동박두께

0.5 온스 : 0.0175 mm

1 온스 : 0.035 mm (일반PCB 동박두께)

2 온스 : 0.07 mm

e홈메이드클럽

PC(PolyCarbonate)의 물성,용도 및 제법

PCB설계를 하다보면, 너무 많은 부품과 배선이 들어가는 경우가 흔합니다.

제조원가를 낮추기위해, PCB보드면적을 최대한 줄입니다.

그러다보면, 겨우 배선이 되는 경우가 종종 있습니다.

2층 기판에서 이리, 저리, 왔다, 갔다, 빙빙 돌아서, 연결 되는 경우도 있습니다.

물론, 동작은 하겠죠. 그러나, 2층 기판에서 이렇게 하면, 그라운드가 조각조각 나고, 그라운드끼리 연결이 잘 안되어, 전자파인증(EMI/EMC)이나, 정전기 시험에서 불합격 하는 경우가 많아 집니다.

무조건 작게 만든다고 좋은건 아닙니다.

특히, 많이 팔아봐야 몇백대 팔 물건을 설계한다고, 일주일이상 PCB설계를 하고, 또하고, 하다보면, 개발비가 더 나올 수도 있습니다. PCB 몇 cm줄이는 가격보다, 설계비용이 더 나올 수 도 있습니다.

물론, 몇천대 이상 판매된다면, 100만원이 더 들더라도, 꼭해야합니다.

그러나, 대부분, 많이 팔아봐야 몇백대인 경우가 많습니다.

적당히 타협하는편이 더 나을 수 있습니다.

소량이고, 전자파 인증이 걱정된다면, 차라리 돈이 더 들더라도, 4층으로 하는것이 좋습니다.

전자파인증 몇번 실패하면, 몇백만원 나옵니다. PCB보드 설계비, 부품비, 조립비, 테스트 비용, 시간등등

차라리 4층으로 한번에 통과하는것이 나을 수 도 있습니다.

경우에 따라서는 중요부위만 4층(쪽보드)으로하고, 나머지는 메인보드는 2층으로 하는것도 방법입니다.

콘넥터비용, 조립비용등이 추가되기 때문에 잘 계산해야합니다.

고속, 고집적 회로를 설계하면서, 수많은 사람들이 좌절을 경험합니다.

데이터 오류가 너무 많이 나거나, 동작이 전혀 안되기도하고, 때로는, 특정 환경에서만 오류가 나기도 합니다.

양산까지 했는데, 오류가 발견되는 경우도 흔합니다.

LPF에 대한 기본지식이 있어야 합니다.

LPF를 잘모르고, 설계하면, 당연히, 동작이 잘 안됩니다.

배선 길이만 잘 맞춘다고, 동작하지는 않습니다. 고속 회로에서는 말이죠.

고속이라는건 고주파수라는 겁니다. 보통 기가 Hz대역까지 고려해야합니다.

LPF만 잘 알아도, 50%는 해결됩니다.

누구도 LPF가 중요하다는 말은 안합니다.

LPF는 전자의 기본 원리입니다. 이것만 잘 지켜도, 대부분 동작합니다.

쉬워보이지만, 확인, 검증하는 과정은 쉽지 않습니다.

"무슨 개소리냐?"고 하시는 분들은 아직 더 공부하셔야합니다. ㅎㅎ

원리를 알면, 쉽습니다.

많이 설계해본 사람이 전문가는 아닐 수 도 있습니다.

많이 설계해봤지만, 종종 동작이 잘안된다면, 원리를 모르는 겁니다.

많이 설계해도, 어쩌다 동작이 안되는 사람은 그래도, 전문가라 할 수 있습니다.

설계할때, 거의 100% 동작할거라고 예상할 수 있는 사람이 전문가입니다.

설계된 PCB를 보고, 문제점을 찾아낼 수 있는 사람이 전문가 입니다.

그저, 경력이 오래되고, 많이 만들어 봤다고, 전문가는 아닙니다.

요즘 PCB설계를 해주겠다고 하시는 분들이 너무나도 많습니다.

1년만 공부하면, 왠만큼은 합니다.

1년이 길 수 도 있고, 짧을 수 도 있습니다.

그러나, PCB설계는 "왠만큼"해서는 어렵습니다.

동작은 하지만, 여러가지 문제가 발생합니다.

심각한 경우, 동작조차 안하기도 합니다.

그런데, 더 심각한 경우는, 가끔 동작을 안하는 경우입니다.

문제가 없는줄 알고 양산했는데, 어쩌다 가끔 동작을 안한다....정말 난감하죠.

차라리 처음부터 동작안하는게, 더 좋습니다.

이전에도 말씀드렸다시피, 원리를 알고 설계하는것과, 대충 동작되게만 설계하는것은 큰 차이가 있습니다.

어떤분이 15년동안 PCB설계를 했는데, 대충 동작되는 정도의 수준이라고 하시더군요.

동작되니깐, EMI/EMC도 한두번 수정하면 되니깐, 계속 기본 정도의 기술로 15년을 보내셨는데,

지금와서는 후회가 되더라는 내용이었습니다.

사실, 국내 PCB설계하시는분들이 대부분 비슷합니다.

원리를 알려고 하지 않고, 동작만 되는 PCB설계를 하십니다.

더이상 공부하려고 하질 않으시지요.

모든 분들이 그렇다는게 아니라, 많은 분들이 그렇다는 말입니다.(제가 겪어본 사람들 중에는)

어쨌든, 제대로 동작이되고, EMI/EMC등에서도 문제가 없으려면,

상당히 주의해서 설계를 해야합니다.

그러나, 현실은 "시간, 비용"때문에 그렇게 하기도 어렵습니다.

제대로 된 설계를 하는데, 1주일이 걸린다고 하면,

PCB 설계 의뢰업체는 3-4일만에 해달라고 요구합니다.(빨리)

그리고, 가격도 1주일 가격이 아닌, 3-4일 가격을 요구합니다.

간혹, 제대로된 시간과 가격을 요구하시는 분들도 있습니다. ㅎㅎ

어쨌든, PCB설계는 설계해놓은것을 수십차례 검토에 검토를 하면서, 개선을 해야합니다.

PCB설계하는것은 1일만에도 가능한 경우가 많습니다만, 발생가능한 문제점들을 개선하는데는

몇일 이상이 걸립니다.

물론, 한번에 모든것을 잘 설계한다면, 좋겠지만, 사람이 하는일에 실 수가 없을 수 는 없습니다.

"EMI/EMC인증"이라는것은, 전자제품을 판매하기위해 받아야만 하는 인증 절차입니다.

대부분 페라이트코어나 차폐제등으로 도배를 해서 인증을 통과하는 경우가 많습니다.

EMI/EMC 문제에 대한 완벽한 PCB설계가 이루어진 경우에는, 한번에 통과합니다.

이런 경우는 병이 안났으니, 병이 안나게 처방을 해준 사람은 아무런 보상도 못받습니다.(병이 안났으니...)

병이 발생하고, 죽기 직전에 살려낸 의사는, 많은 사람들의 존경을 받으며, 그에 합당한 대우를 받습니다.

한마디로, EMI/EMC 설계를 처음부터 잘해준다고 해서, 돌아오는건 없습니다.(웃기는 일이죠)

남들이 서너번을 실패한 PCB를, 다시 설계해서 통과한다면, 그때는 대접을 좀 받습니다.(웃기는 일이죠)

어쨌든, EMI/EMC인증에 걸리는 시간과 비용은 생각외로 바쌉니다.

회로도를 보고, EMI/EMC 설계를 할줄 아는 사람은 생각만큼 많지 않습니다.

대부분 비아홀을 많이 뚫어서, 소가 뒷걸음치다가 쥐잡는격으로 해결되는것이 대부분입니다.

구멍이야 많이 뚫던, 적게 뚫던, 큰 비용차이는 안나니, 그러면 된거죠.

요즘은 제가 힘들어, PCB설계를 쉬고 있습니다.

EMI/EMC는 연락도 안오니, 잘된건지, 잘못된것인지, 알길도 없고, ㅎㅎ

연락 안오면 잘된거겠죠.

PCB설계를 잘 하려면, 계속 공부를 하셔야 합니다.

계속 공부를 해도, 원리를 이해하지 못할 수 도 있습니다.

원리는 아는데, 적용이 안된다면, 원리를 모르시는거죠.

지난번에도 글을 쓰다가, 삭제한게 있었는데, 비슷한 내용이었습니다.

그러나, "그분이 PCB설계를 잘못했다"는 식의 전개가 되는 바람에, 삭제했었죠.

원리를 알면, PCB설계한것을 보기만해도, 어느정도 문제가 있겠구나...대충 감은 옵니다.

아니나 다를까, 그 배선 문제로 양산직전에 문제가 제기되었습니다.

원인은 배선만이 아니였으나, 배선만 잘했어도, 통과할 수 있는 것이였죠.

양산하기전에 발견했으니, 그나마 다행이죠.

제일 안좋은게, 어쩌다 동작 안하는것입니다.

차라리 처음부터 동작이 안되면, 다시 수정이라도 하죠.

그분의 경력이 많으시기때문에, 쉽게 제 의견을 내놓기도 어렵습니다. ㅎㅎ(잘못하면, 매장당함 ㅎㅎ)

머, 세상이 다 그런거죠.

그렇다고, 제가 숨은 고수라는게 아닙니다.(오해 없으시길)

계속 공부를 해야한다는거죠.(원리를 찾아라)

PCB 설계시 주의사항에 대한 글이 있어, 이를 번역 및 설명을 추가합니다.

원문 : http://ww1.microchip.com/downloads/cn/AppNotes/cn577009.pdf

모든 글이 그렇듯이, 글자로 쓰여진 내용은 필자의 의도와 생각을 100%표현하기가 어렵습니다. 생략된 사항도 많고, 핵심이 옆에 숨어 있을 수 도 있습니다.

제 글도 마찬가지 입니다.

General Rules

• Place components so as to avoid long loop traces.

  길게 배선하지 마라. 특히 루프형태로 배선하지 마라. 직선배선이 가장 좋다.

• Choose a metal box to shield the printed circuit board. 

  가능하면, 금속 뚜껑으로 PCB를 완젼히 감싸라. 1mm의 구멍도 없는것이 좋다. 물이 새지 않을 정도로 해야 완벽하다. 물이 샌다면, 전자파도 새는것이다.

• Use a ferrite core on the DC power cord to reduce EMI. 

  전원부에 패라이트 코어를 달아라.

  노이즈는 전원부에서 회로로 들어오는것도 있지만, 회로에서 전원부로 나가는것도 있습니다. 보통 스위칭 레귤레이터를 사용하는 경우, 전원쪽으로 심각한 노이즈가 나갑니다.

  패라이트 코어는 차선책이며, 가능하면, PCB내부에서 L,C,패라이트,칩 비드 등으로 처리를 해주어야 합니다.

  노이즈를 줄이는 방법은 LC 로우패스필터입니다.인덕터를 서로 반대로 감아서 상쇄시키는 방법도 있으나, 비용대비 효과는 크지 않습니다.

• Follow the guidelines to layout differential pairs, the ground plane, and high-speed signals.

  differential 신호선인 경우, 가이드라인을 준수해라. 고속신호는 더 주의해야한다.

  내용이 많은 관계로 생략합니다.

• Provide controlled impedance on all clock lines and high-speed digital signals traces with right termination schemes to prevent reflection and ringing. 

  해석이 쉽지 않은데, 특히, 클럭신호는 임피던스 매칭에 주의해야하며, 저항의 값이나 위치등으로 임피던스와 신호 반사등에 신경을 써야 한다.

• Ensure that the power supply is rated for the application and optimized with decoupling capacitors. 

  전원부에 콘덴서를 잘 달아주어야 한다. 전원부는 DC입력부만이 아니라, 전원을 사용하는 칩의 전원핀 까지가 모두 전원부이고, 전원부의 마지막에는 가능하면 콘덴서를 달아 주어야 합니다. 디지털 IC의 전원핀에 0.1uF정도의 콘덴서를 달아주는 이유이기도 합니다.

• Keep power and ground noise under 50mV peakto-peak. 

  전원부 노이즈를 가능하면 50mV이하로 낮추어야 한다.

  회로의 종류와 용도등에따라 다르긴합니다만, 가능하면, 조용한게 좋죠.

• Ensure that the switching DC-DC converter is filtered and properly shielded as the DC-DC power converter can produce a great deal of EMI noise. 

  스위칭 전원부는 EMI에 매우 취약하므로, 가능하면, 금속으로 전체를 감싸는것이 좋다.(가능하다면)

• Avoid via and pad in the path on any critical signal as via and pad will induce unwanted capacitance and inductance which can cause reflection and distortion. 

  중요한 신호선(클럭이나 고속 데이터선)은 비아를 주의해서 뚫어야하며, 불필요한 패드나 나뭇가지 형식의 배선은 피해야한다. 사용하지 않는 불필요한 가지 배선은 제거해라.

 고속 신호선의 비아는 주변에 그라운드 비아를 같이 뚫어줌으로써 대부분 중요 문제를 해결할 수 있습니다만, 항상 그런것은 아닙니다.

Power Ground Rules 

• Do not split the ground plane into separate planes for analog, digital, power pins. A single and contiguous ground plane is recommended. 

  그라운드를 분리하지 마라. 대부분 통 그라운드가 가장 좋다.

  항상 그런것만은 아닙니다. 경우에따라 다릅니다.

• Route high-speed signals above a solid and unbroken ground plane. 

  신호선이 지나갈때, 그라운드도 같이 따라가야합니다.

  직각 배선등으로 신호선만 지나가고, 그라운드가 잘리는 경우, 전자파 방사가 일어납니다.

  안되면 비아등으로 다른 면으로라도 그라운드신호가 따라가야 합니다.

• Fill copper in the unused area of signal planes and connect these coppers to the ground plane through vias. 

  사용하지 않는 빈 공간이라도 그라운드 동박을 씌워라. 비아를 잘 뚫어주고.

• Stagger the placement of vias to avoid creating long gap in the plane due to via voids. 

  비아를 여기저기 뚫어 주어라. 골고루.

자세한 설명을 하려면, 책한권으로도 부족합니다.제 설명도 많이 부족합니다만, 곰곰히 생각해보시면, 정답을 찾으실 수 있으실겁니다.

그냥 다 알려주어도, 내것이 되는건 아닙니다.

그 원리를 이해해야, 비로소 내것이 됩니다.

많은 분들이, 본인이 직접 PCB설계를 해서, 무언가를 만들어 보고 싶어하십니다.

이유는 다음과 같습니다.

1) 내가 직접 해보고 싶다.

2) PCB설계 비용이 너무 비싸다

3) PCB설계의뢰한것이 마음에 안든다.

직접 PCB를 설계해서 제작하는것이 좋긴합니다만,

PCB설계툴을 배우는것이 쉽지 않습니다.

배우는데 최소 몇개월 걸리고,

능숙하게 익히는데는 최소 1년이상 걸립니다.

또한 설계툴만 배운다고 다 되는게 아니고,

PCB설계에 대한 지식이 있어야 합니다.

선만 긋는다고, 회로가 동작하지는 않습니다.

개인 취미용은 상관없지만, 제품으로 만들어 판매하려는 경우에는

전기안전인증(AC전원사용시)과 전자파인증(EMI)을 받아야 합니다.

전자파인증

--------------------------

전자파인증은 그냥 통과할 수 도 있지만, 많은 시행착오를 거쳐야 통과하는 경우도 많습니다.

오죽하면, 전자파인증을 도와주는 업체도 있습니다.

눈에 보이지 않는 전자파특성을 수정한다는건, 쉽지 않습니다.

또다른 문제로는 초보자들이 설계한 회로는 여러가지 부수적인 기능들이 빠져있는 경우가 많습니다. 중요하지는 않지만, 한가지를 추가하기위해서는 다시한번 제작을 해야합니다.

2번, 3번 제작하면, 차라리 업체에 맞기는게 나을 수 도 있습니다.

"계속 PCB설계를 많이 할것이다"라면, 배우시기를 권장합니다만,

몇번 안할일이라면, 그냥 업체에 맡기는게, 시간적으로나, 비용적으로 쌉니다.

PCB설계비용 몇푼 아끼자고, 괜히 시작했다가, 돈은 돈대로 들어가고, 시간은 시간대로 지체되는 경우도 많습니다.

PCB설계비용의 대부분은 인건비입니다

------------------------------------------------------------------

본이이 직접 한다고 그 인건비가 0이되는게 아닙니다.

본인이 해야할 다른일을 못하게되고, 이는 결국 손해입니다.

본인이 직접 설계한 시간보다 더 가치가 있는 제품이라면, 이득입니다.

어느쪽이 더 나을지는 본인이 판단해보시기 바랍니다.

개인이 PCB설계를 하는 경우는 많지 않기 때문에, PCB설계툴을 다루는데, 매우 느립니다.

오랫만에 하려니, 기억도 가물가물하고, 그러다보면, 시간만 잡아먹고,

무언가 하나 빼먹으면, 돈은 돈대로 나가고, 시간은 시간대로 나갑니다.

인건비(PCB설계비)가 아까운경우

--------------------------------------------------------

본인이 직접해보세요. 업체에 맞기는것보다, 잘하시는 분 거의없습니다.

인건비가 아깝다고 생각이들면, 아무것도 못합니다.(본인이 직접 해야하기에 할일이 산더미가 됩니다.)

줄것은 주고, 취할것은 취해야 합니다.

이 복잡한 세상에, 내가 모든것을 다 해보겠다는것은 무리수입니다.

인건비 아깝게 생각하지 맙시다.

PCB설계는 일반사람들이 생각하는것보다 2-3배 오래 걸려

----------------------------------------------------------------------------------------------------

회로도 그리고, 부품 라이브러리 만들고, PCB설계하고, 검증하고

모두다 시간이 상당히 소요되는 일들입니다.

해보시면 아시겠지만, 한가지 실수하면, 새로 PCB를 제작해야합니다.

PCB설계를 전문으로 하시는 분들은 이러한 실수가 적습니다.

(사람이 하는 일이다 보니, 실수가 없을 수는 없습니다.)

"간단한" 회로 설계의뢰

-----------------------------------------

"간단한" 작업이라고해도, 실질적으로는 몇배는 어렵습니다.

간단한 작업, 업체에 의뢰해보세요.

생각하시는 금액의 2-3배는 쉽게 넙어갑니다.

"간단한"은 생각만큼 간단하지 않은 경우가 많습니다.

본인이 직접 배워서 한다면

------------------------------------------------

- 본인 마음에 100%드는 설계를 할 수 있습니다.

- PCB 설계비용을 아낄 수 있습니다.

- 설계하는데 시간을 빼앗길 수 있습니다.

- 실수할 가능성이 높습니다.

일단 본인이 배워서 해보시고,

어렵다고 생각되시면, PCB설계 업체에 맡기시기 바랍니다.