인쇄 회로 기판(PCB)은 현대 전자 기기의 핵심 요소입니다. 표준화된 파일 형식은 효율적인 설계 및 제조 결과를 도출하는 기반이 됩니다. 이러한 기존 형식은 설계 소프트웨어 애플리케이션과 PCB 제조업체 및 조립 시설 간의 통신을 위한 다리 역할을 합니다.
원활한 생산은 팀이 표준화된 파일 형식을 완전히 이해해야만 가능합니다. 따라서 이 글에서는 PCB 설계 파일의 기본 개념과 해당 어셈블리 파일 형식을 살펴보겠습니다.
차례
PCB 설계 및 어셈블리 파일 형식 개요
PCB 파일은 여러 종류의 필수 데이터 요소를 저장합니다. 기본적인 이해를 돕기 위해 좀 더 명확하게 설명해 드리겠습니다. PCB 파일은 네 가지 주요 유형의 정보를 담고 있습니다. 이러한 정보는 다음과 같습니다.
- 기하학적 특성
- 구성 요소 세부 사항
- 넷리스트 연결,
- 그리고 제조 지침.
기하학적 데이터
기하학적 데이터는 보드의 모양과 레이아웃을 설명합니다. 동시에, 부품 데이터는 PCB 각 부품의 위치와 면적을 지정합니다. 넷리스트 데이터 파일에서 엔지니어는 부품들을 연결하는 전기적 연결을 설명합니다. 제조 데이터는 전자 부품을 제작하고 조립하는 데 있어 지침서 역할을 합니다.
구성 요소 데이터는 보드에서 각 구성 요소의 위치와 설치 공간을 지정합니다.
표준화
표준화는 호환성을 보장합니다. 그렇기 때문에 IPC의 역할이 결코 약화될 수 없습니다. 왜냐고요? 바로 IPC가 중심 기관이기 때문입니다. IPC(Association Connecting Electronics Industries)는 전자제품 산업 표준을 개발합니다.
이러한 표준화를 통해 여러 기관은 설계 및 제조 활동 전반에 걸쳐 통일성을 유지하는 통합 지침을 제공합니다. 이 시스템은 표준 연결을 확립하여 서로 다른 소프트웨어 공급업체 간의 원활한 데이터 전송을 지원합니다. IPC 표준은 오류를 방지하는 동시에 더 나은 품질의 제품을 생산합니다.
디자인 파일 형식
PCB 제조에는 제대로 작동하기 위한 설계 파일이 필요합니다. 일반적으로 여러 형식이 사용됩니다.
A. Gerber 파일(.gtl, .gbl, .gts, .gbs)
산업은 다음에 의존합니다 거버 파일 표준 형식으로 사용됩니다. 인쇄 회로 기판 생산을 위해 이미지 형식이 존재합니다. 각 PCB 레이어는 벡터 그래픽 형식 설명을 통해 표현됩니다. .gbs 파일은 납땜이 적용되지 않아야 하는 영역을 식별하는 기능을 합니다.
다른 일반적인 확장자도 있습니다. 포함된 형식으로는 상단 실크스크린 데이터용 .gto, 하단 실크스크린 데이터용 .gbo, 보드 외형 사양용 .gko, 그리고 드릴 정보가 포함된 .drd 파일이 있습니다.
RS-274X는 최신 거버 포맷입니다. RS-274D는 더 오래되었습니다. RS-274X는 더 유용한 정보를 더 많이 담을 수 있는 구조 덕분에 더 우수합니다. 애퍼처 정의 방식은 주요 차이점 중 하나입니다.
D-코드는 Aperture 포맷에서 피처를 그리는 데 필수적인 모양을 설정하는 데 사용됩니다. Gerber 이미지는 이러한 애퍼처를 사용하여 이미지를 생성합니다. 디자인에 사용되는 기본 모양은 원과 사각형, 그리고 사용자 정의된 다각형입니다.
확장 거버(X2)는 RS-274X를 개선한 제품입니다. 애퍼처 정보를 내장하고 넷리스트 데이터도 제공합니다. 또한 제조 과정을 간소화하고, 수작업 공정과 오류율을 줄여줍니다.
B. Eagle 파일(.brd, .sch)
PCB 설계 소프트웨어 중 가장 선호되는 선택 중 하나는 바로 Eagle입니다. 이 소프트웨어는 사용자가 직관적으로 조작할 수 있다는 장점 덕분에 인기를 얻고 있습니다. 이 시스템은 부품 배치 및 배선 기능을 포함함으로써 기능을 확장합니다. 이 시스템을 통해 전기적 연결 상태를 확인할 수 있습니다.
Eagle을 사용하는 데 있어 효율적인 라이브러리 관리는 여전히 필수적인 요소입니다. 구성 요소 라이브러리는 구성 요소 정보를 저장합니다. 이러한 리소스에는 풋프린트 정보, 심볼 정의 및 전기 데이터 구조가 포함됩니다. 이 시스템은 제조 실수를 최소화하면서 균일한 설계를 생성한다는 두 가지 주요 이점을 제공합니다.
사용자 언어 프로그램을 통해 Eagle은 기능을 확장합니다. 이러한 프로그램은 작업 자동화를 간소화하는 스크립팅 도구로 활용할 수 있습니다. 무슨 뜻일까요? 새로운 기능을 추가하고, 소프트웨어를 맞춤 설정합니다. BOM 생성 및 설계 규칙 검사 기능은 실제 사용 사례로 제공됩니다.
C. KiCad 파일(.kicad_pcb, .kicad_sch)
소프트웨어 프로그램 KiCad는 인쇄 회로 기판용 오픈소스 하드웨어 설계 소프트웨어로, 강력한 기능을 갖추고 있습니다. 이 도구의 인기는 계속해서 높아지고 있습니다.
모든 KiCad 프로젝트 파일은 관리와 협업을 용이하게 하는 체계적인 구조를 공유합니다. 따라서 이는 기본적이고 중요한 사항입니다. 모든 사용자는 이러한 체계적인 구조가 프로젝트 파일 관리를 어떻게 간소화하고 협업을 더욱 용이하게 하는지 이해해야 합니다.
사용자들은 KiCad 소프트웨어용 플러그인을 꾸준히 개발하고 있습니다. 플러그인은 다양한 기능을 추가하고, 데이터 가져오기/내보내기를 지원하며, 설계 작업을 자동화합니다. 따라서 KiCad는 매우 다재다능합니다.
제조 파일 형식
PCB 생산은 제조 파일에 따라 달라지며, 여러 형식이 통합되어 있습니다.
Gerber 파일(.gtl, .gbl, .gts, .gbs)
거버 파일은 제조 작업 전반에 걸쳐 필수적인 위치를 차지합니다. PCB의 각 레이어는 이 파일로부터 이미지 데이터를 받습니다. 제조되는 실제 기판은 이 파일에 의존합니다.
드릴 파일
드릴 파일 또한 필수적입니다. 설계자는 일반적으로 Excellon 형식으로 드릴링 머신 지침을 저장합니다. 이 파일은 구멍 위치를 표시하여 드릴링 머신을 제어합니다. 드릴 파일은 모든 구멍의 위치와 직경을 결정합니다.
이 시스템은 거버 파일과 함께 작동하여 정밀한 PCB 패턴을 생성합니다. 무엇을 얻을 수 있을까요? 바로 정밀한 홀 배치입니다.
제조 패널은 하나의 확대된 패널 구조 내에서 여러 PCB 설계를 연결합니다. 이를 통해 재료 사용량을 최적화하고 생산 효율도 향상됩니다. 패널 배치 정보는 Gerber 파일 형식으로 저장할 수 있습니다. 이 시스템은 개별 PCB 위치와 필요한 툴링 홀 또는 분리 탭을 모두 통합합니다.
ODB++ 파일(.odb++)
ODB++는 더욱 완벽한 제조 파일 형식 옵션을 제공합니다. ODB++ 파일 형식은 단순한 도형의 시각적 표현을 넘어 확장된 고급 데이터 기능을 제공합니다.
ODB++에서 제공되는 지능형 데이터는 구성 요소 속성에 대한 정보를 캡슐화합니다. 더 명확하게 이해하기 위해 다른 방식으로 살펴보겠습니다. 이러한 지능형 데이터의 예는 다음과 같습니다.
- 부품 번호
- 마케팅은:
- 그리고 허용 오차.
이 파일은 네트 이름도 제공합니다. 네트 이름을 제공하며, 이러한 요소는 설계 내 구성 요소가 전기적으로 어떻게 연결되는지 명확하게 보여줍니다.
데이터 세트에서 무엇을 찾을 수 있을까요? 정확한 위치를 명시한 테스트 지점에 대한 세부 정보를 얻을 수 있습니다. 여기서 목적은 조립된 회로 기판의 성능을 분석하는 것입니다. 이러한 세부 정보는 모호성을 줄여줍니다. 이 솔루션을 사용하면 인적 분석의 중요성이 줄어듭니다.
ODB++ 프레임워크는 CAM 프로세스를 훨씬 더 간소화합니다. 완전한 데이터 세트를 제공하며, 제조 장비 운영 준비 시간을 단축합니다. 또한, 잠재적인 제조 및 조립 실수를 방지합니다.
C. IPC-2581 파일(.2581)
IPC-2581은 기술 발전을 대표하는 차세대 제조 파일 형식입니다. IPC-2581 형식은 XML(Extensible Markup Language)을 기반으로 합니다.
XML은 사람이 읽을 수 있는 구조화된 데이터 저장 형식을 생성합니다. IPC-2581의 유연성과 확장성은 설계에서 비롯됩니다. PCB의 모든 특성은 이 형식을 통해 포괄적으로 설명됩니다. 이 시스템은 설계 사양, 제조 공정 및 조립 지침을 모두 통합합니다.
어셈블리 파일 형식
성공한 PCB 어셈블리 작업은 어셈블리 파일에 따라 달라집니다. 여러 형식이 통합되어 있습니다.
A. BOM(자재 목록) 파일(.csv, .xls, .xlsx)
BOM(자재 명세서) 파일은 조립 공정에 필요한 모든 구성품의 목록을 생성합니다. 표준 BOM 파일 형식은 .csv(쉼표로 구분된 값)와 .xls 및 .xlsx(Excel Open XML 스프레드시트)로 구성됩니다.
BOM에는 여러 가지 종류가 있습니다. 예를 들어, 엔지니어링 BOM은 설계 사양에 중점을 둡니다. 마찬가지로, 제조 BOM은 생산을 위한 구성품을 세부적으로 설명합니다. 판매 BOM은 주문 지침과 함께 원가 세부 정보를 제공합니다.
BOM 구조 내에서 패키징 부품에 대한 세부 정보는 중요합니다. 이 문서에는 SOIC 및 QFP와 같은 부품 패키징 형태와 해당 부품의 크기 및 공급업체 부품 번호에 대한 세부 정보가 포함되어 있습니다.
B. 픽앤플레이스 파일(.csv, .txt)
자동 조립 기계는 픽앤플레이스 파일을 사용하여 작동합니다. 시스템은 이 파일에서 어떤 부품을 각 지정된 위치로 옮길지에 대한 지침을 받습니다. 건설업체는 일반적으로 .csv 파일과 .txt(일반 텍스트) 파일을 표준 형식으로 사용합니다.
픽앤플레이스 파일에는 여러 가지 변형이 있습니다. 조립 기계 모델마다 설정에 고유한 변형이 필요합니다. 각 픽앤플레이스 파일에는 부품 X/Y 배치 정보와 함께 회전 명령 및 참조 지정자가 포함되어 있습니다.
인쇄 회로 기판(PCB)에는 기준 마커라고 하는 작은 표적이 나타납니다. 조립 기계는 이러한 부품 덕분에 정밀한 정렬을 얻습니다. 자동 조립은 정확한 작동을 위해 마커에 크게 의존합니다.
C. 조립 도면(.pdf, .dwg)
조립 과정을 안내하는 시각적 지침은 조립 도면에서 찾을 수 있습니다. 조립 문서의 일반적인 파일 형식으로는 .pdf(Portable Document Format)와 .dwg(AutoCAD 도면)가 있습니다.
여러 종류의 조립 도면이 있습니다. 각 부품의 위치는 부품 배치도를 통해 확인할 수 있습니다. 분해도는 부품의 조립 구성을 보여줍니다.
변환 및 호환성 문제
PCB 파일 변환은 수많은 문제를 야기합니다. 특정 도구가 변환에 도움을 줍니다. GerbView는 Gerber 파일을 처리하고, ODB++ 뷰어는 ODB++ 데이터를 검사합니다.
변환 과정에서 데이터 손실 위험이 있습니다. 이 정보에는 데이터 손실 및 손상 위험이 존재하며, 이로 인해 제조 오류가 발생할 수 있습니다. 변환 후 결과를 확인하는 과정에는 세심한 주의가 필요합니다.
효과적인 파일 관리는 버전 관리 시스템에 달려 있습니다. Git은 파일 변경 사항을 추적합니다. Git 사용자는 시스템이 파일 변경 사항을 정확하게 추적하기 때문에 자신이 어떤 버전을 사용하고 있는지 항상 알 수 있습니다. 이 도구는 모든 사용자가 올바른 파일 버전에 접근할 수 있도록 보장합니다.
PCB 파일 형식 작업을 위한 모범 사례
여러 가지 모범 사례가 PCB 파일 형식을 문제로부터 보호하는 데 효과적입니다.
문서
PCB 제조에 있어 레이어 스택업에 대한 문서화는 여전히 필수적입니다. 이 문서는 PCB 설계에 사용되는 재료와 레이어 순서를 명시합니다. 제조업체는 설계를 진행하기 전에 이 정보를 확인해야 합니다.
이 문서는 모든 사람이 레이어 재료에 대해 동일한 정보를 공유하도록 하여 최종 보드 제작 시 실수를 방지합니다. 문서에는 다음 내용이 포함되어야 합니다.
- 각 계층의 순서(예: 최상위 신호, 접지 평면, 전원 평면, 최하위 신호).
- 각 층의 재료(예: FR-4, 프리프레그, 구리).
- 각 층의 두께.
- 보드의 전체 두께.
DRCS
설계 규칙 검사(DRC)는 설계 소프트웨어 플랫폼을 통해 작동하는 자동화된 검증 프로세스입니다. DRC는 설계 결함을 찾아냅니다. 제조 문제는 확인된 설계 결함으로 인해 발생할 수 있습니다.
설계 단계 초기부터 설계 규칙 점검(DRC)을 시작하면 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 설계 규칙 점검은 값비싼 수정 작업을 피하고 설계 시간을 단축하는 데 도움이 됩니다. DRC 점검의 예는 다음과 같습니다.
- 트레이스 폭과 간격.
- 크기와 간격을 통해.
- 구성 요소와 보드 가장자리 사이의 여유 공간.
- 비아와 관통 구멍 주변의 고리 모양 링 크기입니다.
제조업체와 투명한 대화를 유지하는 것은 매우 중요합니다. 이러한 접근 방식은 의사소통 실패를 줄여 효과적인 생산 결과를 가져옵니다. 의사소통에 필수적인 정보는 다음과 같습니다.
레이어 스택업 세부 정보.
중요 치수 및 공차. 이는 크기와 모양의 허용 가능한 편차를 명시합니다.
특별한 제조 요건이 있습니까? 이 보드 사양은 정밀한 표면 마감과 임피던스 제어 기능을 사용하며, 제어된 드릴링 깊이를 유지합니다.
선호하는 파일 형식. 선호하는 파일 형식을 선택하면 형식 변환 문제의 위험을 없애면서 원활한 호환성을 확보할 수 있습니다.
문서에는 특정 지침이나 설계 참고 사항이 포함되어야 합니다. 이 정보는 필수 구성 요소와 조립 방법을 설명합니다.
정기 커뮤니케이션
제조 과정에서 정기적인 소통을 통해 제조 과정에서 발생하는 문제와 의문점을 예방합니다.
맺음말
PCB 제조는 제대로 작동하기 위해 표준화된 파일 형식이 필요합니다. 이러한 형식을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 또한, 모범 사례 또한 필수적입니다. 제조업체와 명확한 소통을 유지하는 것은 필수적인 업무 중 하나입니다. 철저한 검증과 신중한 버전 관리를 통해 오류를 방지할 수 있습니다. 이 글은 기본 개념을 이해하는 데 도움을 드리기 위해 작성되었습니다.
