전자 제품 설계의 신뢰성 확보는 매우 중요합니다. 제조 가능성 설계는 PCB 제조 가능성 설계, PCBA 어셈블리 설계, 그리고 비용 효율적인 제조 설계라는 세 가지 핵심 측면을 포괄합니다. 이 중 PCB 제조 가능성 설계는 PCB 기판의 제조 관점에 초점을 맞추고, 생산 수율을 향상시키고 통신 비용을 절감하기 위한 공정 변수를 고려합니다. 설계 고려 사항에는 선폭과 간격, 홀 간 거리, 홀 간 거리가 포함되며, 이 모든 요소는 설계 단계에서 반드시 고려되어야 합니다.
PCB 설계의 중요성
전자 제품 개발에서 PCB는 설계 내용을 전달하는 물리적 매개체 역할을 하며, 모든 설계 의도와 제품 기능을 구현합니다. 따라서 PCB 설계는 모든 프로젝트에서 필수적인 요소입니다. PCB 제조 가능성 설계는 설계가 제조 역량과 부합하도록 엔지니어의 세심한 주의가 필요합니다.
일반적인 디자인 함정
PCB 설계가 완료되면 실제 회로 기판이 생산됩니다. 설계 프로세스와 생산 장비의 불일치로 인해 설계된 PCB를 생산할 수 없는 경우가 종종 있습니다. 설계 엔지니어는 이러한 문제를 방지하기 위해 설계 단계에서 생산 프로세스의 성능을 이해해야 합니다.
DFM 분석의 역할
제조가능성 설계(DFM) 분석 소프트웨어는 생산 공정 매개변수에 따라 설계된 PCB의 제조가능성 검사를 수행합니다. 설계 엔지니어가 생산 전에 잠재적인 제조가능성 문제를 파악하여 설계와 제조를 연결하는 다리 역할을 합니다.
DFM 검사 항목 사례 연구
wonderfulpcb DFM Services 제조성 분석 소프트웨어는 PCB 베어 보드 분석을 위한 19가지 주요 항목과 52가지 세부 검사 규칙을 개발했습니다. 이 규칙들은 다양한 잠재적 제조 문제를 포괄합니다. DFM 분석을 통해 사용자가 문제를 해결하는 데 도움을 받은 몇 가지 대표적인 사례는 다음과 같습니다.
1. 알레그로 디자인 파일 쇼트서킷
DFM 전기망 검사에서 전원 공급 장치와 접지 사이에 단락이 감지되었습니다. Allegro에서 PCB 파일을 확인한 결과, 두 SMD 패드의 방열 접지 홀이 전원층과 단락되어 있었고, 접지 홀이 전원층에서 절연되지 않아 단락이 발생한 것으로 확인되었습니다.
2. PADS 설계 파일 2D 라인 단락 회로
DFM 전기 네트워크 점검 결과 전원 공급 장치와 접지 사이에 단락이 발생한 것으로 나타났습니다. 레이아웃 엔지니어의 검증 결과, 거버 파일 변환 시 다섯 번째 레이어의 2D 라인이 취소되지 않아 전기 네트워크 단락이 발생한 것으로 확인되었습니다.
3. Altium 디자인 파일 개방 회로
DFM 전기 회로 점검 결과 두 번째 층의 접지망 전체에서 단선 회로가 발견되었습니다. Altium Designer를 사용하여 파일을 열어본 결과, 접지 구멍 전체가 구리 호일과 분리되어 접지망에 단선 회로가 발생한 것으로 확인되었습니다.
4. 솔더 마스크 창 누락
DFM 솔더 마스크 윈도우 이상 검사 결과, 납땜 예정 구역에 솔더 마스크가 없는 것으로 확인되었습니다. 솔더 마스크에 윈도우가 없으면 해당 구역을 납땜할 수 없어 조립 시 문제가 발생할 수 있습니다.
5. 드릴링 누락
드릴링 분석 검사에서 DIP 장치 핀용 구멍이 누락된 것으로 확인되었습니다. 이 구멍이 없으면 DIP 장치를 삽입하고 납땜할 수 없습니다. 나중에 드릴링을 수행하면 구멍에 구리 도금이 부족하여 회로가 단선될 수 있으며, 이는 복구할 수 없습니다.
DFM 감지 기능
1. 회로 분석
최소 라인 폭: 설계 엔지니어는 예상 전류를 처리할 수 있도록 트레이스 폭이 충분한지 확인해야 합니다. 트레이스 폭이 부족하면 과열 및 잠재적 고장으로 이어질 수 있습니다.
최소 간격 : 단락 및 신호 간섭을 방지하기 위해 트레이스 사이의 적절한 간격은 필수적입니다. 간격은 전압 요구 사항 및 제조 역량을 충족해야 합니다.
SMD 간격: SMD 패드 사이의 적절한 간격은 솔더 브릿지를 방지하고 안정적인 연결을 보장하는 데 중요합니다.
패드 크기 : 패드 크기는 납땜 품질에 영향을 미칩니다. 패드가 너무 작으면 납땜 접합 불량을 초래할 수 있고, 패드가 너무 크면 부품 정렬 불량을 초래할 수 있습니다.
그리드 구리 도금: 그리드 구리 도금은 방열을 향상시킬 수 있지만, 그리드 간격과 선폭이 지나치게 작으면 제조 공정이 복잡해질 수 있습니다.
홀 링 크기: 적절한 납땜을 위해서는 적절한 홀 링 크기가 필요합니다. 홀 링 크기가 작으면 납땜이 어려워질 수 있으며, 비아 홀 링 크기가 작으면 회로 단선을 유발할 수 있습니다.
홀에서 라인까지: 구멍과 트레이스 사이의 거리가 충분하지 않으면 공정 허용 오차로 인해 제조 중에 단락이 발생할 수 있습니다.
전기 신호: 끊어진 트레이스나 날카로운 각도와 같은 설계 오류는 제조상의 문제와 신호 무결성 문제를 일으킬 수 있습니다.
보드 가장자리까지의 구리: 보드 가장자리에 너무 가까운 구리 배선은 몰딩 중 노출로 이어져 잠재적으로 설치 문제가 발생할 수 있습니다.
홀의 패드: 구멍이 있는 패드는 납땜 품질과 부품 배치에 영향을 미칠 수 있습니다.
개방 단락 회로: 설계 오류로 인한 개방 회로나 단락 회로를 감지하는 것은 기능적 고장을 방지하는 데 필수적입니다.
2. 드릴링 분석
드릴링 조리개: 작은 드릴 구멍 크기는 생산 비용을 증가시킬 수 있으며 제조 능력을 넘어설 수도 있습니다.
홀 투 홀: 구멍 사이의 간격이 충분하지 않으면 드릴 비트가 파손되고 단락이 발생할 수 있습니다.
구멍에서 보드 가장자리까지: 보드 가장자리에 너무 가까운 구멍은 납땜 링이 파손될 수 있으며 납땜 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
홀 밀도: 높은 홀 밀도는 생산 시간과 비용을 증가시킬 수 있습니다. 또한, 과도한 홀 밀도는 가격 및 납기 일정에도 영향을 미칠 수 있습니다.
특수 구멍: 반쪽 구멍이나 정사각형 구멍과 같은 특수 구멍은 제조 가능성을 보장하기 위해 설계 시 특별한 주의가 필요합니다.
누수 구멍: 드릴 구멍 누락 등의 설계 오류로 인해 회로 개방이나 조립 문제가 발생할 수 있습니다.
여분의 구멍:
