비용 효율적인 PCB 설계 방법
설계 엔지니어는 PCB 제조 총비용에 영향을 미치는 모든 사항을 고려해야합니다. 흔히 새로운 PCB 설계 엔지니어는 종종 PCB 제조 비용을 고려하지 않습니다. 많은 젊은 설계 엔지니어가 계획하지 않는 PCB 당 비용에 영향을주는 요소로는 툴링 비용, PCB 크기 및 보드 구성 요소의 간격이 포함됩니다.
금형 제작 비용을 포함하여 생산 원가를 가능한 한 낮추려면 다음 지침을 따르십시오.
1. PCB 치수에 대한 지침
실용적인 PCB의 가장 작은 크기를 선택하십시오.
이것은 자명 한 지침처럼 보이지만 모든 PCB 설계자가 그것에 대해 생각하는 것은 아닙니다. 보드가 클수록 비용이 많이 듭니다. 보드의 크기는 고객이 지불 할 최종 가격과 직접적인 관계가 있습니다.
2. PCB 형상 선정 지침
표준 직사각형 및 사각형 PCB 모양은 항상 비표준 모양보다 비용이 적습니다. 또한 슬롯이나 컷 아웃이 완전히 필요하지 않으면 통합하지 마십시오.
비표준 모양은 종종 일부 PCB 제조 회사에 의해 요금을 부과합니다. 그림 1은 특수 인클로저 내에 장착하기 위해 비표준 모양의 PCB를 사용하는 맞춤형 디자인의 예입니다. 비표준 PCB 모양이 필요할 때가 항상있을 것입니다. 그러나 PCB가 비표준이어야하는 비판적인 이유가 없다면 가능한 한 총 비용을 낮추기 위해 항상 표준 PCB 모양을 선택하십시오.
그림 1 : 비표준 모양의 인쇄 회로 기판 (PCB)
그림 2는 직사각형 슬롯이있는 인쇄 회로 기판을 보여줍니다. PCB 제조 회사는 추가 비용을 청구합니다. 그림 2는 직사각형 슬롯 PCB입니다. 대부분의 인쇄 회로 기판 제작 회사가 PCB에 포함 시키면 컷 아웃 슬롯에 대해 요금을 부과합니다. PCB 제조에 드는 총 비용을 낮추려면 디자인에 중요한 요소 인 슬롯 만 사용하십시오.
그림 2 : PCB 내부에 슬롯 또는 컷 아웃이있는 표준 인쇄 회로 기판. 3. 구리 PCB 부품의 크기 및 분리에 대한 지침
PCB의 가격은 구리 부품의 크기와 분리가 줄어들면 커집니다.
이 가이드 라인은 첫 번째 가이드 라인의 반대인데, 즉 더 큰 치수의 구리 부품은 가격이 저렴합니다. 매우 작은 치수의 인쇄 부품에는 매우 작은 공차를 처리 할 수있는 고정밀 기계가 필요하기 때문에이 지침이 명확합니다. 즉, PCB를 생산하는 데 고정밀 장비가 필요한 비용이 추가됩니다. 이 추가 비용은 일반적으로 생산량이 매우 적은 프로토 타입 인쇄 회로 기판을 생산할 때 점차 확대됩니다.
우려되는 구리 부품에는 SMD 또는 구멍 패드, 트랙, 비아 또는 기타 구리 층 인쇄 부품이 포함됩니다. 그림 3은 패드와 트랙에 대한이 문제를 보여줍니다. dP는 패드 사이의 간격을 나타내고 dT는 트랙 사이의 간격을 나타냅니다. wT는 트랙의 너비를 나타냅니다. 대부분의 PCB 제조 회사는 dP, dT 및 wT의 최소 크기가 8 ~ 10mil (약 0.2mm ~ 0.254mm) 범위에서 변화 할 때 추가 요금없이 표준 보드를 참조합니다. 생산 목적으로 가장 많은 비용을 절감하려면 디자인을이 범위로 제한하는 것이 좋습니다. 대부분의 전자 설계 자동화 소프트웨어에서는 이러한 것들의 물리적 요구 사항을 입력 할 수 있습니다. 이 값을 소프트웨어에 입력하면 소프트웨어의 설계 규칙 검사로 범위를 벗어난 오류가 발생하지 않습니다.
그림 3 : 패드 및 트랙 분리 요구 사항의 설명 4. PCB 구멍 유형에 대한 지침
PCB 생산 비용은 작은 구멍과 환형 링으로 증가합니다.
가능한 경우 더 큰 직경의 구멍을 사용하십시오. 작은 구멍을 제조하려면 고정밀 기계가 필요합니다. 이 기계는 항상 더 많은 비용이 들기 때문에 PCB 제조 업체에서는 종종 0.4mm 미만의 구멍에 대해 충전을 추가합니다. 추가 비용을 결정하려면 표준 인쇄 회로 기판의 구멍 크기에 대한 추가 요금에 대한 정책을 알아 보려면 특정 제조 업체에 문의해야합니다. 이 문제를 더 잘 설명하기 위해 그림 4에서 dH로 구멍의 직경을 표시했습니다.
최소 각 링은 스루 홀 패드 및 비아 전용을 말하며 구멍의 경계와 패드의 최소 거리로 정의됩니다. 즉, 구리 링이 구멍을 제한하는 가장 작은 너비입니다. 그림 4와 그림 5 모두이 개념을 자세히 보여줍니다. 그림 4는 원형의 구멍 패드 또는 비아에 대한 가장 작은 환형 링의 개념을 보여줍니다. 그림 5는 직사각형 모양의 패드에 대한 동일한 개념을 보여줍니다.
그림 4 : 스루 홀 패드 또는 비아에 대한 환형 링 아이디어의 예
직사각형 모양의 관통 구멍의 폭은 비 균질 인 반면 원형의 관통 구멍 패드 또는 환형 링 폭은 구멍 주위에서 균질하다는 점을 알아야합니다. 그림 5에는 가장 작은 환형 링을 나타내는 빨간색 마커가 있습니다.
그림 5 : 직사각형 관통 홀 패드의 최소 연간 링 그림
최소 환형 링이 PCB 제조 회사의 표준 요구 사항보다 적 으면 PCB 비용이 더 높아진다는 것을 아는 것이 중요합니다. 따라서 인쇄 회로 기판의 설계를 시작하기 전에이 지침을 사용중인 전자 설계 자동화 소프트웨어에 입력해야합니다. 최소 연간 링이 0.3mm 미만인 경우 일부 PCB 제작자가 업 충전을 추가합니다. 다시 한번, PCB 제작자에게 연락하여이 변수에 대한 정책을 배우고, 최소값은 표준임을 확인하고 추가 비용이 부과되지 않도록하십시오.
그림 6 : 직사각형 패드의 구멍 직경과 최소 환형 링의 그림
패드의 크기, 구멍의 크기 및 최소 각도 링의 관계에 대한 다음 식을 이해하려면 그림 6을 참조하십시오.
PadMinSize = 2 * min (Ar) + dH
위의 방정식은 주어진 최소 환형 링 및 구멍 직경에 대한 최소 패드 크기를 계산합니다. 예를 들어, dH = 0.4mm이고 min (Ar) = 0.3mm라고 가정하면 PadMinSize = 1mm입니다. 따라서, 1mm 미만의 관통 구멍 패드는 추가 비용을 초래할 것이다.
위의 방정식을 사용할 때 PCB 제조 기계의 공차가 0보다 크므로 안전한 크기가되도록 여백을 추가하십시오. 위의 방정식에서 마진을 고려하기 위해 최소 패드 크기 방정식이 다음과 같은 방식으로 수정됩니다.
PadMinSize = 2 * min (Ar) + dH + margin
일반적으로 마진은 일반적으로 0.05mm - 0.1mm 범위입니다
비아에 관해서 :
PCB 개념에 대한 이전 기사에서 비아는 구멍, 맹인 및 묻힌 세 가지 형태로 나뉘어진다는 것이 논의되었습니다. 복잡한 고밀도 및 고주파 PCBS는 블라인드 및 매몰 비아를 사용합니다. (우리는 이것을 다른 기사에서 더 자세히 논의 할 것이다). 블라인드 및 매설 비아는 표준 스루 홀 비아보다 비용이 많이 들기 때문에 필요하지 않으면 사용하지 마십시오.
표준 인쇄 회로 기판의 최소 요구 사항을 확인하려면 항상 PCB 제조 회사에 문의하십시오. 이 기사에서 선택한 값은 비용 효율적인 PCB를 설계하기위한 개념을 설명하기위한 것입니다.
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