PCB 패널화의 다양한 방법
전자 산업의 많은 공정과 마찬가지로 PCB 패널화에는 수많은 가능성과 변형이 있습니다. 각 제조업체마다 고유한 접근 방식이 있기 때문에 설계자는 설계를 그에 맞게 조정하거나 다른 생산 파트너를 찾아야 할 때가 있습니다. 가장 일반적인 세 가지 방법은 다음과 같습니다.
V자 홈을 이용한 패널화: 이 방식을 사용하면 개별 회로 기판을 패널 높이의 3분의 1 깊이의 V자형 밀링 홈으로 서로 분리합니다. 이후 분리는 직선 절단에 가장 적합한 기계를 사용하여 수행됩니다. 따라서 이 방법은 돌출된 부품이 없고, 모서리가 둥글지 않으며, 부품 경계와 PCB 가장자리 사이에 충분한 거리가 있는 세 가지 요건을 충족하는 PCB에 특히 권장됩니다.
탭 라우팅을 통한 패널화: 이 방식에서는 회로 기판을 윤곽을 따라 밀링 가공하는 동시에, 패널 제조 및 조립 과정에서 기판을 제자리에 단단히 고정하는 소수의 재료 브리지를 유지합니다. 이러한 유형의 패널화는 대형 변압기 및 기타 무거운 부품이 포함된 인쇄 회로 기판에는 적합하지 않아 분리가 매우 복잡합니다. 또한, 이 방식은 인쇄 회로 기판의 부하를 줄여 칩핑 위험을 줄인다는 점에 유의해야 합니다.
천공된 소재 브리지를 이용한 탭 라우팅을 통한 패널화: 이 공정은 앞서 설명한 간단한 탭 라우팅과 유사합니다. 그러나 이 공정에서는 소재 브리지에 작은 드릴 구멍이 추가로 뚫려 있어 분리가 훨씬 간편해지고, 파단 과정을 예측하기 쉬워 제어력도 향상됩니다. 그러나 이 방법은 무거운 부품이 있는 인쇄 회로 기판에는 더욱 적합하지 않으며, 부품의 무게로 인해 소재 브리지가 파손될 수 있습니다.
PCB 패널화의 단점
PCB 패널링은 PCB의 무결성을 보호하는 한 가지 방법입니다. 또한 패널링을 통해 중국 PCB 제조업체 여러 개의 기판을 동시에 조립하여 비용과 생산 시간을 단축할 수 있습니다. 패널링은 분리 과정에서 인쇄 회로 기판이 손상되거나 다른 손상이 발생하지 않도록 적절하게 수행되어야 합니다.
도전 과제 :
패널링은 여러 측면에서 많은 과제를 안고 있습니다.
1. 디패널화 - 일부 디패널화 방법의 단점:
라우터를 사용하는 경우, 배송 전에 추가 청소가 필요할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 많은 양의 먼지가 발생하여 제거해야 합니다.
2. 디패널링 간섭을 피하기 위해 사전 라우팅에 필요한 부품 교체:
돌출된 부품이 인접한 부품에 떨어질 수 있습니다.
3. 불완전한 데이터 파일 – 때때로 PCB 제조업체에서 불완전한 파일을 제공하는 경우가 있는데, 이는 여러 가지 면에서 비용을 증가시킬 수 있습니다.
"브레이커웨이 홀" 또는 "마우스 바이트" - 이러한 작은 홀을 통해 어레이에서 작은 회로 기판을 사용할 수 있습니다.
누적 및 등록 허용 오차 – 데이터 파일에 엄격한 허용 오차가 없으면 작은 편차가 누적되어 오류가 발생할 수 있습니다. 어레이에 여러 개의 보드가 있는 경우, 등록을 더 이상 중앙에 배치할 수 없습니다.
DFM 및 PCB 패널화
기업들은 대량 생산을 위한 인쇄 회로 기판을 개발할 때, 작은 꼼수를 통해 제조 비용을 절감할 방법을 모색합니다. 설계 초기 단계에서 생산 세부 사항을 자세히 논의하고 인쇄 회로 기판 개발에 반영한다면 (따라서 적극 권장) 비교적 적은 노력만으로도 제조 비용을 절감할 수 있습니다. 계획된 제조 공정을 고려하여 레이아웃을 조기에 최적화하는 것을 일반적으로 "생산 지향 설계" 또는 "제조를위한 디자인”(약어: DFM).
장기적으로 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있는 다양한 DFM(지속가능발전목표) 방식이 있습니다. 제가 선호하는 전략은 제조 회사에 조기에 연락하여 특정 기술, 과제, 그리고 사업 모델을 파악하는 것입니다. 이를 통해 설계의 어떤 측면을 쉽게 (따라서 저렴하게) 구현할 수 있는지, 어떤 요소에 추가 작업(따라서 더 높은 비용)이 필요한지 파악할 수 있습니다.
예를 들어 몇 년 전, 저는 라우드스피커용 앰프를 설계할 때 이러한 이점을 경험했습니다. 처음에는 라우드스피커의 둥근 섀시 바로 뒤에 시각적으로 보기 좋게 장착할 수 있는 원형 PCB를 선호했습니다. 하지만 제조업체와 이 아이디어를 논의해 보니, (단순하다고 여겨지는) 원형 PCB는 제조 비용이 너무 많이 들기 때문에 설계의 경제적 타당성이 크게 떨어진다는 것을 금방 알게 되었습니다.
결국, 제조 비용이 상당히 낮은 직사각형 표준 디자인을 선택했습니다. 레이아웃을 그에 맞춰 조정함으로써 최종 제품의 이윤을 높이고 프로젝트를 성공적으로 마무리할 수 있었습니다.
PCB 패널링으로 비용 절감
널리 사용되는 DFM 방식은 소위 패널화(panelization)입니다. 이 방식을 사용하면 여러 개의 회로 기판 레이아웃을 더 큰 기판이나 패널에 적용한 후 해당 형태로 조립합니다. 여러 개의 PCB를 동시에 제조할 수 있기 때문에 비용 절감 효과가 큽니다.
제조 및 조립 공정이 완료되면 패널은 개별 인쇄 회로 기판으로 나뉩니다. 이렇게 하면 완제품이고 (바람직하게는) 완벽하게 작동하는 PCB를 한꺼번에 얻을 수 있으며, 설치 및 판매만 기다리면 됩니다. 꽤 쉬운 것처럼 들리죠? 하지만 그렇게 간단하지는 않습니다. PCB 대량 생산이 최대한 원활하게 진행되고 원하는 비용 절감 효과를 얻으려면 패널링 시 몇 가지 중요한 세부 사항을 고려해야 합니다.
PCB 패널화 비용에 영향을 미치는 요소
물론, 대부분의 설계자는 다양한 공정의 기술적 세부 사항보다는 관련 비용과 과제에 더 관심을 갖습니다. 여기서 기본적인 원칙은 비용과 노력은 제조될 설계의 복잡성에 따라 달라지며, 그에 따라 성장한다는 것입니다. 또한 패널화 기반 제조는 다음과 같은 과제를 안고 있으며, 이는 비용에도 영향을 미친다는 점에 유의해야 합니다.
분리: 완전히 조립된 인쇄 회로 기판을 밀링 머신으로 분리하는 경우, 칩 및 기타 잔여물이 PCB 표면에 남아 나중에 별도의 단계에서 제거해야 하므로 추가적인 노력과 비용이 발생합니다. 라우터 대신 톱을 사용하려는 경우, 회로 기판의 윤곽을 설계할 때 직선 절단만 가능하다는 점을 고려해야 합니다. 세 번째 옵션은 최신 레이저를 사용하는 것입니다. 하지만 레이저는 1mm 이하의 PCB에만 사용할 수 있으므로, 이 경우 두께에 관계없이 다층 PCB 디자인을 제작할 수 없습니다.
균열: 대부분의 분리 공정은 작업물 측면에 거친 균열을 남깁니다. 특히 천공된 소재 브리지를 사용한 탭 라우팅을 통한 패널화의 경우 더욱 그렇습니다(위 참조). 개별 PCB를 안전하게 취급하려면 해당 지점을 연삭해야 하며, 이는 추가 작업을 의미합니다.
돌출된 부품: 앞서 언급했듯이 돌출된 부품은 설계에 사용할 수 있는 패널화 방식의 수를 크게 제한할 수 있습니다. 이러한 경우, 밀링 헤드가 돌출된 부품과 충돌하여 전체 패널을 손상시킬 위험이 있으므로 완성된 PCB의 분리에도 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 고장은 예상치 못한 비용과 지연을 초래하는 것은 말할 것도 없습니다.
PCB 공급망: 완전하고 안정적인 PCB 공급망은 제조업체가 경쟁력 있는 가격으로 충분한 부품과 기타 원자재를 확보하는 데 도움이 되며, 부품이 부족하면 제조 진행 속도가 느려질 뿐만 아니라 PCB 패널화 비용도 증가합니다.
잠재적인 문제의 조기 발견 및 예방적 해결 가능성
경험이 풍부한 PCB 설계자는 잠재적인 문제를 조기에 발견하고 수정하기 위해 다양한 검증된 방법을 활용합니다.
이미 언급했듯이, DFM 원칙에 기반한 설계는 패널링 및 생산의 비용 효율성을 극대화할 수 있습니다. PCB 패널링의 경우, 무엇보다도 설계 프로젝트 초기 단계에서 적합한 제조 회사와 제조 공정을 파악하는 것이 중요합니다. 이를 통해 처음부터 생산을 위한 레이아웃을 최적으로 설계할 수 있습니다.
또한, 자동화된 PCB 제조와 관련된 많은 과제는 최고급 설계 소프트웨어를 사용하면 더 쉽게 해결할 수 있습니다. 예를 들어, Altium Designer®는 "임베디드 보드 어레이(Embedded Board Array)" 기능을 통해 PCB 패널화를 위한 다양한 기능을 제공합니다. 이를 통해 여러 개의 동일하거나 다른 PCB 설계를 사용하여 패널을 쉽게 조립할 수 있습니다. 또한 원본 설계가 패널에 단순히 복사되는 것이 아니라 패널과 연결되므로, 원본 설계의 변경 사항이 패널 레이아웃에 즉시 반영됩니다.
물론 패널링 외에도 제조 비용을 절감할 수 있는 방법은 많습니다. 그럼에도 불구하고, 이 부분은 특히 주의해야 합니다. 이 부분에서 오류가 발생하면 예상치 못한 추가 비용이나 심지어 완전히 부적합한 PCB가 발생할 수 있기 때문입니다.
따라서 이 글과 다른 여러 글에서 제시하는 조언과 DFM 원칙을 반드시 숙지하고, 전체 디자인 프로세스에 걸쳐 생산 중심 디자인에 주의를 기울여야 합니다. 이렇게 하면 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 제조 비용과 후속 수정 위험을 줄일 수 있습니다.
Altium이 패널링 과제를 극복하는 데 어떻게 도움을 줄 수 있는지 자세히 알아보려면 오늘 당사 전문가에게 문의하세요.
확장된 GERBER RS274-X – PCB 데이터
– 디자인 시스템에서 가능하다면 확장 장치 RS 274-X를 사용하여 데이터를 내보내세요. 가장 큰 장점은 패널의 모양과 크기에 대한 모든 정보가 헤더에 포함된다는 것입니다. 데이터 가져오기가 더 쉽고 패널을 잘못 준비할 위험을 최소화합니다. 데이터 처리 시간도 크게 단축되어 데이터 준비 비용도 절감됩니다.
