2023.07.31 - [회로설계] - Eagle Cad를 활용한 회로설계, PCB설계/제작, 제품제작 (5. PCB외형도 그리기)
Eagle Cad를 활용한 회로설계, PCB설계/제작, 제품제작 (5. PCB외형도 그리기)
5. FUSION360으로 PCB 외형도 그리기 오늘은 Fusion360으로 PCB 외형도를 그려 보도록 하겠습니다. 저는 아두이노 우노보드를 MCU역할로 사용할 예정이기 때문에 신규 제작할 PCB에 아두이노 우노 보드를
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6. PCB 설계
완성된 회로도로 PCB설계를 진행하도록 하겠습니다.
1. 회로도에 문제가 없는지 ERC 체크하기
PCB설계에 들어가기 전에 반드시 ERC체크를 실행해 주세요.
아래창에 왼쪽 가장 아래쪽을 보면 ERC라고 적어진 버튼을 눌러줍니다.
ERC Errors가 잔뜩 떴네요. 내용을 확인해 보겠습니다.
위의 내용을 확인해 보니 아두이노 우노를 사용하면서 Power supply부분이 전원 연결이 제대로 되지 않았다는 메시지 입니다. 필요가 없어서 연결을 안해줬기 때문에 무시하겠습니다.
그리고 마지막 에러인 Part FRAME1관련 Warnings은 도면서식을 끌어왔는데 경고가 떴네요. 무시하면 됩니다.
이렇게 반드시 ERC체크를 하셔야 합니다. net가 연결이 되지 않았다거나 아니면 설계상의 문제가 발생할 경우 자동적으로 체크해 주는 기능을 활용하시면 좋습니다. 저도 여러 건을 설계하면서 많은 도움을 받았습니다. 여기서 문제를 잡지 않으면 시간과 비용이 곱절로 들기 때문에 반드시 확인하셔야 합니다.
위 내용 모두 문제가 없기 때문에 'Clear all' 버튼을 눌러서 완료하겠습니다.
2. PCB설계 시작하기
아래 표시한 부분을 클릭합니다. SHC(회로도)를 BRD(PCB Board)로 변환하겠다는 의미입니다.
BRD로 전환되면 다음과 같은 창으로 바뀝니다. 회로부품들의 Library속성에 포함된 부품의 외형도와 Footprint가 딸려 옵니다. 오른쪽 사각 박스는 PCB외형입니다. 지난시간에 따로 PCB외형도를 작성했었죠? 그럼 불러오겠습니다.
오른쪽 Fusion360탭을 클릭해줍니다. (이때는 Online 상태로 연결이 되어 있어야 합니다.)
이미 PCB외형도를 만들어 놨기 때문에 Choose Fusion 360 design type >>> Next를 선택해 줍니다.
그리고 PCB외형도가 저장된 폴더를 클릭해줍니다. 그리고 나서 OK버튼을 클릭해줍니다.
pull from fusion360을 클릭해 줍니다. 그리고 나서 Pull버튼을 눌러줍니다.
그러면 fusion360으로 이미 만들어진 PCB외형도가 아래처럼 나타납니다.
3. 부품 레이아웃
부품 레이아웃을 해 보겠습니다. 이게 상당히 노가다 입니다. ㅠㅠ 자동 레이아웃 기능이 있으면 좋겠어요...
문제가 생겼습니다. ㅠㅠ 서포터를 세워야 할 부분이 아두이노와 간섭이 생기는군요. ㅠㅠ 다시 PCB외형도 수정하겠습니다.
급하게 다시 PCB외형도를 작성하였습니다. 워낙 외형도가 간단하다 보니 1분정도 걸리네요 .
간섭부를 회피하기 위해 사이즈는 조금 늘렸습니다. 이제 부품레이아웃 해야 겠네요. ㅠ
부품 레이아웃이 끝났습니다.
4. 패턴설계 (NET연결)
이제는 패턴설계를 시작하겠습니다. Eagle Cad에는 Autorouter기능이 있습니다. 자동으로 Net를 연결해 줍니다. 하지만 이번 설계에서는 모토를 구동하는 회로가 포함되어 있습니다. 모터의 정격 전류에 맞게 패턴이 타거나 파손되는 문제가 없도록 충분한 폭으로 설계를 해 주어야 합니다.
패턴폭 설계에 궁금하신 분은 아래 포스팅 내용을 확인해 보세요.
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PCB 배선 폭, 동박두께, PCB재질에 따른 허용 전류, 도체폭과 두께에 따른 파괴전류와의 관계
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2) 그리고 나서 Autorouter기능을 사용하여 자동 패턴설계를 해 줍니다. 저는 이 기능을 주로 기능평가용 제품을 만들때 사용합니다. EMC평가까지 진행해야 하는 제품이라면, EMC에 강건한 패턴설계까지 일일이 다 해 준 후, EMC와 관련없는 패턴만 Autorouter기능을 사용합니다. 자 그럼 Autorouter로 돌려보죠.
Autorouter기능을 누르면, 다음과 같은 창이 나옵니다. 지금 2-layer로 설계하고 있기 때문에 TOP/Bottom부만 Auto로 표시가 되어 있습니다. Effort를 High로 선택하고 Continue를 누릅니다.
그리고 Start버튼을 클릭합니다. 그러면 autoroute가 실행되면서 자동 배선이 실행됩니다.
실행 결과를 봐 볼까요? 아래를 보면 총 22가지 case로 패턴설계가 이루어졌습니다. 단 주의할 점은 Optimize가 100%가 아닌경우는 배선이 완벽하게 안되었다는 의미이기때문에 선택을 하시면 안됩니다. vias라고 적혀 있는 부분은 via의 개수를 의미합니다. 22가지 case중 100%가 아닌 case를 제외하고 마음에 드는 패턴을 선택해줍니다.
전 1번 case를 선택하겠습니다. End Job을 선택해 주세요.
최종 결과물입니다.
5. DRC 체크하기
DRC체크 버튼을 눌러줍니다. PCB설계가 제대로 되었는지 자동으로 확인해 주는 기능입니다.
체크결과 No error입니다.
6. Polygon
폴리건은 PCB 패턴설계 후 패턴 주변부를 GND나 전원으로 감싸는 작업입니다. 가급적이면 처리하는게 좋습니다. 이유는 아래 링크를 확인하세요. Shielding부를 확인하세요.
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그럼 Ground Shielding을 해 보도록 하겠습니다. 동영상 파일로 올려드릴게요.
GND Shielding을 해 주었는데, 아래와 같이 Top면과 Bottom면에 GND 실딩이 되지 않은 부분이 생겼네요.
EMC 관점에서 GND Shielding이 안된 부분이 생기면 좋지 않은 영향을 끼칠수 있습니다. 이후 EMC 설계대책에 대한 포스팅도 계획중이니 다음에 다루도록 하겠습니다 그럼 어떻게 해결하면 좋을까요? VIA를 뚫어서 GND패턴을 확보해 주어야 합니다. autorouter 기능을 사용하면 이런 부분에서 단점이 보입니다. 단순히 배선의 연결을 위해 VIA가 뚫리기 때문이요. 적절한 VIA는 Return path current를 예방하는데 중요한 역할을 합니다. 그럼 VIA를 뚫어서 GND fencing 범위를 늘려보죠.
이해 되셨나요?
PCB 설계가 완료되었습니다.
7. PCB Preview
그럼 개발 완료된 PCB가 어떻게 제작될지 미리 확인해 보겠습니다.
그럼 PCB를 제작의뢰하면 되겠죠? 거버데이터 출력방법이 궁금하신 분들은 아래링크 확인하세요.
▼▼▼ 다음편: 7.PCB 제작의뢰 ▼▼▼
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다음포스팅에서는 제작된 PCB를 가지고 보드를 제작해 보겠습니다.
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