표면 실장 PCB의 설계 과정

표면실장기술(SMT)은 전자부품을 인쇄회로기판(PCB) 표면에 직접 부착하는 평면 기술입니다. 부품 리드를 PCB의 구멍에 삽입해야 하는 기존의 관통홀 기술과 달리, SMT는 부품을 기판 표면에 직접 장착합니다. SMT는 더 작은 부품 크기, 향상된 제조 효율성, 자동화된 조립 공정과의 더 나은 호환성과 같은 이점을 제공합니다.

또한 기판의 주어진 면적에 더 많은 부품을 장착할 수 있게 합니다. 두 기술 모두 동일한 기판에서 사용할 수 있으며, 스루홀(Through-hole) 기술은 대형 변압기나 방열판이 있는 전력 반도체와 같이 표면 실장에 적합하지 않은 부품에 주로 사용됩니다.

표면실장기술(SMT)은 스루홀 기술과 어떻게 다른가?

표면실장기술(SMT)과 스루홀기술(TH)은 PCB에 부품을 부착하는 두 가지 방식입니다. SMT는 부품을 기판 표면에 직접 장착하여 소형화와 고밀도 설계가 가능하며, 일반적으로 자동화된 조립과 리플로우 솔더링을 사용합니다. TH는 부품의 리드를 PCB의 구멍을 통해 삽입하고 반대쪽에서 납땜하는 방식으로, 더 강한 기계적 결합을 제공하여 스트레스를 받기 쉬운 부품에 이상적입니다. SMT는 효율성과 소형화로 현대의 대량 생산 전자제품에서 선호되며, TH는 항공우주 및 시제품 제작과 같이 견고성과 쉬운 수리가 필요한 응용 분야에서 사용됩니다.

SMD는 플러그인 브레드보드(빠른 스냅앤플레이 프로토타이핑 도구)와 직접 사용할 수 없어서, 모든 프로토타입마다 맞춤형 PCB가 필요하거나 SMD를 핀 리드가 있는 캐리어에 장착해야 합니다. 특정 SMD 부품 주변의 프로토타이핑을 위해서는 더 저렴한 브레이크아웃 보드를 사용할 수 있습니다.

표면실장 PCB의 설계 과정

1. 기본설계

SMT PCB를 설계하는 첫 번째 단계는 회로도를 만드는 것입니다. 이 회로도는 회로의 청사진 역할을 하며 각 부품이 어떻게 연결되는지 정의합니다. 최근에 저는 EasyEDA 소프트웨어 프로젝트를 다뤘고 여기 몇 가지 중요한 세부사항이 있습니다. 더 자세히 알아보려면, 전자 회로도 캡처링에 대한 포괄적인 가이드를 참조하세요.

• 사용 가능한 라이브러리에서 적절한 표면실장 부품을 선택하십시오.
• 구성 요소 간의 모든 연결("네트")이 올바르게 매핑되어 있는지 확인하십시오.
• 쉬운 참조를 위해 주요 신호와 전원 분배에 라벨 부여하세요.

회로도는 전체 설계의 기초를 형성하고 모든 부품이 의도한 대로 상호작용할 것을 보장하기 때문에 매우 중요합니다.

2. 부품 라이브러리 선택하기

표면실장 부품은 일반적으로 스루홀 부품보다 작아서 소형 디자인에 적합합니다.

SMT PCB용 부품을 선택할 때:

• SMT에 적합한 패키지 크기를 가진 부품 선택하세요.
• 부품이 쉽게 구할 수 있고 조립 공정에 적합한지 확인하세요.

대부분의 PCB 설계 소프트웨어는 설계 과정에서 시간을 절약할 수 있는 표준 표면실장 부품의 내장 라이브러리를 제공합니다.

3. PCB 레이아웃 및 부품 배치

회로도가 완성되면 다음 단계는 PCB 레이아웃으로 옮기는 것입니다. 이 단계는 부품을 배치하고 전기적 연결(Traces)을 만드는 작업을 포함합니다.

SMT PCB 레이아웃에서 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다:

• 부품 배치 최적화: 기능별로 컴포넌트를 그룹화하고, 마이크로컨트롤러와 전원 공급장치와 같은 중요 부품를 우선적으로 배치하세요.
• 열 관리: 특히 전력 소비가 많은 부품의 경우 열 방출이 매우 중요합니다.
• 크로스토크와 EMI 방지: 고주파 신호는 전자기 간섭(EMI)에 취약합니다. 민감한 신호선을 짧게 유지하고 아날로그와 디지털 신호를 분리하세요.

4. PCB 라우팅
라우팅은 PCB의 부품들을 연결하는 전기적 경로(Traces)를 그리는 과정을 의미합니다. PCB 라우팅 시 주의해야 할 주요 사항은 트레이스 폭과 간격, 전원 및 접지면, 비아 배치입니다.

5. 설계 규칙 검사 (DRC) 및 전기 규칙 검사 (ERC)

설계를 최종 확정하기 전에 설계 규칙 검사(DRC)와 전기 규칙 검사(ERC)를 실행하여 PCB가 전기적 및 제조 지침을 모두 준수하는지 확인합니다. DRC는 적절한 간격, 트레이스 폭 및 부품 배치를 보장하고, ERC는 연결되지 않은 네트 또는 기타 잠재적 문제를 확인합니다.

6. 거버 파일 생성하기

설계가 완료되고 검증되면 다음 단계는 거버 파일을 생성하는 것입니다. 이 파일들은 PCB 제조업체가 기판을 제작하는 데 필요한 상세 정보를 포함합니다. 거버 파일에는 구리 배선, 솔더 마스크, 실크스크린, 드릴링 데이터와 같은 각 PCB 레이어에 대한 데이터가 포함됩니다.

PCB 조립 서비스를 3단계로 간단하게 이용하세요:

업로드: 거버, BOM, CPL 파일을 업로드하여 즉시 견적을 받아보세요.

선택: 조립할 부품과 구성품을 선택하세요. 조립 가격은 기본 설정비 $8.00부터 시작하며, 접합부당 최소 조립비는 $0.0017입니다.

수령: 주문, 부품 조달 및 PCB 시제품 제작까지 간소화된 프로세스로 반복, 개선하여 정시에 납품할 수 있습니다.

결론:

표면 실장 PCB 설계는 세심한 계획, 정확한 부품 배치, 제조 세부사항에 대한 주의가 필요한 다면적입니다.  회로도 작성부터 거버 파일 생성 및 프로토타입 제작에 이르기까지 각 단계는 설계의 성공을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. SMT가 어떻게 그리고 왜 더 나은 가격 대비 성능비를 제공하는지 확인해보세요.

이러한 단계를 따르고 모범 사례를 염두에 두면 다양한 전자 응용 분야에 사용할 수 있는 신뢰성 높고 성능이 우수한 SMT PCB를 제작할 수 있습니다. 소비자 가전제품, 자동차 시스템 또는 산업용 기계를 위한 설계를 하든, SMT PCB 설계를 마스터하면 더욱 효율적이고 혁신적인 제품을 만들 수 있습니다.