PCBA를 인쇄할 때 참고 사항은 무엇입니까? | JH PCBA

프린트 배선판

인쇄회로기판은 모든 전자 장비의 핵심입니다. 이는 전자 부품을 장착하고 상호 연결하기 위한 기반을 제공하는 견고하거나 유연한 구조입니다. PCB에는 일반적으로 트레이스 및 패드로 알려진 금속 표면이 내장되어 있고 평면으로 알려진 더 큰 금속 영역이 있습니다. PCB에 장착된 전자 부품은 이러한 목적으로 특별히 설계된 금속 패드에 납땜되며 금속 트레이스는 이를 상호 연결합니다. PCB에는 1개, 2개 또는 여러 층의 회로가 있을 수 있습니다.

회로 기판에는 일반적으로 의도한 신호 전송을 보장하기 위해 절연 특성이 우수한 유전체 코어 재료가 포함되어 있습니다. 다층 보드에는 추가 금속 층과 유전체가 간격을 두고 있습니다. 견고한 보드의 표준 유전체 재료는 에폭시 수지와 직조 유리 섬유 천의 난연성 복합재인 FR4로 만들어지는 반면, 연성 보드의 유전체 재료는 일반적으로 폴리이미드입니다. 견고한 보드와 유연한 보드 모두 구리로 만들어진 회로용 금속 트레이스, 패드 및 평면을 갖추고 있습니다.

신뢰성과 품질

애플리케이션에 따라 PCB는 신뢰성과 품질을 정의하는 특정 클래스에 속할 수 있습니다. IPC 표준에 따르면 일반적으로 세 가지 등급의 보드가 있습니다.

1등급: 

이 보드는 합리적인 신뢰성과 품질을 갖춘 소비자 전자 제품에 속합니다. 그러한 전자의 예 

2등급: 

이러한 보드는 높은 신뢰성과 낮은 고장률을 요구하는 장치에 속합니다. 이러한 전자 제품의 예로는 노트북, 전자레인지, 광산 장비 등이 있습니다.

3등급: 

이 보드는 신뢰성이 매우 높고 품질이 매우 높은 장치에 속합니다. 이는 가장 엄격한 제조 표준을 나타냅니다. 이러한 전자 애플리케이션의 예로는 항공우주, 군사 및 의료 장비가 있습니다.

PCBA의 종류

위에서 언급했듯이 보드는 강성과 유연성의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

단단한 보드

대다수의 사용자에게는 다음을 사용하는 것이 일반적입니다. 단단한 보드. 고열과 가압 적층 공정으로 형성된 견고한 기판에 보드의 레이아웃이 담겨 있습니다. 이러한 보드의 가장 일반적인 재료는 FR-4이지만 용도 및 특정 설계 요구 사항에 따라 재료의 특정 특성을 수정, 강조 또는 개선할 수 있습니다.

유연한 보드

단단한 보드보다 덜 일반적입니다. 유연한 보드 일반적으로 더 큰 편향을 허용하는 재료로 만들어집니다. 폴리이미드는 이러한 보드에 흔히 사용되는 재료로, 폴리이미드는 유연한 특성으로 인해 표준 단단한 보드보다 보드 두께가 훨씬 얇습니다.

PCB 설계 프로세스

인쇄회로기판을 제작하기 위해서는 먼저 설계가 필요하다. 설계자는 일반적으로 이를 위해 CAD PCB 설계 도구를 사용하며 회로도 캡처와 PCB 레이아웃의 두 단계로 수행합니다. 회로도 캡처 중에 다이어그램에 회로 연결을 생성합니다. 동안 PCB 레이아웃, 그들은 회로 기판의 물리적 레이아웃을 설계합니다.

회로도 캡처

설계자는 회로도 캡처를 시작하기 전에 CAD 소프트웨어에 필요한 라이브러리 부품이 있는지 확인해야 합니다. 여기에는 일반적으로 회로도 또는 논리 기호, 레이아웃용 풋프린트, 시뮬레이션 모델 및 3D PCB 디스플레이용 단계 ​​모델이 포함됩니다. 이러한 라이브러리가 준비되면 설계자의 다음 단계는 회로도에 회로의 논리적 표현을 만드는 것입니다. CAD 도구를 사용하면 설계자는 회로도 시트에 필요한 기호를 배치할 수 있습니다. 그런 다음 이들을 상호 연결하여 필요한 회로를 형성할 수 있습니다.

먼저 설계자는 저항기, 커패시터, 인덕터, 커넥터, 트랜지스터 및 집적 회로와 같은 전자 부품에 대한 논리 기호를 만듭니다. 다행스럽게도 대부분의 최신 CAD 소프트웨어 도구에는 이미 이러한 논리 기호 및 풋프린트를 위한 기성 라이브러리가 장착되어 있습니다.

그런 다음 디자이너는 CAD 도구 내의 회로도 시트에 이러한 기호를 구성합니다. 대략적으로 배치한 후 설계자는 회로도 기호의 핀을 와이어를 나타내는 연결선과 연결합니다. 이 선은 전자 회로의 단일 또는 네트 그룹을 나타내는 네트를 형성합니다. 기술적으로 회로도 캡처라고 알려진 이 프로세스 동안 설계자는 명확하고 읽기 쉬운 회로도를 만들기 위해 필요에 따라 부품을 재배치해야 합니다.

회로 시뮬레이션

이 단계에서 설계자는 회로 시뮬레이션을 실행하여 설계가 전기적으로 작동하는지 확인할 수 있습니다. 실제 하드웨어 구축을 시작하기 전에 회로 시뮬레이션 도구를 사용하여 설계 중인 회로의 기능을 테스트할 수 있습니다. 이는 디자이너가 시간과 비용을 절약하는 데 도움이 되므로 중요한 단계입니다.

이 단계가 만족스럽게 완료되면 설계자는 회로도 도구를 사용하여 연결 데이터를 생성하고 이를 레이아웃 도구로 전송할 수 있습니다.

설계 규칙 설정

다음 단계로 넘어가기 전에 설계자는 다양한 기능을 충족하도록 소프트웨어를 설정해야 합니다. 이는 서로 다른 디자인 객체 사이에 지정된 거리를 유지하면서 두 개의 네트가 겹치는 것을 방지하는 다양한 디자인 규칙 및 제약 조건입니다. PCB CAD 소프트웨어를 사용하면 설계자는 설계 그리드와 같은 여러 추가 보조 장치를 설정할 수 있습니다. 이러한 보조 기능은 설계자가 구성 요소를 적절하게 배치하고 깔끔하고 질서정연하게 트레이스를 라우팅하는 데 도움이 됩니다.

구성요소 배치

설계자가 설계 데이터베이스를 올바르게 설정한 후에는 회로도에서 네트워크 연결 정보를 가져올 수 있습니다. 이 정보를 사용하여 설계자는 회로 기판을 물리적으로 배치하는 작업을 시작할 수 있습니다. 이를 위해서는 CAD 시스템의 보드 아웃라인부터 시작해야 합니다. 이 아웃라인에는 보드의 외부 주변에 대한 정보뿐만 아니라 보드의 내부 구멍, 컷아웃 및 기타 제한 사항도 표시됩니다.

가져온 네트워크 연결은 회로의 각 구성 요소에 대한 설치 공간이라는 또 다른 중요한 정보도 제공합니다. 사소한 실수라도 수정하는 데 매우 오랜 시간이 걸릴 수 있으므로 설계자는 가져온 발자국 정보의 정확성을 주의 깊게 확인해야 합니다.

처음에는 발자국이 뒤죽박죽된 패턴으로 나타납니다. 설계자는 이를 수동으로 풀어 보드 윤곽선 내에서 각 설치 공간을 별도로 배치해야 합니다. 대안으로 CAD 소프트웨어의 자동 배치 기능을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 윤곽선 내에서 각 구성 요소를 최적으로 배치할 수 있습니다. 이때 상호 연결된 그물은 고무줄처럼 희미한 선으로 나타나는데, 이를 쥐둥지라고 한다.

이제 설계자는 가능한 최선의 방법으로 구성 요소의 설치 공간을 배치하기 위해 기술 지식을 활용해야 합니다. 배치는 가능한 한 가장 짧은 연결, 최소한의 혼선 및 간섭, 적절한 열 분배를 제공하면서 최고의 성능을 제공해야 합니다. 또한 설계자는 커넥터, 케이블 및 기타 장착 하드웨어에 대한 최적의 배치를 찾아야 합니다.

이 단계는 또한 설계자가 DFA(조립용 설계)를 고려하는 가장 좋은 단계입니다. 즉, 제조업체가 쉽게 조립할 수 있도록 구성 요소를 배치하는 것입니다. 여기에는 모든 양극 구성 요소를 동일한 방향 또는 직각으로 배치하고, 식별 핀이 동일한 사분면에 있는 모든 집적 회로를 배치하고, 수동으로 장착된 구성 요소 주위에 손가락 공간을 남겨 두는 등의 작업이 포함될 수 있습니다.

구성요소 배치

설계자가 설계 데이터베이스를 올바르게 설정한 후에는 회로도에서 네트워크 연결 정보를 가져올 수 있습니다. 이 정보를 사용하여 설계자는 회로 기판을 물리적으로 배치하는 작업을 시작할 수 있습니다. 이를 위해서는 CAD 시스템의 보드 아웃라인부터 시작해야 합니다. 이 아웃라인에는 보드의 외부 주변에 대한 정보뿐만 아니라 보드의 내부 구멍, 컷아웃 및 기타 제한 사항도 표시됩니다.

가져온 네트워크 연결은 회로의 각 구성 요소에 대한 설치 공간이라는 또 다른 중요한 정보도 제공합니다. 사소한 실수라도 수정하는 데 매우 오랜 시간이 걸릴 수 있으므로 설계자는 가져온 발자국 정보의 정확성을 주의 깊게 확인해야 합니다.

처음에는 발자국이 뒤죽박죽된 패턴으로 나타납니다. 설계자는 이를 수동으로 풀어 보드 윤곽선 내에서 각 설치 공간을 별도로 배치해야 합니다. 대안으로 CAD 소프트웨어의 자동 배치 기능을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 윤곽선 내에서 각 구성 요소를 최적으로 배치할 수 있습니다. 이때 상호 연결된 그물은 고무줄처럼 희미한 선으로 나타나는데, 이를 쥐둥지라고 한다.

이제 설계자는 가능한 최선의 방법으로 구성 요소의 설치 공간을 배치하기 위해 기술 지식을 활용해야 합니다. 배치는 가능한 한 가장 짧은 연결, 최소한의 혼선 및 간섭, 적절한 열 분배를 제공하면서 최고의 성능을 제공해야 합니다. 또한 설계자는 커넥터, 케이블 및 기타 장착 하드웨어에 대한 최적의 배치를 찾아야 합니다.

이 단계는 또한 설계자가 DFA(조립용 설계)를 고려하는 가장 좋은 단계입니다. 즉, 제조업체가 쉽게 조립할 수 있도록 구성 요소를 배치하는 것입니다. 여기에는 모든 양극 구성 요소를 동일한 방향 또는 직각으로 배치하고, 식별 핀이 동일한 사분면에 있는 모든 집적 회로를 배치하고, 수동으로 장착된 구성 요소 주위에 손가락 공간을 남겨 두는 등의 작업이 포함될 수 있습니다.

PCB 라우팅

구성 요소를 만족스럽게 배치한 후 설계자는 보드 라우팅의 다음 단계를 시작할 수 있습니다. 설계자는 고무줄 연결의 쥐둥지 모양을 흔적과 평면으로 변환해야 합니다. CAD 도구에는 일반적으로 설계자가 이 작업을 수동, 자동 또는 반자동으로 수행할 수 있는 많은 기능이 있습니다. 이는 설계자의 상당한 시간을 절약할 수 있습니다.

디자이너는 트레이스를 라우팅할 때 주의해야 합니다. 일부 모범 사례에는 트레이스가 예각으로 구부러지는 것을 허용하지 않고, 너비의 급격한 전환을 피하고, 트레이스에서 패드까지 점진적인 테이퍼를 허용하고, 잡음이 있는 신호를 전달하는 트레이스 사이에 적절한 간격을 유지하는 등이 포함됩니다.

고속 및 고주파 신호는 신호 무결성을 유지하기 위해 추가적인 주의가 필요할 수 있습니다. 여기에는 이러한 신호를 전달하는 트레이스에 대한 적절한 전송선 구조를 설정하는 것이 포함될 수 있습니다.

복귀 경로

일반적으로 각 활성 구성 요소에는 제어 및 IO 신호와 별도로 전원 및 접지망에 대한 연결이라는 두 가지 필수 연결이 있습니다. 대부분의 설계자는 이러한 구성요소 주위에 단단한 평면이 있는 침수된 영역과 레이어를 사용하여 이를 활용하고 반환 경로를 형성할 수 있습니다. 그러나 보드에 분할, 잘림 또는 구멍이 너무 많으면 이것만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 부적절한 복귀 경로는 소음을 증가시키고 PCB 성능을 저하시킬 수 있습니다.

설계 규칙 확인

대부분의 CAD 도구는 온라인 설계 규칙 검사를 제공하지만 최종 규칙 검사를 실행해도 아무런 해가 없습니다. 온라인 설계 검사는 공간 제약 위반, 동심도 위반 등과 같은 설계 오류를 자동으로 표시하여 설계자가 수정할 수 있도록 해줍니다. 최종 규칙 검사를 실행하면 결과가 입증될 뿐만 아니라 설계자가 실수로 놓쳤을 수 있는 규칙을 수정할 수 있습니다.

실크스크린 정보

이제 설계자는 보드에 포함될 다양한 텍스트와 마킹 정보를 설정해야 합니다. 제작자는 보드의 외부 레이어에 이 정보를 실크스크린합니다. 이 정보를 통해 사용자는 특정 구성 요소를 찾고, 보드의 배치 번호를 찾고, 저작권 정보, 제조업체의 신원 등을 식별할 수 있습니다.

최종 작품

위의 모든 단계를 만족스럽게 완료한 후 디자이너는 마침내 보드 제작을 위해 제조업체에 보낼 PCB 디자인의 최종 아트웍을 생성할 수 있습니다. 일반적인 방법은 Gerber와 같은 표준 형식으로 최종 작품을 생성하는 것입니다.

결론

PCB Trace Technologies Inc.에 따르면 PCB 설계, 제조 및 조립 프로세스는 매우 까다롭고 정확합니다. 의도한 성능을 제공할 수 있도록 사양에 맞게 보드를 제작하려면 정확한 최종 작품의 형태로 정확한 설계 데이터를 제작자에게 전달해야 합니다.

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