : 유리섬유와 None woven Glass를 이용하여 Epoxy Resin에 함침시킨 제품입니다.

– METAL (Al) : Epoxy 등 수지 계열의 절연체를 사용하는 재질보다 내열, 방열성을 높이기 위해

알루미늄 소재를 이용하여 적층한 것입니다.

– Telfon : PTFE를 합성하여 만든 불소 수지입니다. 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 안정된 화합물을 형성하여

거의 완벽한 비활성 및 내열성, 비 점착성, 절연 안정성, 낮은 마찰 계수 등의 특징을 가지고 있습니다.

4. 표면 처리

– HASL (Hot Air Solder Leveling)

PCB 내부에 노출된 전도체 부위가(Cu) 용융 솔더 존을 통과하여, 노출 부위에 용융 솔더링이 되며

고온의 공기 분사(Hot air cutting)를 이용하여, Solder의 두께를 균일하게 유지 및 평준화 시키는

작업입니다.

-OSP (Organic Solderability Preservative)

Cu의 산화로부터 하층 구리를 보호해 솔더링을 향상시킬 수 있도록 고안된 비금속 코팅 방법으로

수용성 유기화합물을 사용하여, 동의 산화를 억제하는 보호 피막을 형성합니다.

-ENIG (Electroless Nickel-immersion Gold)

SMT 및 BGA package 부품 실장에 용이하며, 견고성, 마모 저항성, 부식 저항성 등

다양한 물리적 특성이 뛰어납니다.

내용 출처 : 한샘디지텍

www.hsdgt.com/

일반적으로 PCB 업체에 PCB 제작을 의뢰하게 되면 위와 같은 사양들을 물어보게 됩니다.

몇층으로 할 것인지 (ex) 4층)

재질은 어떤 것으로 할 것인지 (ex) FR-4)

표면 처리는 어떻게 할 것인지 (ex) 금도금)

두께는 어떻게 할 것인지 (1.6T)

동박은 어떻게 할 것인지 (내층, 외층 두께)

이러한 것들을 미리 알고 견적을 받을 때에 스펙에 넣어주셔야 합니다.

(아니면 어차피 문의 메일이나, 문의 전화가 옵니다.)

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