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8. 수동 배선 시 주의사항
수동 배선은 자동 라우팅이 아닌 수작업으로 배선을 설계하는 방법으로, 고밀도 배선이나 아날로그 회로, 고주파 회로에서 특히 중요한 기술입니다.
수동 배선 시에는 단순히 신호를 연결하는 것뿐만 아니라, 신호 품질, 노이즈 억제, 기계적 강도를 모두 고려해야 합니다.
다음은 PCB 설계 시 주의사항에서 수동 배선을 할 때 주의해야 할 주요 사항입니다 .
8-1) 배선 각도
① 신호선의 각도
- 일반적인 신호선은 45도 각도로 꺾는 것이 좋습니다.
- 이는 신호의 반사와 임피던스 변화를 줄이는 데 도움이 되며, 배선의 기계적 강도를 높입니다.
- 특히, RF 회로나 고속 디지털 회로에서 90도 꺾임은 피해야 합니다.
- 배선이 직각으로 꺾일 때는 모서리 부분에서 전자기장이 집중되어 신호 품질이 저하될 수 있습니다.
② 넓은 패턴의 각도
- 전력선이나 접지와 같은 넓은 패턴은 45도 또는 90도 각도로 배선할 수 있습니다.
- 다만, 급격한 곡선은 피하고 부드러운 곡선 형태로 배선하는 것이 좋습니다.
- 이는 전류의 흐름을 부드럽게 하여 전압 강하와 열 발생을 줄이는 데 효과적입니다.
8-2) Clock Line 배선
① 긴 Clock Line의 처리
- Clock Line이 150mm를 초과하는 경우, 완전한 차폐가 필요합니다.
- 이는 긴 신호선에서 발생하는 EMI를 줄이고, 신호의 타이밍 왜곡을 방지하는 데 중요합니다.
- Clock Line은 다른 신호선과의 평행 배선을 피하고, 가능한 짧게 배선하여 신호 품질을 유지해야 합니다.
② 데이지 체인(Daisy Chain) 방식
- 여러 부품이 같은 Clock 신호를 공유해야 할 때는 데이지 체인 방식으로 연결하는 것이 좋습니다.
- 이는 신호의 분기를 줄여 반사와 간섭을 최소화하는 데 효과적입니다.
8-3) 분기 패턴의 제한
① T형 분기와 +형 분기 금지
- 수동 배선 시 T형이나 +형으로 분기하는 것은 피해야 합니다.
- 이러한 분기는 임피던스 불연속을 유발하여 신호의 반사를 증가시키고, 신호 품질을 크게 저하시킬 수 있습니다.
- 특히, 고속 신호와 데이터 라인에서는 절대 피해야 할 설계 방식입니다.
② 최단 거리 접속
- 신호는 가능한 최단 거리로 배선하여 신호 전송 지연을 최소화해야 합니다.
- 필요 시 각 배선 간 거리를 넓히거나, Shield 패턴을 추가하여 전자기 간섭을 줄일 수 있습니다.
8-4) 패턴 간격
① 외층과 내층의 패턴 간격
- 외층의 신호선 간격은 최소 0.5mm (약 20mils) 이상을 유지해야 합니다.
- 내층의 신호선 간격은 1.0mm (약 40mils) 이상을 권장합니다.
- 이는 패턴 사이의 전기적 간섭을 줄이고, 절연 특성을 향상시키는 데 중요한 요소입니다.
② Tear-Drop 적용
- 배선이 패드와 연결되는 부분에는 Tear-Drop 구조를 추가하여 기계적 강도를 강화하고, 신호 품질을 개선할 수 있습니다.
- 특히, 고속 신호와 고전류가 흐르는 패턴에서 중요한 설계 방법입니다.
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9. 아날로그 회로의 PCB 패턴 설계 요령
아날로그 회로의 PCB 패턴 설계는 디지털 회로와 달리 신호의 왜곡, 노이즈 간섭, 임피던스 변화 등에 매우 민감하므로 신중한 접근이 필요합니다.
특히, 저잡음, 고정밀 회로의 경우 PCB 패턴의 설계가 성능을 크게 좌우하므로 다음과 같은 PCB 설계 시 주의사항을 반드시 고려해야 합니다 .
9-1) 신호 패턴의 길이와 경로
① 신호 패턴의 길이 최소화
- 아날로그 신호는 외부 노이즈에 취약하므로 신호 패턴의 길이를 가능한 짧게 설계하는 것이 중요합니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 신호가 긴 패턴을 따라 이동할수록 신호 감쇄, 왜곡, 외부 잡음의 영향을 받기 쉽기 때문에 배선 길이를 최소화해야 합니다.
- 특히, 고주파 아날로그 신호의 경우 길이가 짧을수록 신호의 무결성을 유지하기 쉽습니다.
② 직선 배선의 중요성
- 가능한 직선적인 경로로 배선하여 불필요한 인덕턴스와 커패시턴스를 줄이는 것이 좋습니다.
- 급격한 회전이나 복잡한 패턴은 신호 품질을 저하시킬 수 있으므로 피하는 것이 좋습니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 신호가 직선으로 흐르면 임피던스 변화가 최소화되고, 신호 반사나 왜곡이 감소합니다 .
9-2) 부품 배치와 신호 흐름
① 회로도와 동일한 흐름 유지
- 부품 배치는 회로도에서의 신호 흐름과 동일하게 구성하는 것이 좋습니다.
- 이는 신호가 회로 내에서 자연스럽게 흐르도록 하며, 신호의 왜곡을 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 또한, 패턴의 길이를 최소화하여 노이즈 억제 효과를 얻을 수 있습니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 부품 배치를 신호 흐름에 맞춰 배치하면 회로의 성능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
② 레벨이 다른 신호의 분리
- 서로 다른 전압 레벨을 가지는 회로는 물리적으로 분리하여 배치해야 합니다.
- 이는 서로 다른 전류 레벨이 동일한 기판을 통해 흐르지 않도록 하여 전자기 간섭을 줄이는 데 효과적입니다.
- 예를 들어, 저전압 신호와 고전압 신호가 혼재된 회로에서는 반드시 전류가 겹치지 않도록 배선해야 합니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 이런 물리적 분리는 신호 무결성을 유지하는 데 매우 중요합니다.
9-3) 패턴의 접속과 Tear-Drop 생성
① 최단 거리 접속
- 신호는 가능한 최단 거리로 접속하여 인덕턴스를 줄이는 것이 좋습니다.
- 배선이 길어질수록 신호가 외부 간섭의 영향을 받기 쉬워지며, 이는 신호의 왜곡과 손실을 초래할 수 있습니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 신호의 길이를 최소화하는 것은 노이즈 억제와 신호 품질 유지의 핵심입니다.
② Tear-Drop 적용
- 패턴과 패드가 만나는 부분에 Tear-Drop 구조를 추가하면 기계적 강도와 전기적 신뢰성을 동시에 확보할 수 있습니다.
- 특히, 고속 신호나 전류가 많이 흐르는 패턴에서 중요한 설계 방법입니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 Tear-Drop은 패드와 패턴의 접속 강도를 높이고, 제조 공정에서 발생할 수 있는 스트레스를 줄이는 데 효과적입니다.
9-4) 전원과 접지의 분리
① 독립된 전원과 접지
- 아날로그 회로는 일반적으로 전류 변동이 크지 않기 때문에, 전원과 접지를 가능한 독립적으로 설계하는 것이 좋습니다.
- 이는 다른 회로의 전류 변동으로 인한 간섭을 줄이는 데 효과적입니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 전원과 접지를 분리하면 전압 강하와 전류 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.
② 저 임피던스 접지 경로
- 아날로그 신호의 품질을 유지하기 위해서는 접지 경로의 임피던스를 최소화해야 합니다.
- 이를 위해 다층 기판의 접지층을 적극 활용하여 신호의 리턴 경로를 짧고 직접적으로 배치하는 것이 중요합니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 접지 경로의 최적화는 신호의 무결성을 유지하고, 외부 간섭을 줄이는 데 필수적입니다.
이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 아날로그 회로의 패턴 설계는 배선의 길이, 부품 배치, 패턴의 접속 방법 등이 신호 품질에 큰 영향을 미칩니다.
이러한 기본 원칙을 준수하면 노이즈 간섭을 줄이고, 신호의 무결성을 유지할 수 있습니다
10. Analog/Digital 혼재 회로기판 실장 설계의 Point
Analog와 Digital 회로가 혼재된 PCB는 각 회로의 특성 차이로 인해 전자기 간섭(EMI)와 신호 무결성(SI) 문제가 자주 발생할 수 있습니다.
이러한 혼재 회로의 설계는 매우 복잡하며, 각 신호의 특성을 충분히 고려해야 합니다.
다음은 PCB 설계 시 주의사항에서 Analog/Digital 혼재 회로기판 실장 설계 시 반드시 고려해야 할 주요 사항입니다 .
10-1) Digital 회로와 Analog 회로의 분리
① 물리적 및 전기적 분리
- Digital 회로는 높은 스위칭 속도로 인해 많은 EMI를 발생시키므로, Analog 회로와는 물리적으로 분리하여 배치해야 합니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 Digital 영역과 Analog 영역을 가능한 멀리 떨어뜨리고, 그 사이에 Shield Pattern을 넣어 상호 간섭을 줄이는 것이 중요합니다.
- 특히, 신호의 간섭을 줄이기 위해 두 영역 사이의 접지를 분리하거나, 차폐 벽을 추가하는 것도 좋은 방법입니다 .
② 독립된 전원 및 접지 구조
- Digital 회로의 빠른 전류 변화는 큰 전압 변동을 유발할 수 있으므로, Analog 회로와의 전원 및 접지를 분리하여 사용하는 것이 좋습니다.
- 다층 기판에서는 각 영역에 독립된 전원층과 접지층을 구성하여 상호 간섭을 최소화할 수 있습니다 .
- 또한, Digital 회로의 전류가 Analog 회로의 접지로 흘러들어가지 않도록 회로 그룹을 나누고, 각 그룹이 독립된 접지망을 가지도록 설계해야 합니다.
10-2) 신호선 배치와 결합 억제
① 신호선의 길이와 배치
- Digital 신호는 매우 높은 주파수를 가지므로, 신호선의 길이를 가능한 짧게 유지해야 합니다.
- 또한, 신호선이 평행하게 배치되면 Capacitive Coupling에 의한 Noise가 발생할 수 있으므로, 교차 배선이나 45도 각도로 배선하여 상호 간섭을 줄이는 것이 좋습니다 .
② Loop 면적 최소화
- 신호의 Loop 면적이 크면 자기 유도에 의한 Noise가 증가하므로, Loop 면적을 최소화하는 것이 중요합니다.
- 이를 위해 각 신호는 가능한 근접한 접지면을 갖도록 설계하고, 신호의 리턴 경로를 고려하여 배선해야 합니다 【7:7†source
10-3) Shielding (차폐)와 Ground Line 강화
① Beta Ground의 사용
- Analog/Digital 혼재 회로에서는 유도 Noise를 억제하기 위해 Beta Ground를 사용하는 것이 매우 효과적입니다.
- Beta Ground는 낮은 임피던스를 제공하여 고주파 Noise를 억제하고, 복사 Noise를 방지하는 데 효과적입니다 .
② Shield Pattern 추가
- 신호 간의 결합을 방지하기 위해 Digital 회로와 Analog 회로 사이에 Shield Pattern을 추가하면 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.
- 이러한 Shield는 특히, 높은 주파수의 Digital 신호가 Analog 회로에 영향을 주는 것을 방지하는 데 효과적입니다 .
10-4) 배선의 간섭 최소화
① Inductance와 Capacitance 제어
- Analog 회로는 특히 Inductance와 Capacitance에 민감하므로, 이러한 성분을 최소화하는 방향으로 배선을 설계해야 합니다.
- 이를 위해서는 배선을 짧고 직선으로 설계하고, 각 신호 간의 물리적 거리를 충분히 확보해야 합니다.
- 고주파 신호의 경우에는 임피던스를 낮추기 위해 Beta Ground와 Beta 전원을 활용하는 것이 좋습니다 .
이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 Analog/Digital 혼재 회로기판의 설계는 매우 신중해야 하며, 회로 간의 전기적 분리, 신호선의 배치, Loop 면적의 최소화가 필수적입니다.
이를 통해 전자기 간섭을 줄이고, 신호의 무결성을 유지할 수 있습니다.
11. 열 처리 방법
전자기기는 동작 중 열이 발생하며, 이러한 열이 제대로 방출되지 않으면 성능 저하나 수명 단축의 원인이 될 수 있습니다.
특히, 고전력 소자나 고속 스위칭 소자가 포함된 회로에서는 열 관리가 필수적입니다.
다음은 PCB 설계 시 주의사항에서 열 처리를 위해 고려해야 할 주요 방법들입니다 .
11-1) Heat Sink의 사용
① Heat Sink의 필요성
- 열이 많이 발생하는 부품에는 필수적으로 Heat Sink를 사용하는 것이 좋습니다.
- Heat Sink는 열을 신속히 기판 외부로 방출하여 부품의 온도를 낮추는 역할을 합니다.
- 발열이 적은 경우에는 기판상의 패턴을 크게 형성하여 패턴 자체를 Heat Sink로 활용할 수도 있습니다 .
② 효율적인 Heat Sink 설계
- 기판의 방열 패턴을 크게 설계하여 전도 면적을 넓히는 것도 중요한 설계 포인트입니다.
- 또한, 방열판은 공기의 흐름이 원활한 위치에 배치하여 대류 효과를 극대화해야 합니다.
11-2) 부품 배치의 중요성
① 발열 부품의 배치
- 열에 민감한 부품과 발열이 많은 부품은 가능한 멀리 배치하여 열 간섭을 줄이는 것이 중요합니다.
- 발열이 큰 전력 소자는 기판 가장자리나 통풍이 좋은 위치에 배치하여 자연적인 냉각이 가능하도록 설계해야 합니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 부품 배치는 초기 설계 단계에서부터 열 관리를 염두에 두어야 합니다 .
② 케이스 내 열 배출 고려
- PCB가 케이스 내부에 장착될 경우, 열의 배출 경로를 충분히 고려해야 합니다.
- 필요에 따라 팬(Fan)이나 방열판을 추가하여 기판 내부의 열을 외부로 배출할 수 있는 구조를 설계해야 합니다.
- 특히, 고온에서 동작하는 전자기기는 케이스 내부의 열 순환이 원활하지 않으면 성능 저하가 발생할 수 있습니다 .
11-3) 공기 흐름의 최적화
① 자연 대류와 강제 대류
- 방열은 공기의 흐름에 크게 의존하므로, 부품의 배치는 공기의 흐름을 방해하지 않도록 해야 합니다.
- 자연 대류만으로는 충분하지 않은 경우, 팬을 추가하여 강제 대류를 형성하는 것도 효과적입니다.
② 통풍 경로 확보
- PCB 설계 시, 케이스의 통풍구 위치와 방향을 고려하여 공기가 부품을 통과하여 배출될 수 있는 구조로 설계해야 합니다.
- 이는 특히, 고전력 시스템에서 매우 중요한 요소입니다 .
11-4) 기판의 열 용량 증가
① 기판 재질의 선택
- 열 전도율이 높은 재질을 사용하여 기판 자체의 열 용량을 높일 수 있습니다.
- 일반적인 FR-4 기판 외에도 알루미늄 베이스 기판, 세라믹 기판 등 열 전도율이 높은 소재를 선택하면 더 효과적인 열 관리를 할 수 있습니다.
② 다층 기판의 활용
- 다층 기판은 각 층 사이의 금속층이 열을 빠르게 전도할 수 있어 방열에 매우 유리합니다.
- 다층 기판의 내부에 열을 잘 전달할 수 있는 메탈 코어를 포함하면 열 확산이 크게 개선됩니다 .
이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 열 처리는 부품의 배치, 방열판의 선택, 기판 재질의 선택 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.
이는 전자기기의 안정성과 수명을 보장하는 데 매우 중요한 요소입니다.
12. 간섭 등의 처리
전자기 간섭(EMI)은 PCB 설계 시 신호 품질 저하와 시스템 안정성 문제를 유발하는 주요 원인 중 하나입니다.
특히, 고속 디지털 회로나 아날로그 회로가 혼재된 기판에서는 이러한 간섭을 효과적으로 억제하는 것이 필수적입니다.
다음은 PCB 설계 시 주의사항에서 간섭을 줄이기 위한 주요 설계 방법들입니다 .
12-1) 패턴의 두께와 길이 조절
① 패턴의 두께와 길이
- 패턴이 너무 가늘고 길면 임피던스가 증가하여 전압 강하가 발생하고, 이로 인해 신호 품질이 저하될 수 있습니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 고주파 전류가 흐르는 리드 선은 가능한 굵고 짧게 배선하여 임피던스를 최소화해야 합니다.
- 이는 고주파 신호가 외부 간섭에 민감하기 때문에 필수적인 설계 방법입니다 .
② 패턴의 각도
- 패턴의 각도는 임피던스의 연속성을 유지하기 위해 가능한 한 예각으로 처리하는 것이 좋습니다.
- 급격한 각도의 배선은 신호 반사를 유발할 수 있으므로 피해야 합니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 배선 각도를 부드럽게 처리하여 신호의 무결성을 유지하는 것이 중요합니다 .
12-2) 아날로그/디지털 회로의 분리
① 회로 그룹화와 접지 분리
- 아날로그 회로와 디지털 회로는 가능한 한 그룹을 이루어 배치하고, 접지를 분리하여 최종단에서 묶어주는 방법이 효과적입니다.
- 이는 상호 간섭을 줄이고, 신호의 무결성을 보장하는 데 중요한 설계 포인트입니다.
- PCB 설계 시 주의사항으로 두 회로가 동일한 접지를 공유하면 전류 변동에 따른 간섭이 발생할 수 있으므로, 회로 간의 전기적 분리를 고려해야 합니다 .
② 노이즈 취약 구역의 차폐
- 유도 노이즈를 받기 쉬운 장소는 그라운드 패턴으로 에워싸면 주위로부터의 영향을 줄일 수 있습니다.
- 또한, 노이즈가 많이 발생하는 부품 주위는 Shield Pattern으로 감싸 간섭을 억제하는 것이 좋습니다.
- 이는 특히, 고속 디지털 회로나 전력 소자 주변에서 효과적입니다 .
12-3) Shielding (차폐)와 Ground Line 강화
① Shield Pattern의 활용
- 고속 신호나 민감한 신호는 주변의 간섭을 줄이기 위해 Shield Pattern으로 보호할 수 있습니다.
- 이는 전자기파가 외부로 방출되거나 외부 간섭이 내부로 유입되는 것을 방지하여 회로의 신뢰성을 높입니다.
- 특히, PCB 설계 시 주의사항으로 고속 신호선 주변에 Shield Pattern을 추가하면 간섭을 크게 줄일 수 있습니다 .
② Ground Line의 최적화
- Ground Line은 가능한 짧고 굵게 설계하여 임피던스를 최소화하는 것이 좋습니다.
- 이는 전류 변동으로 인한 전압 강하를 줄이고, 회로의 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
- 다층 기판의 경우, 접지층을 두어 전자기 간섭을 효과적으로 억제할 수 있습니다 .
이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 간섭의 처리는 배선의 길이와 두께, 회로의 물리적 분리, Shield Pattern의 활용 등이 매우 중요합니다.
이러한 설계 방법을 적절히 적용하면 회로의 전자기 간섭을 줄이고, 시스템의 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
13. 납땜의 주의사항
PCB 설계에서 납땜(Soldering)은 단순한 접합 이상의 의미를 가지며, 전기적 신뢰성과 기계적 강도를 결정하는 중요한 요소입니다.
납땜의 품질이 낮으면 접촉 불량, 저항 증가, 열 발생 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 다음과 같은 PCB 설계 시 주의사항을 반드시 준수해야 합니다 .
13-1) 모재의 청정 상태 유지
① 표면 산화 제거
- 모재(PCB 패드, 부품 리드)의 표면이 산화되면 납땜이 제대로 부착되지 않으므로, 항상 청정한 상태를 유지해야 합니다.
- 특히, 고온 다습한 환경에서 PCB를 보관하면 산화가 쉽게 발생하므로, 납땜 전에 표면을 알코올이나 전용 클리너로 깨끗이 닦아주는 것이 좋습니다.
② 이물질 제거
- 패드 표면이나 부품 리드에 먼지, 기름, 플럭스 잔여물 등이 남아 있으면 납땜의 습윤성을 저하시키므로, 이러한 오염물은 반드시 제거해야 합니다.
13-2) 플럭스(Flux)의 선택과 사용
① 적절한 플럭스의 선택
- 플럭스는 납땜 시 산화층을 제거하고, 납땜 부위의 습윤성을 높이는 중요한 역할을 합니다.
- 무연 납땜의 경우 전통적인 연납에 비해 점도가 높고 융점이 높으므로, 이를 고려한 고활성 플럭스를 사용하는 것이 좋습니다.
② 적절한 양의 사용
- 플럭스는 너무 많이 사용하면 잔여물이 회로의 절연성을 방해하고, 너무 적게 사용하면 납땜이 제대로 되지 않을 수 있습니다.
- 특히, SMD 부품의 납땜 시에는 플럭스의 양이 납땜 품질에 큰 영향을 미칩니다.
13-3) 온도와 시간 관리
① 적정 온도 유지
- 납땜 온도는 납땜의 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 250°C ~ 300°C 사이가 적당합니다.
- 온도가 너무 낮으면 납땜이 제대로 녹지 않고, 너무 높으면 패턴이 손상되거나 부품이 고장 날 수 있습니다.
② 적절한 가열 시간
- 과도한 가열은 패턴의 박리, 부품 손상, 플럭스의 과도한 기화 등을 유발할 수 있으므로, 적절한 시간 내에 작업을 완료해야 합니다.
- 일반적으로 납땜 작업은 3초 이내에 끝내는 것이 이상적입니다.
13-4) 납땜의 불순물 관리
① 불순물의 제거
- 납땜에 사용되는 납땜은 시간이 지남에 따라 불순물이 축적될 수 있습니다.
- 불순물이 많아지면 납땜의 유동성이 떨어지고, 기계적 강도가 약해질 수 있습니다.
- 특히, 구리, 주석 산화물 등이 포함된 납땜은 접합의 신뢰성을 크게 저하시킬 수 있습니다.
② 정기적인 품질 검사
- 납땜의 불순물은 정기적으로 점검하여 필요한 경우 새로운 납땜으로 교체하는 것이 좋습니다.
13-5) 모재의 고정
① 작업 안정성 확보
- 납땜 중 모재가 흔들리면 불량이 발생하기 쉬우므로, 작업 전에 모재를 견고하게 고정해야 합니다.
- 이를 위해 PCB 고정 클램프나 전용 지그를 사용하는 것이 좋습니다.
13-6) 공구와 설비의 사용 기술
① 도구의 올바른 사용
- 땜인두의 팁은 항상 깨끗이 관리하고, 사용 후에는 주기적으로 교체해야 합니다.
- 팁의 산화는 열 전달 효율을 떨어뜨리므로, 주기적인 세척과 관리가 필요합니다.
② 정전기 방지
- 민감한 반도체 부품을 납땜할 때는 정전기 방지를 위해 접지된 팔찌나 방전 패드를 사용하는 것이 좋습니다.
- 이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 납땜의 품질은 회로의 신뢰성과 수명에 큰 영향을 미치므로, 적절한 플럭스의 사용, 적정 온도 관리, 모재의 청정 상태 유지가 매우 중요합니다.
14. 육안 검사 유의사항
PCB의 신뢰성을 보장하기 위해 최종 조립 단계에서는 육안 검사가 필수적입니다.
이는 부품의 배치 상태, 땜납의 품질, 기계적 손상 등을 직접 눈으로 확인하는 과정으로, 자동화된 검사 장비로도 발견하기 어려운 문제를 사전에 예방할 수 있습니다.
다음은 PCB 설계 시 주의사항에서 육안 검사 시 주의해야 할 주요 포인트입니다 .
14-1) 검사의 중점 포인트 설정
부품의 방향
반도체의 방향, 콘덴서의 극성, 저항의 용량 등은 반드시 올바르게 실장되어야 합니다.
특히, 다이오드와 전해 콘덴서는 방향이 바뀌면 회로가 정상적으로 작동하지 않거나, 심한 경우 부품이 손상될 수 있습니다.
부품의 극성 확인
전해 콘덴서, 다이오드, LED 등 극성이 중요한 부품은 반드시 극성을 확인해야 합니다.
극성이 반대로 실장된 경우 심각한 회로 손상이 발생할 수 있습니다
14-2) 검사의 순서와 각도 변화
- 검사 순서 변경
동일한 검사 방법을 반복하면 작은 오류를 놓칠 가능성이 커지므로, 검사 순서를 주기적으로 변경하는 것이 좋습니다.
이는 단순 반복에 의한 집중력 저하를 방지하는 데 효과적입니다. - 시야각 변화
PCB는 복잡한 3차원 구조이므로, 기판을 다양한 각도에서 검사하여 미세한 결함을 발견할 수 있습니다.
기판을 움직이거나 검사자가 몸을 기울여 여러 방향에서 확인하는 것이 좋습니다.
14-3) 검사 시간의 변화
- 시간에 따른 재검사
어제 발견되지 않은 결함이 오늘 발견될 수 있습니다.
검사 환경이나 검사자의 집중력에 따라 달라질 수 있으므로, 같은 기판을 다른 시간에 다시 점검하는 것도 중요합니다.
14-4) 검사자의 교체
- 다양한 시각에서의 검사
같은 기판이라도 사람마다 보는 관점이 다를 수 있으므로, 다른 검사자가 추가로 검사를 수행하는 것이 좋습니다.
이는 놓친 결함을 발견할 가능성을 높이는 데 도움이 됩니다.
14-5) 현물 견본과의 비교
- 기준치와의 비교
최종 검사는 기준이 되는 현물 견본과 비교하여, 모든 부품이 설계대로 정확하게 실장되었는지 확인하는 것이 중요합니다.
특히, 대량 생산 시에는 초기 시제품을 기준으로 품질을 관리하는 것이 좋습니다.
이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 육안 검사는 단순히 부품의 유무를 확인하는 것을 넘어, 부품의 방향, 극성, 용량 등을 꼼꼼히 점검하는 것이 매우 중요합니다.
이러한 세심한 검사를 통해 최종 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
15. Bypass Capacitor의 배치 시 주의사항
Bypass Capacitor는 전원 공급의 품질을 향상시키고, 전자기 간섭(EMI)을 억제하기 위해 매우 중요한 역할을 합니다.
특히, 고속 디지털 회로와 아날로그 회로에서 전압 변동을 안정화하고, 전원의 노이즈를 감소시키는 데 효과적입니다.
다음은 PCB 설계 시 주의사항에서 Bypass Capacitor의 배치 시 고려해야 할 주요 포인트입니다
15-2) 전원 입력용 Bypass Capacitor 배치
- 전원 단자 근처 배치
Bypass Capacitor는 전원 단자 부근에 배치하여 전류 경로를 짧게 유지하는 것이 중요합니다.
전원에서 발생하는 고주파 노이즈는 매우 빠르게 전파되기 때문에, 콘덴서를 전원 단자 근처에 배치하여 즉시 제거해야 합니다.
PCB 설계 시 주의사항으로 배선은 짧고 굵게 하며, 내층 도통용 Via Hole을 여러 개 사용하는 것이 좋습니다.
이는 전원에서 발생하는 노이즈가 부품으로 직접 전달되는 것을 방지하여 신호 품질을 유지하는 데 중요합니다.
15-2) IC용 Bypass Capacitor 배치
- IC 핀 근처 배치
IC의 핀 근처에 Bypass Capacitor를 배치하여 전원 변동에 신속히 대응할 수 있도록 합니다.
특히, 고속 동작을 요구하는 IC의 경우 전원 변동이 발생하면 회로의 오작동이나 신호 왜곡이 발생할 수 있으므로, 이러한 문제를 방지하기 위해 IC 핀 부근에 배치하는 것이 중요합니다. - Vcc에 가까운 쪽에서 접속
Bypass Capacitor는 Vcc에 가까운 쪽에서 접속하여 전류가 최소한의 거리를 이동하도록 해야 합니다.
이는 노이즈의 전파를 억제하고, 신호의 무결성을 유지하는 데 필수적입니다.
15-3) IC의 개수에 비례한 배치
- 균등한 분산 배치
IC의 개수에 비례하여 각 Vcc 핀 근처에 균등하게 배치하는 것이 중요합니다.
이는 전원 공급의 일관성을 유지하고, 각 IC의 전압 강하를 최소화하는 데 도움이 됩니다.
PCB 설계 시 주의사항으로 모든 IC가 동일한 품질의 전원을 공급받을 수 있도록 콘덴서를 균등하게 배치하는 것이 필요합니다.
이와 같이, PCB 설계 시 주의사항에서 Bypass Capacitor는 전원의 품질을 결정짓는 핵심 부품이므로, 배치 시 전원 경로의 길이, IC와의 거리, 균등한 분포를 고려하는 것이 매우 중요합니다.
이를 통해 회로의 안정성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.