PCB(Printed Circuit Board) 제작 과정의 이해

(1) 회로도 설계

PCB 설계시에 가장 처음으로 하는 것은 회로도를 설계하는 것 이다.

동시에 회로에 사용 될 IC칩, 부품, 소자,모듈 들의 수요가 있는지 꼼꼼하게 파악해야 한다.

PCB를 설계하는 프로그램을 EDA라고 하며, EDA로 회로도를 작업한다.

EDA에도 종류가 굉장히 많은데, 유료상용으로는 OrCAD를 많이 사용하고

무료용으로 EasyEDA, KiCAD가 유명하다. 

(2) 아트웍 작업

회로도를 다 설계하면 PCB의 모양부터 부품들의 실제 위치, 라인 선을 디자인 하는 아트웍 작업을 한다.

아트웍 작업도 EDA로 진행하며, 디자인 후에 최종적으로 Gerber파일을 생성한다.

몇개의 층으로 디자인 하는지에 대해서도 이 아트웍 작업에서 결정한다. 부품과 라인이 많을 수록 레이어는 늘어날 것이다. 

Gerber파일은 실제 공장에서 PCB 제조시에 사용되는 파일이며, 보드의 크기부터 너비와 길이, 홀 간격, 구리 양 등의 데이터가 들어가 있다.

 

(3) PCB 외주 제작

PCB를 직접 제조할수 없기 때문에, 실제 제조는 전문 업체에게 맡긴다. 이때 아트웍 작업 후 최종적으로 만든 거버파일을 업체에게 전달한다. PCB 기판만 주문할 수도 있고, 들어갈 부품,소자 등과 같이 주문할 수도 있다. 또한 아예 부품,소자 납땜까지 같이 맡길 수도 있다. 당연하게도 이 경우가 되면 가격이 매우 올라간다.

해외이긴 하지만, JLCPCB 업체를 추천한다.

https://jlcpcb.com/

PCB Prototype & PCB Fabrication Manufacturer - JLCPCB

 

(4) 납땜, 부품 실장

PCB 실장 전에는 라인들만 배치되어 있을뿐, 실제 회로가 동작하기 위해서는 부품,소자들이 납땜되어야 한다. 이 작업을 SMT(표면실장기술)이라고 하며, 기계가 하는 경우와 사람이 하는 경우가 있다.

만약 PCB를 많이 만들어야하는 대량 생산 이라면 기계가 하고, 소량생산이라면 사람이 직접하는 경우가 대부분이다. 위의 외주업체게 PCB제조를 맡기는 과정에서 이 SMT 과정도 같이 맡길 수 있다.

그러나 SMT 공정에서 많은 비용이 발생한다. 사람이 직접하는 경우 PCB에는 아주 작은 소자,부품들이 많기 때문에 전문적인 손 납땜 기술을 요구한다. 이 과정을 거치면 비로소 하드웨어 들어가는 보드가 완성이 된 것이다.

 

(5) 검증 및 테스트

패턴실수 인 경우 끊고 와이어링

PCB 회로 및 패턴에는 문제가 없는지, 최종적으로 검토하고 테스트한다. 복잡한 PCB일 수록 실수가 나올 확률이 많다. 만약 문제가 생긴다면 문제점을 파악하고 다시 (1) 회로도 설계 부터 다시한다...