PCB 설계 규칙 검사(DRC) 가이드: 주요 검사 항목과 실행 방법

PCB를 설계해 실제 제품으로 제작하려면 표준 PCB 제조 공정의 모든 제약 조건을 충족해야 합니다. PCB 설계에서 이러한 제약을 설계 규칙이라고 하며, CAD 소프트웨어에서는 DRC(Design Rule Check, 설계 규칙 검사)를 실행해 규칙 준수 여부를 확인합니다. 기판 구조가 계속 복잡해지면서 설계 규칙을 수동으로 모두 검증하기는 사실상 어려워졌습니다. 따라서 설계자는 PCB 설계 작업을 원활하게 진행할 수 있도록 CAD 소프트웨어에 정확한 규칙을 설정해야 합니다.

DRC는 PCB 설계를 미리 정한 규칙과 비교해 제조 가능성과 기능 요구 사항을 충족하는지 확인하는 절차입니다. 설계 초기부터 정기적으로 DRC를 실행하면 오류를 줄이고 시간과 비용이 드는 재작업을 최소화할 수 있습니다. 다음은 PCB DRC를 효과적으로 실행하는 방법을 단계별로 정리한 가이드입니다.

PCB 설계 워크플로우의 규칙 검사

DRC는 PCB 설계의 여러 단계에 포함해야 하지만 생산성을 유지하려면 검사 실행 방식을 적절히 설정해야 합니다. ECAD 소프트웨어는 전체 또는 일부를 자동화할 수 있는 규칙 검사 기능을 제공합니다. 설계자는 프로젝트를 시작할 때부터 이 기능을 구성하는 것이 좋습니다. PCB 레이아웃을 시작하기 전에 다음 범주의 규칙을 설정합니다.

1. 모든 동박 요소와 부품 사이의 최소 클리어런스

2. 전체 길이, 폭 및 라우팅과 같은 트레이스 제약 조건

3. 차동 페어와 임피던스 제어 등 특정 네트에 적용되는 규칙

4. 솔더 마스크, 패드 간 클리어런스 및 부품 간격과 관련된 DFA 규칙

5. 기판, 비아 및 기계적 외곽과의 클리어런스

이러한 PCB 설계 규칙은 대부분의 DFM 요구 사항을 충족하는 데 도움이 되지만 모든 항목을 수동으로 관리하면 작업이 복잡해지고 오류가 발생하기 쉽습니다. 수동 설계 검토와 함께 자동 규칙 검사를 설계 전반에 적용하면 오류를 초기 단계에서 확인하고 수정할 수 있습니다. 다음에서는 주요 DRC 규칙을 간단히 살펴봅니다.

PCB 설계에서 확인하는 7가지 주요 DRC 항목

1. 간격 제약 조건

• 비아 간 간격: 비아 사이에 허용되는 최소 간격을 지정합니다.
• 네트 간격 유형: 서로 다른 네트 유형에 적용할 간격 규칙을 정의합니다.
• 동박 간격 제약: 동박 패턴 사이의 간격 규칙을 정의합니다.
• 에칭 텍스트와 동박 형상 간격: 에칭 텍스트와 동박 형상 사이의 간격을 검사합니다.
• 패키지 간 간격: 서로 다른 패키지 사이에 필요한 최소 간격을 정의합니다.

2. 선폭 제약 조건

• 선폭 제약: 설계에 사용되는 선의 폭과 관련된 제약 조건입니다.
• 최소 선폭: 트레이스에 허용되는 최소 폭을 지정합니다.
• 최대 선폭: 트레이스에 허용되는 최대 폭을 지정합니다.

3. 비아 제약 조건

• 스택 비아: 설계에서 스택 비아를 생성하고 관리하기 위한 규칙입니다.
• 비아 목록 제약: 사용할 수 있는 비아 유형과 적용 방식에 관한 제약 조건입니다.
• 부품 아래 비아: 지정된 부품 아래에 비아를 배치하지 못하도록 제한하는 규칙입니다.

비아 제약 조건과 PCB 설계에 사용되는 비아 유형은 PCB 비아 종합 가이드에서 자세히 확인할 수 있습니다.

4. 네트 제약 조건

• 네트 물리적 유형: 서로 다른 네트의 물리적 특성과 제약 조건을 정의합니다.
• 차동 페어 제약: 설계에서 차동 페어를 처리하기 위한 규칙입니다.

5. 애뉼러 링

• 애뉼러 링 제약: 애뉼러 링 치수와 관련된 제약 조건입니다.
• SMD 부품 아래의 스루홀 핀: SMD 부품 아래에 스루홀 핀이 잘못 배치되었는지 검사합니다.
• 부품 리드 검사: 부품 리드와 관련된 항목을 확인합니다.

자세한 내용은 PCB 설계의 애뉼러 링 가이드에서 확인할 수 있습니다.

6. 피듀셜과 외곽선 제약 조건

• 피듀셜 검사: 피듀셜 마크가 올바른 위치에 배치되었는지 확인합니다.
• 외곽선 제약: PCB 설계 외곽선과 관련된 제약 조건입니다.

7. 컷아웃 제약 조건

컷아웃 제약: 설계 컷아웃의 형상과 배치에 적용되는 규칙입니다.

제조 적합성 설계 제약 조건

DRC 프로세스 자동화

일반적인 PCB 설계 워크플로우에서 규칙 검사를 효율화하는 방법은 다음 세 가지로 구분할 수 있습니다.

1. 수동 설계 검토: 설계자가 PCB를 직접 검토해 물리적·기능적 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 일반적으로 팀 단위로 기계적·전기적 제약 조건과 같은 특정 항목을 논의하고 검증합니다.

2. 온라인 DRC: 레이아웃과 라우팅 작업 중에는 이 기능을 계속 활성화하는 것이 좋습니다. 작업 과정에서 규칙 위반을 실시간으로 찾고 문제 위치를 시각적으로 표시하므로 즉시 수정할 수 있습니다.

3. 종합 DRC: 설계가 끝나고 출력 파일을 생성할 준비가 되면 종합 DRC를 실행합니다. 모든 규칙을 검사하고 레이아웃 단계에서 놓쳤을 수 있는 위반 사항을 상세 보고서로 생성합니다. 표시된 오류는 설계자가 직접 검토해 수정할 수 있습니다.

커스텀 PCB 설계 규칙 검사(DRC) 실행 방법

1단계: 설계 규칙 설정

앞에서 설명한 것처럼 DRC를 실행하기 전에 설계 규칙을 정의해야 합니다. EasyEDA, KiCad 및 Eagle과 같은 대부분의 PCB 설계 프로그램에서는 프로젝트 요구 사항과 제조사의 권장 기준에 맞춰 규칙을 설정할 수 있습니다. PCB 제조사마다 적용 가능한 공정 기준이 다를 수 있으므로 제조사의 설계 규칙 파라미터를 확인해야 합니다. 일반적으로 관련 규칙은 제조사의 PCB 제조 능력 페이지에서 확인할 수 있습니다.

필요한 클리어런스, 트레이스 형상과 라우팅 한계, 조립 제약 및 프로젝트별 설계 조건을 확인한 뒤 PCB 레이아웃을 시작하기 전에 PCB Rules and Constraints Editor 창에 값을 입력합니다.

2단계: PCB 설계 프로그램에서 DRC 실행

규칙 설정이 끝나면 PCB 설계 프로그램에서 DRC를 실행합니다. 대부분의 도구에는 전체 설계를 자동 분석해 규칙 위반을 찾는 DRC 기능이 내장되어 있습니다. 일반적인 실행 방법은 다음과 같습니다.

소프트웨어의 "Tools" 또는 "Validation" 메뉴에서 DRC 기능을 엽니다. 검사를 시작하면 잠재적인 위반 사항 목록이 생성됩니다. 각 오류에 대한 자세한 설명은 EasyEDA의 DRC 오류 안내에서 확인할 수 있습니다.

3단계: 위반 사항 검토와 수정

DRC가 완료되면 소프트웨어에서 생성한 위반 목록을 검토합니다. 각 위반 항목은 PCB 레이아웃에 표시되며 문제 위치와 유형을 확인할 수 있습니다.

표시된 문제에 따라 레이아웃을 수정합니다. 필요한 경우 트레이스 폭과 간격을 조절하거나 부품 위치를 변경해 각 위반 사항을 해결합니다.

4단계: DRC 다시 실행

설계를 수정한 뒤 DRC를 다시 실행해 모든 위반 사항이 해결되었는지 확인합니다. 오류가 전혀 없는 상태가 될 때까지 여러 차례 수정과 검사를 반복하는 것은 일반적인 과정입니다.

PCB DRC 실행 모범 사례

• DRC를 자주 실행하기: 설계가 끝날 때까지 기다리지 말고 작업 중에도 정기적으로 검사해 오류를 조기에 발견합니다.

• 제조 능력 이해하기: 재설계를 방지하려면 설계 규칙을 제조사가 지원하는 공정 능력에 맞춰야 합니다.

• 중요 오류 우선 처리하기: 일부 DRC 오류는 영향이 크지 않을 수 있지만, 다른 오류는 기능 장애로 이어질 수 있습니다. 제품 기능에 영향을 줄 수 있는 중요 오류부터 해결합니다.

결론

설계 규칙 검사(DRC)는 PCB 설계 과정의 핵심 단계입니다. 레이아웃이 제조 기준을 충족하는지 확인하고 이후 공정에서 비용이 많이 드는 실수를 방지합니다. 설계 규칙을 정확히 이해하고 PCB 설계 프로그램을 적절히 활용하며 제조사와 협력하면 신뢰할 수 있고 제조 가능한 PCB를 설계할 수 있습니다.