PCB 주문 파일 가이드: Gerber·BOM·CPL 형식과 준비 방법

인쇄회로기판(PCB)을 주문하려면 보드의 설계와 사양을 정확하고 상세하게 전달해야 합니다. 적절한 PCB 파일 형식이 필요한 이유도 여기에 있습니다. 생산에 필요한 데이터가 완전하지 않으면 제작이나 조립이 지연되거나 오류가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 PCB 제작에는 레이아웃, 레이어 스택업, Gerber 및 드릴 데이터가 필요하며, PCB 어셈블리(PCBA)를 함께 주문할 때는 자재 명세서(BOM)와 부품 배치 파일(CPL)도 준비해야 합니다.

Allegro, Altium Designer, KiCad, Autodesk Eagle 등 서로 다른 전자 설계 자동화(EDA) 도구에서 만든 설계 데이터를 제조 환경에서 공통으로 해석할 수 있도록 Gerber와 같은 표준 제조 데이터 형식이 사용됩니다.

PCB 파일 형식이 중요한 이유

Gerber 파일을 사용하면 특정 설계 소프트웨어의 원본 프로젝트 형식에 의존하지 않고도 PCB의 각 제조 레이어를 전달할 수 있습니다. PCB 파일 형식이 중요한 이유는 다음 세 가지로 정리할 수 있습니다.

1. 표준화: PCB 파일 형식은 설계 데이터를 전달하는 방식을 표준화합니다. 제조업체는 서로 다른 설계 도구에서 생성된 데이터도 일관된 방식으로 검토할 수 있습니다.

2. 상세한 제조 정보: PCB 생산 데이터에는 구리 패턴, 솔더 마스크, 실크스크린, 레이어 스택업, 드릴 홀과 보드 외형 등 제작에 필요한 세부 정보가 포함됩니다. PCBA용 BOM과 CPL에는 부품 정보 및 배치 데이터가 담깁니다.

3. 호환성: PCB 설계 소프트웨어마다 고유한 프로젝트 형식이 있지만, 표준 출력 형식을 사용하면 제조업체의 CAM 검토 과정에서 발생할 수 있는 해석 차이와 파일 호환 문제를 줄일 수 있습니다.

온라인 PCB 주문에 필요한 파일

PCB 제작을 주문할 때는 일반적으로 RS-274X Gerber 파일과 Excellon 드릴 파일을 하나의 압축 파일로 준비합니다. Gerber 데이터에는 구리층, 솔더 마스크, 실크스크린, 솔더 페이스트 및 보드 외형과 같은 레이어 정보가 포함될 수 있습니다. 레이어 구성이나 임피던스 등 별도 제작 조건이 있다면 주문 옵션과 제작 메모에서도 명확히 지정해야 합니다.

PCB 제작 데이터:

RS-274X(Extended Gerber)가 일반적으로 권장됩니다. Gerber X2, IPC-2581, ODB++와 같은 지능형 제조 데이터 형식도 사용되지만, 실제 주문 전에 해당 제조업체가 어떤 형식을 직접 접수하는지 확인해야 합니다.

BOM(Bill of Materials, 자재 명세서):

PCB 어셈블리를 주문할 때 사용하는 부품 목록입니다. JLCPCB는 BOM 파일 형식으로 .csv, .xls, .xlsx를 권장합니다.

CPL(Component Placement List, 부품 배치 목록):

PCB 어셈블리를 주문할 때 BOM과 함께 제출하는 배치 데이터입니다. Centroid, Pick-and-Place, PNP 또는 XY 데이터라고도 하며, JLCPCB는 .csv, .xls, .xlsx 형식을 권장합니다.

이 글에서는 온라인 PCB 및 PCBA 주문에 가장 자주 사용되는 다음 파일을 살펴봅니다.

1. PCB Gerber 파일이란 무엇인가요?

2. BOM(Bill of Materials)이란 무엇인가요?

3. Centroid/CPL 파일이란 무엇인가요?

PCB Gerber 파일이란?

PCB Gerber 파일은 인쇄회로기판 레이아웃의 제조 정보를 전달하는 표준 벡터 이미지 형식입니다. 각 파일은 일반적으로 상·하단 구리층, 내부 구리층, 솔더 마스크, 실크스크린, 솔더 페이스트 또는 보드 외형과 같은 개별 레이어를 나타냅니다. 과거의 RS-274D와 확장 형식인 RS-274X가 알려져 있지만, 현재는 애퍼처 정의를 파일 내부에 포함하는 RS-274X를 사용하는 것이 일반적입니다.

Gerber 데이터는 PCB의 물리적 레이어를 정확하게 전달하여 CAM 검토와 제작에 사용됩니다. 드릴 홀의 위치와 크기는 보통 별도의 Excellon NC Drill 파일로 제공합니다. 이 데이터가 실제 제조 과정에서 어떻게 사용되는지는 JLCPCB의 PCB 제조 공정 단계별 가이드에서 자세히 확인할 수 있습니다.

표준 Gerber 형식의 종류

PCB 설계에서 알려진 대표적인 Gerber 형식은 다음과 같습니다.

1. RS-274D: 오래된 기본 Gerber 형식으로, 형상과 크기를 정의하는 별도의 애퍼처 파일이 필요합니다. 파일 세트가 분리되어 있어 누락이나 해석 오류가 발생하기 쉽고, 현재 PCB 제작용으로는 권장되지 않습니다.

2. RS-274X: 애퍼처 정의를 파일 안에 포함하는 확장 Gerber 형식입니다. 대부분의 PCB 설계 도구에서 지원하며, PCB 제조 데이터를 전달할 때 널리 사용되는 권장 형식입니다.

드릴 파일은 일반적으로 Gerber 파일이 아닙니다. Excellon NC Drill 형식의 별도 파일로 생성되며, 제조업체에 홀의 위치와 크기, 도금 여부 등 드릴 정보를 전달합니다.

드릴 파일 누락은 주문 검토 과정에서 자주 발견되는 문제이므로 Gerber를 출력할 때 드릴 데이터도 함께 생성해야 합니다. Gerber와 드릴 파일은 하나의 압축 파일로 묶어 업로드하는 것이 좋습니다. JLCPCB는 PCB 제작 데이터 업로드 시 .zip 또는 .rar 압축 파일을 지원합니다. EasyEDA와 같은 설계 도구에서는 Gerber와 드릴 파일을 함께 출력할 수 있습니다.

BOM(Bill of Materials)이란?

BOM은 제품이나 조립품에 사용되는 부품 목록입니다. JLCPCB의 턴키 PCB 어셈블리 서비스를 이용할 경우, BOM에는 JLCPCB가 조달하여 보드에 실장할 부품 정보가 포함됩니다. BOM은 설계 과정부터 작성하고 관리해야 최종 주문 단계에서 부품 누락이나 지정자 불일치를 줄일 수 있습니다.

자동 부품 매칭을 원활하게 하려면 JLCPCB의 표준 BOM 형식과 필드명을 따르는 것이 좋습니다. 현재 권장 파일 형식은 .csv, .xls, .xlsx이며, 부품 설명 또는 값(Comment), 참조 지정자(Designator), 풋프린트(Footprint), 제조업체 부품 번호(MPN)나 LCSC 부품 번호 등 식별에 필요한 정보를 정확하게 입력해야 합니다.

1. 부품 번호: 각 부품을 식별하는 제조업체 부품 번호(MPN) 또는 지정된 공급업체 부품 번호입니다.

2. 설명 또는 값: 저항, 커패시터, IC 등 부품의 종류와 사양을 구분할 수 있는 설명입니다.

3. 수량: 필요한 부품의 개수입니다.

4. 참조 지정자: R1, C2, U3처럼 PCB에서 각 부품의 위치를 식별하는 레퍼런스입니다.

5. 제조업체 및 공급 정보: 부품 제조업체와 정확한 부품을 찾는 데 필요한 식별 정보입니다.

JLCPCB에서 실장하지 않을 부품은 BOM과 CPL 양쪽에서 일관되게 제외하거나, 업로드 과정에서 해당 부품을 미실장 처리해야 합니다. 특히 BOM과 CPL의 참조 지정자, 대소문자 및 부품 정보가 서로 일치하는지 확인해야 합니다.

Centroid/CPL 파일이란?

Centroid 파일은 PCB 어셈블리 장비에 부품의 위치와 방향을 전달하는 데이터입니다. Pick-and-Place, XY 데이터 또는 CPL(Component Placement List) 파일이라고도 합니다. 일반적으로 각 부품의 참조 지정자, X·Y 좌표, 회전 각도와 보드 면(Top 또는 Bottom)을 포함합니다. 일부 PCB 설계 도구는 이 파일을 자동으로 생성하지만, 출력 후 좌표 원점, 단위, 회전 방향 및 상·하단 표기가 올바른지 확인해야 합니다.

JLCPCB는 CPL 파일 형식으로 .csv, .xls, .xlsx를 권장합니다. 상단과 하단에 실장되는 부품은 하나의 CPL 파일에 포함할 수 있으며, BOM과 CPL에 공통으로 존재하는 참조 지정자가 정확하게 일치해야 합니다.

1. 참조 지정자(Designator): 부품을 식별하는 RefDes입니다. CPL에서는 개별 부품마다 한 행을 사용하여 좌표와 배치 정보를 입력합니다.

2. X·Y 좌표: 부품이 배치될 위치를 나타냅니다. X와 Y는 별도의 열에 입력하고, 가능하면 부품 원점이 중심에 오도록 설정합니다. 모든 좌표는 동일한 단위를 사용해야 합니다.

3. 회전 값: PCB에 실장될 부품의 방향을 0~360도 범위로 나타냅니다. CAD 도구와 제조 장비 사이의 회전 기준이 다를 수 있으므로, 업로드 후 방향을 반드시 검토해야 합니다.

CPL은 주로 자동 실장 대상 부품의 배치 정보를 제공합니다. 일부 설계 소프트웨어는 픽앤플레이스 장비로 배치하지 않는 스루홀 부품을 CPL 출력에서 제외할 수 있습니다. THT 또는 혼합 조립을 주문할 때는 실제 조립 범위와 제조업체의 파일 요구 사항을 별도로 확인해야 합니다.

기타 PCB 제조 데이터 형식과 특징

Gerber 외에도 IPC-2581과 ODB++처럼 설계, 제작 및 조립 정보를 하나의 데이터 세트로 전달하기 위한 지능형 제조 데이터 형식이 있습니다. 각 형식은 지원 범위와 워크플로우가 다르므로 실제 주문 전에 제조업체의 접수 가능 여부를 확인해야 합니다.

1. IPC-2581 파일 형식

IPC-2581은 공급업체에 종속되지 않는 개방형 XML 기반 PCB 제조 데이터 표준입니다. PCB 설계에서 제조로 데이터를 전달할 때 필요한 여러 정보를 하나의 표준화된 데이터 구조로 통합하는 것을 목표로 합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 포괄적인 데이터: 트레이스, 패드, 비아, 레이어 스택업과 같은 PCB 설계 정보뿐 아니라 부품, 넷리스트, 배치 좌표 및 드릴 데이터 등을 포함할 수 있습니다.

• XML 기반: 구조화된 XML 데이터를 사용하므로 사람이 내용을 확인할 수 있고 소프트웨어에서도 파싱할 수 있습니다.

• 양방향 데이터 교환: 설계 데이터를 제조업체에 전달하고 제조 관련 피드백을 설계 측으로 되돌리는 데이터 교환을 지원합니다.

• 첨단 PCB 기술 지원: HDI, 리지드 플렉스 및 임베디드 부품과 같은 복잡한 PCB 기술의 제조 데이터를 표현할 수 있습니다.

2. ODB++ 파일 형식

ODB++는 Valor에서 개발되었으며 현재 Siemens EDA 생태계에서 제공되는 계층형 PCB 제조 데이터 형식입니다. PCB 제작과 조립에 필요한 정보를 하나의 데이터 패키지로 통합하는 것을 목표로 합니다.

• 포괄적인 데이터 통합: 설계 데이터, 넷리스트, 부품 정보, 드릴 데이터, 조립 데이터, 제작 데이터 및 테스트 데이터를 포함할 수 있습니다.

• 통합 패키지: 여러 종류의 PCB 설계 및 제조 정보를 하나의 계층형 패키지로 관리하여 파일 누락이나 버전 불일치 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.

PCB 설계 파일을 Gerber로 직접 변환해야 하는 이유

PCB 설계자는 제조업체에 네이티브 CAD 프로젝트만 전달하기보다, 설계 의도를 확인한 뒤 직접 Gerber와 드릴 파일을 출력하는 것이 좋습니다. 제조업체가 원본 CAD 파일을 대신 변환하면 사용한 소프트웨어 버전, 라이브러리, 폰트 또는 출력 설정에 따라 설계자가 의도한 결과와 차이가 생길 수 있습니다.

예:

실크스크린의 부품명, 로고, 날짜 코드 영역 또는 특정 레이어의 출력 설정이 잘못 해석되면 의도하지 않은 정보가 누락되거나 표시될 수 있습니다. 설계자가 Gerber 뷰어로 각 레이어와 드릴 데이터를 최종 확인한 후 제조 파일을 전달하면 이러한 위험을 줄일 수 있습니다.

PCB 파일 형식 비교

1. Gerber 파일(.gbr, .ger 등)

Gerber는 PCB 제작용 이미지 데이터를 전달하는 대표적인 형식입니다. 구리 패턴, 패드, 솔더 마스크, 실크스크린 및 외형과 같은 개별 레이어 정보를 표현합니다.

용도: PCB 제작을 위해 설계자가 생성하여 제조업체에 전달합니다. 현재는 RS-274X 형식을 사용하는 것이 권장됩니다.

2. Excellon 파일(.drl 등)

Excellon 드릴 파일은 PCB의 홀 위치와 크기 등 드릴 가공 정보를 포함합니다. PCB 제작 과정에서 드릴 장비와 CAM 데이터 준비에 사용됩니다.

용도: 스루홀, 비아 및 기타 드릴 가공 위치를 정확하게 전달합니다. Gerber 파일과 함께 제출해야 하지만 Gerber 자체와는 별도의 데이터입니다.

3. ODB++

ODB++는 PCB 레이어, 드릴, 스택업, 부품, 조립 및 검사 관련 정보를 하나의 계층형 데이터 패키지에 담을 수 있는 지능형 제조 데이터 형식입니다.

용도: PCB 설계 도구와 제작·조립 프로세스 사이에서 포괄적인 제조 데이터 세트를 전달하는 데 사용됩니다.

4. IPC-2581

IPC-2581은 PCB 스택업, 부품, 넷리스트, 조립 및 제작 데이터를 포함할 수 있는 개방형 XML 기반 제조 데이터 표준입니다.

용도: 설계, PCB 제작 및 어셈블리 단계 사이에서 통합된 데이터를 교환하는 데 사용됩니다.

PCB 설계 도구 전용 형식: Altium Designer, Autodesk Eagle, KiCad와 같은 설계 도구는 프로젝트, 회로도, PCB 레이아웃 및 라이브러리를 저장하기 위한 고유 형식을 사용합니다.

결론

각 PCB 설계 소프트웨어는 프로젝트 파일, 라이브러리, 회로도 및 레이아웃을 저장하기 위한 고유 형식을 사용합니다. 확장자는 소프트웨어와 버전에 따라 다르므로, 원본 설계 파일은 편집 및 보관용으로 유지하고 제조업체에는 검토가 끝난 표준 생산 데이터를 제공하는 것이 좋습니다.

Gerber와 Excellon은 주로 PCB 제작 단계에 사용되며, BOM과 CPL은 PCB 어셈블리 주문에 필요합니다. ODB++와 IPC-2581은 더 포괄적인 설계 및 제조 데이터를 통합할 수 있지만, 제조업체별 지원 여부를 먼저 확인해야 합니다. 주문 전에 Gerber 뷰어로 레이어, 외형 및 드릴 데이터를 검토하고 BOM과 CPL의 참조 지정자가 일치하는지 확인하면 파일 오류로 인한 지연을 줄일 수 있습니다.