PCB 기판 제작(4)

앞의 내용에서  다음과 같은 회로도를 그려보았다.

 

 

 

이제 이 회로도를 pcb아트웍으로 바꿔보자.

 

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1, PCB 기판 크기 정하기 및 부품 배치하기.

 

 

 

 

 

화면 위쪽의 메뉴바를 보면

 

 

 

왼쪽 사진과 같이 Convert to PCB라는 항목이 있다.

이것을 클릭해준다.

 

(**6.4.5버전에서 Disign ->Convert to PCB 로 바뀜)

 

 

 

 

Convert to PCB를 누르면 다음과 같은 화면이 뜰 것이다.

이 화면은 부품을 배치하고 선으로 연결하는 등, 실제로 만들어질 기판과 동일하게 기판을 아트웍하는 곳이다.

 

먼저, 여기서 pcb 기판의 실제 가로, 세로 길이를 지정해 주고, 부품이 실제로 납땜될 위치를 지정해주고, 필요하다면 기판에 뚫을 구멍을 생성해 줄 수 있다.

 

 

확대해서 살펴보면

 

자주색?상자는 Board Ounline이라는 것이고, pcb의 크기를 나타내는 외곽선이다. 

이 상자 안으로 부품을 끌어다 놓아 배치해주는 것이다.

 

 

먼저 Board Outline의 크기를 정해주자.

 

 

 

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1.1 Board Outline 크기설정

우선 가장 먼저 단위가 mm단위로 설정되어 있는지 확인한다.

 

화면 오른쪽에 Canvas Attributes 부분에서

Units 가 mm로 설정되어 있지 않다면 mm로 바꿔준다.

 

 

 

 

 

 

mil로 설정되어 있으면 안된다

 

 

 

 

 

 

 

 

상단의 메뉴 바에서 공구모양?의 아이콘 위에 마우스를 올리면

Set Board Outlined 항목을 찾을 수 있을 것이다.

 

(**6.4.5버전에서 Tools ->Set Board Outline 로 바뀜)

 

 

이걸 누르면

 

 

 

 

 

 

 

이렇게 Board Outline을 그리는 창이 나온다.

 

Board Outline은 사각형, 원, 하트모양 등 어떤 모양으로든 임의로 그릴 수 있지만, 우리는 사각형으로 만들것이기 때문에

사각형밖에 못 만들기 때문에

Type은 Rectangular로 그대로 두자

 

Start X, Start Y는 시작점을 지정하는 것인데, 단순 사각형으로 만든다면 어디든 상관없지만

 

X를 0mm, Y를 Height와 같은 값으로 설정하면

Board Outline이 깔끔하게 원점과 X축, Y축에 접하게 된다.

 

 

 

기판 크기를 변경하기 위해 바꿔야 할 것은 Width와 Height이다. 이것을 각각 5cm, 3cm로 바꿔보자.

 

 

 

 

이제 pcb 기판에 구멍을 뚫어보자.

네 모서리에 구멍을 뚫어 놓으면 볼트나 지지대 등으로 기판을 고정시기키 용이해진다.

 

PCB Tools에서 윗줄, 왼쪽에서 9번째 아이콘이 Hole 도구이다.

 

이걸 선택해서 pcb 각 모서리에 4개의 홀을 만들어주자.

 

 

 

 

구멍을 생성한 후 구멍을 클릭하면 화면 오른쪽에 Hole Properties가 나온다.

여기서 Hole의 크기와 위치를 지정해주어야 한다.

크기를 M3(직경 3mm), 위치는 Hole의 중심점(center)이 각 변에서  5mm 떨어진 위치로 지정해보자.

 

 

 

우선 구멍 네개의 Hole(D) 항목을 3mm로 모두 바꿔준다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그리고 각 구멍의 Center X, Center Y값을 지정해서 각 점의 위치를 지정해주어야 한다.

Board Outline의 왼쪽 아래 모서리를 원점에 일치시켰고 높이 30mm, 너비 50mm이므로

 

각 구멍의 센터좌표는 아래와 같다.

(왼쪽 위)

Center X : 0+5=5mm

Center Y : 30-5 = 25mm

(왼쪽 아래)

Center X : 0+5=5mm

Center Y : 0+5 = 5mm

(오른쪽 위)

Center X : 50-5=45mm

Center Y : 30-5 = 25mm

(오른쪽 아래)

Center X : 50-5=45mm

Center Y : 0+5 =5mm

 

 

다음과 같이 크기 5X3cm크기의 기판의 틀이 갖춰졌다. 이제 이 안에 부품을 배치해보자.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1.2 부품 배치

이제 Board Outline안에 부품을 배치하자.

 

회로도를 완성한 후 Convert to PCB를 하면 다음 사진과 같이 부품이 불러와졌을 것이다.

부품들은 우리가 회로도에서 연결해준 연결관계에 따라서 선으로 연결되어 있다.

부품을 아무거나 하나 마우스로 잡고 당겨보면 연결된 선들도 같이 따라오는 것을 확인 할 수 있다.

 

부품을 배치할 때는 이 연결선들이 최대한 단순해지도록 배치하는 것이 좋다.

 

연결선들이 복잡하게 얽히게 부품을 배치하면 프로그램이 부품을 모두 연결할 방법을 찾지 못하고, 일부분만 오토라우팅이 될수도 있다.

부품이 적고, 기판의 크기가 커서 여유공간이 많다면 크게 신경쓰지 않아도 되지만, 좁은 공간에 많은 부품을 넣어야 할 때는 신중하게 배치해야 한다. 

(여기서는 부품의 개수에 비해 기판의 크기를 많이 넓게 잡았기 때문에 크게 신경쓰지 않아도 된다.)

 

 

 

또 부품을 앞면(Top Layer)이 아닌 뒷면(Bottom Layar)에도 배치할 수 있다.

 

여기서는 2X2 헤더핀과 R,G led를 Top에 배치하고

저항 2개와 축전기 3개는 Bottom으로 배치해보자.

 

 

먼저 다음과 같이  LED 2개와 헤더핀을 Board Outline 안으로 가져와서 배치한다.

 

 

 

 

이제 나머지 부품(축전기, 저항)은 Bottom Layer로 보내 보자

 

이 5개의 부품을 한꺼번에 드래그해서 모두 선택한다.

 

 

위와 같이 모두 선택한 뒤, 화면 우측을 보면 다음과 같은 Objects Attributes가 있을 것이다.

 

 

 

여기서 가장 위의 Layer항목이 TopLayer로 되어 있는 것을

BottomLayer로 바꿔준다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그러면 해당 부품들이 좌우 반전으로 바뀌고 색깔도 푸른색으로 바뀔것이다.

이제 이 5개의 부품은 BottomLayer 부품으로 Layer이동이 된 것이다.

이제 이 부품들을 기판에 배치해보자.

 

 

 

 

 

위 사진은 일부러 부품끼리 겹치게 보이도록 배치한 것이다.

겹친 부품들은 각각 다른 Layer에 있기 때문에 실제로는 겹쳐진게 아니고 각기 반대편 면에 있는 것이다.

 

그러나 기판에 여유 공간이 많은데 굳이 이렇게 배치할 이유가 없으므로 아래와 같이 바꿔주자.

게다가 사실 헤더핀의 경우 반대편에 부품이 있으면 납땜을 할 수 없다.

 

 

기판에 여유 공간이 많을 때는 최대한 공간을 넓게 활용해서 부품을 배치해야 한다.

부품들을 한 곳에 몰아서 배치하는 것은  좋지 않다.

 

이제 부품 배치가 끝났다.

 

 

 

 

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2  Auto Router로 라인 생성하기

 

이제 부품 배치와, GND영역 설정까지 모두 끝났으므로 easy eda의 오토라우팅을 이용해

각 부품을 연결하는 라인을 생성하자.

 

그에 앞서, 지금까지 한 작업을 저장한다.

 

 

위쪽 메뉴바를 보면 이 아이콘을 찾을 수 있을 것이다.

이 아이콘을 클릭하면 Auto Router...라는 항목이 첫번째에 있다.

 

이걸 클릭한다.

(**6.4.5버전에서 Route->Auto Router..로 바뀜)

 

 

 

 

다음과 같이 선의 굵기 등등을 지정하는 창이 나오는데,  

여기서 Track Width만 초기값인 0.26에서  0.3~0.4 정도로 바꿔준다.

(Track width는 0.3~1.0정도가 적절하다고 하는데, 찾아보니 이 Track Width를 결정하는 것도 상당히 복잡했다.)

 

나머지 항목은 그대로 두고(각각이 정확히 어떤 항목인지는 잘 모르겠다.)

 

이제 

 Run  을 누른다.

 

라우터가 실행되고 있다는 창이 뜬다. 회로가 복잡할 수록 오래걸린다.

 

 

라우팅이 완료되면 왼쪽과 같은 창이 뜬다.

 

100% Completed되고

Failed가 0이어야 부품들이 전부 라우팅된 것이다.

 

 

다음과 같이 라우팅 된 것을 볼 수 있다

 

 

 

 

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3.  빈 영역을 GND로 지정하기

 

이전 글에서

GND끼리는 모두 연결해 주어야 하는 데, 선으로 일일히 연결하는 것이 아니라 기판의 빈 영역들(Ground Plane)로 연결해준다고 했었다.

빈 영역으로도 연결해줄수 있는 이유는 PCB기판 자체가 구리판이기 때문이다.

 

 

기판에서 선이 아닌 나머지 영역들을 GND로 지정하자.

PCB Tools에서 두번째 줄 4번째의 아이콘을 사용할 것이다.

이 도구 이름은 Copper Area 이다.

 

 

 

Copper Area 도구를 사용하기 전에 작업 Layer를 이동하는 법을 알아보자. 

 

화면 우측 상단쯤을 보면 이런 창이 있을 것이다.

이 창은 어떤 Layer를 화면에 보이거나 보이지 않게 하고,

작업 Layer를 변경하는 창이다.

(오토캐드의 도면층과 비슷한 기능이라고 보면 된다.)

 

 

각 Layer의 이름 왼쪽에 있는 눈동자? 를 클릭하면그 Layer를 보이거나 보이지 않게 할 수 있다.

 

 

또한 눈동자 아이콘 왼쪽의 색깔 사각형? 을 누르면 다음과 같이 연필 표시가 나타난다.

이 연필 표시는 '내가 현재 이 Layer에서 작업하고 있다'는 뜻이다.

 

왼쪽 사진처럼 Top Layer에 연필표시가 떠있다면 Top Layer에서 라인을 그리거나 하는 등 의 작업을 할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

먼저 Top Layer에 연필표시가 뜨게 해서, 작업 Layer를 Top Layer로 하자.

 

 

 

 

 

 

 

 

그 다음 Copper Area아이콘을 클릭하면 다음과 같은 창이 뜰 것이다.

 

이 창은 앞으로 지정할 영역을 어떤 연결 역할로 사용할 것인지 선택하라는 창이다.

영역을 GND로 사용할 것이므로 GND 그대로 두고 OK 누른다.

 

 

 

 

 

그리고 아래 사진처럼 기판 밖을 마우스로 여러번 클릭해서 박스 형태로 기판을 둘러싸준다. 모두 둘러쌌으면 마우스 우클릭을 해서 완료한다. (Board Outline 바깥에서 좌상단, 좌하단, 우하단, 우상단을 차례로 클릭하고 우클릭하면 된다.)

 

 

아래처럼 바뀔 것이다. Top layer의 나머지 영역이 모두 GND로 바뀐 것이다.

 

 

이제 Bottom Layer에서 작업할 수 있도록

Bottom Layer에 연필마크가 뜨게 한다.

 

 

 

 

 

그리고 Top layer에서 했던 것과 동일한 방법으로 Copper Area 아이콘을 클릭하고, 기판을 둘러싸는 박스를 그려준다.

Bottom Layer이기 때문에 파란색으로 선이 그려진다.

기판을 모두 둘러싸도록 박스를 그리고 우클릭하면 다음과 같이 Bottom Layer의 나머지 부분도 GND가 된다.

 

 

 

이제 Top과 Bottom에서 라인이 아닌 나머지 영역을 GND로 만들었다.

잘 되었는지 확인하려면 눈알 아이콘을 클릭해서 앞 뒷면을 각각 확인해본다.

 

 

 

 

 

 

 

GND영역 지정까지 완료되었으면 PCB 기판이 완성 된 것이다.

 

 

 

 

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4. PCB에 텍스트 삽입하기

이 부분은 PCB 기판에 보드이름, 제작자명, 기관명 등등 텍스트를 삽입하는 방법이다.

당연히, 이것을 안해도 기능적으로는 전-혀 문제가 없다.

 

그렇지만 보드의 이름 등을 적어놓으면, 기판을 구별하거나, 용도를 확인하는데 도움이 될 수도 있고,

사람마다, 자신이 원하는 어떤 표시를 남기고 싶을 수도 있다.

 

PCB에 텍스트를 삽입하는 방법은 간단하다.

 

PCB Tools에서 윗줄 4번째의 알파벳  T 아이콘을 사용하면 된다.

 

 

 

 

 

이 아이콘을 클릭하기 전에 먼저 현재 작업 Layer를 Top Silk Layer로 바꿔준다.

 

Silk Layer는 기판에서

부품의 자리표시나 글자,그림 등이 그려지는 Layer이다.

 

만약 텍스트를 뒷면에 삽입하고 싶다면 BottomSilkLayer로 바꿔준다.

 

 

 

 

이제 PCB Tools에서  T 아이콘을 클릭하고, 기판의 빈 영역으로 마우스를 가져가서 TEXT를 배치한다.

 

.

 

이 TEXT를 클릭하면 화면 우측에 Text Properties 창이 생기는데,

 

 

 

 

여기서 Text 칸의 TEXT 대신 다른 글자를 입력하면 자신이 원하는 글자로 변경할 수 있다.

 

 

그 아래쪽에서 글씨 굵기, 높이 등도 변경할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

다음과 같이 TEXT를 변경해보았다.

 

지금은 텍스트가 노란색으로 보이지만, 이것은 TopSilkLayer를 구분하는 색깔이 노란색이기 때문에 그런 것이고

실제로 기판이 만들어 질 때는 흰색으로 만들어진다.

(실크 스크린의 색을 흰색이 아닌 다른 색상으로 바꾸는 것도 가능함. 일단 가능은 함)

 

 

 

 

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5. 포토뷰, 3D뷰

텍스트 삽입 까지 끝냈다면 정말로 PCB를 완성한 것이다.

 

easy eda에는 완성된 PCB기판을 실제 제작시 어떻게 보일지 미리 보여주는

미리보기 같은 기능이 있다.

 

 

 

포토뷰와 3D 뷰라는 기능인데

 

포토뷰는 사진처럼  미리보기하는 것이고

 

3D뷰는 PCB를 3차원으로 돌려가며 입체적으로 미리보기하는 것이다.

(**6.4.5버전에서 View->2D View, 3D View로 바뀜)

 

 

포토뷰

 

3D뷰

 

 

3D 뷰는 실제 부품이 표면에 실장된 모습까지도 보여준다.

 

그냥 신기한 기능일 뿐인 것 같지만, 3D 뷰에서 부품이 자신이 아트웍한 위치와 다른, 엉뚱한 위치에 붙어 있다면 뭔가 실수한 것이다. 회로도를 잘못 그렸을 가능성이 높다.