PCB 설계 ARTWORK란 무엇인가?

 제품 개발의 핵심 단계 중 하나인 PCB(Printed Circuit Board) 설계는 전자 부품들이 어떻게 배치되고 연결될지를 정의합니다. PCB Artwork 설계는 전자 회로의 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 이번 글에서는 PCB Artwork 설계의 기본 개념과 과정에 관해 설명하겠습니다.

1. PCB Artwork 설계의 기본 개념

  PCB Artwork는 회로 기판의 레이아웃을 정의하는 그래픽 디자인입니다. 이는 회로 기판 위에 전기적 신호를 전달하는 트레이스(Trace)와 다양한 전자 부품을 배치하는 위치를 포함합니다. PCB Artwork 설계는 전자 부품 간의 전기적 연결을 최적화하고, 회로의 신뢰성과 성능을 보장하기 위한 중요한 과정입니다.

2. 설계 소프트웨어 선택 

  PCB Artwork 설계는 주로 전문 설계 소프트웨어를 사용하여 진행됩니다. 대표적인 PCB 설계 소프트웨어로는 Altium Designer, Orcad, Pads 등이 있습니다. 이러한 소프트웨어는 회로 다이어그램을 작성하고, 부품을 배치하며, 트레이스를 설계할 수 있는 다양한 기능을 제공합니다.

3. 설계 과정

1) 회로 다이어그램 작성

  회로 다이어그램(Schematic Diagram)은 PCB 설계의 첫 단계입니다. 여기서는 전자 부품과 그들의 전기적 연결을 정의합니다. 다이어그램 작성이 완료되면, 이를 바탕으로 PCB Artwork를 설계합니다.

2) 부품 배치

  부품 배치는 PCB 설계의 핵심 요소입니다. 각 부품의 위치는 회로의 성능과 제조 용이성에 큰 영향을 미칩니다. 부품 간의 거리를 최적화하여 신호 간섭을 최소화하고, 열 발생 부품을 적절히 배치하여 냉각 효율을 높이는 것 또한 중요합니다.

3) 트레이스 설계

  트레이스는 PCB 위에서 전기 신호를 전달하는 도전 경로입니다. 트레이스의 폭과 경로는 전류 용량과 신호 무결성에 영향을 미칩니다. 고주파 신호는 직선 경로를 선호하고, 전력 트레이스는 충분한 폭을 확보해야 합니다.

4) 층 설계

  다층 PCB는 신호 레이어와 전력/접지 레이어를 별도로 구성하여 신호 간섭을 줄이고, 전기적 성능을 향상시킵니다. 각 레이어의 역할을 명확히 정의하고, 필요한 경우 비아(Via)를 사용하여 층 간 연결을 만듭니다.

5) 디자인 룰 체크

  디자인 룰 체크(DRC)는 설계 규칙을 준수하는지 확인하는 과정입니다. 이는 트레이스 간격, 트레이스와 패드 간격, 부품 간격 등의 규칙을 포함합니다. DRC를 통해 잠재적인 설계 오류를 사전에 발견하고 수정할 수 있습니다.

4. 설계 최적화

1) 신호 무결성 확보

  고속 신호는 인덕턴스와 커패시턴스의 영향을 받기 때문에, 신호 트레이스를 가능한 한 짧고 직선으로 설계해야 합니다. 차폐 레이어를 추가하여 EMI(Electromagnetic Interference)를 줄이는 것도 중요합니다.

2) 열 관리

  전력 소비가 높은 부품은 열을 많이 발생시키므로, 이러한 부품은 열 방출이 용이한 위치에 배치하고, 히트 싱크나 열 패드를 사용하는 것이 좋습니다.

3) 제조 용이성

  PCB 설계 시 제조 공정을 고려하여, 부품 간 간격을 충분히 확보하고, 부품을 자동 장착기가 쉽게 접근할 수 있도록 배치하는 것이 중요합니다. 또한, 테스트 포인트를 추가하여 제조 후 검사를 용이하게 할 수 있습니다.

5. 파일 생성 및 검토

  최종 설계가 완료되면, 제조를 위해 Gerber 파일과 같은 표준 출력 파일을 생성합니다. 이 파일들은 PCB 제조업체가 설계를 정확히 재현할 수 있도록 도와줍니다. 생성된 파일을 꼼꼼히 검토하여 설계 오류가 없는지 확인한 후, 제조에 넘깁니다.
 

  PCB Artwork 설계는 전자 제품의 성능과 신뢰성에 직결되는 중요한 단계입니다. 철저한 계획과 세심한 설계가 필요하며, 이를 위해 적절한 소프트웨어와 설계 규칙을 준수하는 것이 중요합니다. 위에서 설명한 과정을 잘 이해하고 적용한다면, 고품질의 PCB를 설계할 수 있을 것입니다. PCB 설계는 복잡하지만, 경험을 쌓고 지속해서 학습하면 점점 더 효율적이고 최적화된 설계를 할 수 있게 될 것입니다.