CircuitMaker에서 PCB 레이아웃을 수행하기 위한 가이드

Created: August 05, 2020 | Updated: April 08, 2022

PCB 설계 환경 설정

회로도 문서를 생성하고 검사한 다음의 논리적인 단계는 PCB를 생성하고 설계하는 것입니다. File » New » PCB 명령을 사용하여 새 PCB 문서를 생성합니다. PCB는 원점 (1), 단위, 그리드 크기(2), 그리고 View Configuration panel (3)에서 필요한 레이어의 색상 표시 및 가시성을 정의하여 구성해 두는 것이 좋습니다.

Inspector 패널은 선택한 레이어에 대해 PCB의 전체 구조에 대한 정보를 표시합니다.

원점을 정의하려면 Home | Grids and Units | Origin 드롭다운 메뉴에서 다음 옵션 을 사용합니다:

Set - 를 사용하여 설계 공간의 한 위치를 새(상대) 원점으로 정의하고 좌표를 (0,0)으로 설정합니다.
Reset - 를 사용하여 정의된 원점과 좌표를 재설정합니다.
Absolute Origin - 를 사용하여 상대 원점을 문서 공간의 맨 왼쪽 아래에 있는 기본 절대 원점으로 되돌립니다.
Current Origin - 를 사용하여 상대 원점을 문서 공간의 맨 왼쪽 위에 있는 기본 절대 원점으로 되돌립니다.
New Location - 를 사용하여 Jump To Location 대화상자를 엽니다(아래 Jump 옵션에서 설명).

활성 레이어는 설계 공간 하단에서 지정되며, 여기에는 생성된 모든 레이어가 설정된 가시성 설정(4)에 따라 표시됩니다. Ctrl+Shift+Mouse Wheel을 사용하여 레이어를 순차적으로 전환할 수 있습니다.

View Configuration 패널에서 Add Components Layer Pair 및 Add Mechanical Layer 명령(5)을 사용하여 새 레이어를 추가합니다. 새 신호 레이어 생성은 Layer Stack Manager에서만 가능하며, 이는 이 페이지의 뒤에서 설명합니다.

편집기의 시스템 설정은 File » System Preferences 명령(6)을 사용해 접근하는 PCB Editor Preferences에서 구성합니다.

회로도와 PCB 간 변경 사항 전송

회로도와 PCB를 성공적으로 동기화하려면 프로젝트의 오류와 경고를 검사해야 합니다. Project | Validation | Validate PCB Project (1) 명령을 사용하거나 Projects panel 에서 프로젝트 이름을 우클릭하여 프로젝트를 검증하고 위반 목록에 접근할 수 있으며, 오류나 경고가 없으면 Messages panel (2)에서 성공적인 컴파일/검증 알림을 받습니다.

Project | Validation | Import Changes 버튼(3)을 사용하여 회로도에서 변경 사항을 가져올 수 있습니다. 그러면 Engineering Change Order dialog (4)가 열리며, 여기서 Validate Changes 명령을 사용해 변경 사항을 검증할 수 있습니다. Execute Changes 명령은 수행된 변경 사항을 적용하는 데 사용됩니다.

보드 형상 및 스택업

일반적으로 PCB 설계는 전체 치수를 지정하는 것부터 시작합니다. Home | Board | Board Shape 드롭다운 명령(1)을 사용하여 PCB 치수와 형상을 변경할 수 있습니다.

보드의 내부 구조를 결정하려면 Home | Board | Layer Stack Manager 를 선택하여 Layer Stack Manager 를 열거나, 우클릭 메뉴(2)에서 Options » Layer Stack Manager를 선택합니다.

Layer Stack Manager에서 Home |Settings | Presets 드롭다운 메뉴(1)로 미리 정의된 레이어 스택(2층부터 16층 구조까지)을 사용할 수 있으며, 또는 Home | Layers | Add 및 Layer Up/Layer Down 명령(2)으로 사용자 정의 스택을 생성할 수 있습니다.

Via Types 탭(3)에서는 새 비아를 생성하고 유형(Thru, Blind, Buried)을 정의할 수 있습니다. 기본적으로 이 탭에서는 관통홀(Thru)만 생성되며, 다른 유형은 리본의 Home | Via Types 영역에 있는 Add 버튼과 Inspector 패널(4)의 First Layer/Last Layer 필드를 사용하여 추가합니다.

레이어 스택을 저장하기 전까지 PCB 스택 변경 사항은 PCB 문서에 적용되지 않습니다.

설계 규칙 및 제약조건

PCB 설계 구성의 중요한 단계는 설계 규칙과 제약조건을 정의하는 것입니다.

설계 규칙은 PCB Rules and Constraints Editor (1) (Home | Design Rules | Design Rules)에서 정의하며, 모든 규칙은 적용 영역과 목적에 따라 구분됩니다. 각 규칙은 PCB의 모든 객체에 적용할 수도 있고, 객체 클래스에 적용할 수도 있으며, 단일 객체에만 적용할 수도 있습니다(2). 새 규칙은 왼쪽 창(3)의 우클릭 메뉴에서 접근하는 New Rule 명령으로 생성합니다.

규칙을 복사하거나 별도 파일로 저장할 수 있으며, 다른 프로젝트에서 가져올 수도 있습니다(3).

클래스 생성은 Object Classes Explorer (1) (Home | Design Rules | Classes)에서 우클릭 메뉴의 Add Class 명령(2)을 사용해 수행합니다. 왼쪽 열에는 새 클래스에 포함될 수 있는 사용 가능한 모든 넷, 컴포넌트 등이 포함됩니다 . 오른쪽 열에는 선택한 클래스에 속한 객체가 표시됩니다. 객체는 왼쪽 열에서 선택한 다음, 두 열 사이에 나타나는 원하는 button 을 선택하여 이동합니다.

차동 페어 클래스 생성도 동일한 방식으로 수행되지만, 지정된 차동 페어에 대한 정보를 회로도에서 전송해야 합니다(지시문 적용은 위 설명 참조).

지정된 모든 설계 규칙은 PCB Rules and Violations panel (3)에 표시됩니다. Rule Classes 영역에서 규칙을 선택하면 해당 클래스에 대한 규칙이 표시됩니다.

하지만 회로도에서 넷이 차동 페어로 정의되지 않았다면 PCB 편집기에서도 이를 설정할 수 있습니다. 이를 위해 PCB panel을 열고 Differential Pairs Editor 를 선택하거나, View | PCB | PCB 드롭다운 메뉴(1)에서 선택합니다. Add 버튼(2)을 사용해 차동 페어를 추가합니다. 열리는 Differential Pair 대화상자에서 전기적 넷을 양(positive) 또는 음(negative) 차동 페어 넷으로 구성하고 , 이름을 할당합니다.

Design Rule Checker (DRC) dialog (Home | Design Rules | Run DRC » Design Rule Check)에서는 보드에 대한 설계 규칙 검사를 구성할 수 있습니다. 모든 기존 규칙이 나열되며, Online (설계 중) 및 Batch (선택적 보고서 생성) 열은 수행될 검사 유형을 나타냅니다. 시스템 효율을 유지하기 위해 온라인으로 검사할 규칙 수는 최소로 지정하는 것이 권장됩니다. Online 검사를 위해 Clearance(Electrical), Differential Pairs Routing 및 Width(Routing)를 구성하는 것을 권장합니다.

부품 배치

회로도에서 전송된 부품은 회로도 문서와 동일한 방식, 즉 시트별로 그룹화되고 구분됩니다. Cross Probe (1) 도구를 사용하여 회로도와 PCB 문서 간 탐색을 할 수 있습니다. 필요하다면 Shift+C 단축키를 사용해 선택을 해제합니다.

특정 부품에 빠르게 접근하려면 PCB 패널의 Components mode 를 사용할 수 있습니다. 여기서 상단 영역에는 다양한 컴포넌트 클래스가 표시되며, 시스템 클래스(예: 부품이 배치된 보드 레이어 기준)와 사용자 정의 클래스(예: 부품이 배치된 회로도 시트로 생성된 클래스)가 포함됩니다. 하단 영역에서는 선택한 카테고리(2) 기준으로 부품이 그룹화됩니다.

부품을 보드에 직접 배치해야 한다면 드래그하거나 Libraries panel (3)에서 Place 명령을 사용할 수 있습니다. 이렇게 배치된 부품은 회로도와 연결되지 않으므로, 히터 같은 기구(기계) 요소를 배치해야 할 때에만 이 배치 방법을 사용합니다.

보드 라우팅

라우팅을 시작하기 전에 도체, 클리어런스, 비아의 필요한 파라미터를 정의해야 합니다. 이 단계는 PCB Rules and Constraints Editor에서 제공되는 다양한 라우팅 규칙을 통해 수행합니다. 이러한 규칙은 트랙과 홀의 최소/최대/권장 치수와, 토폴로지 요소 간 최소 클리어런스를 결정합니다 .

라우팅 및 트랙 제거 명령은 Home tab의 Routing 영역에 있습니다. 각 드롭다운 메뉴에는 다양한 옵션이 포함되어 있습니다(1).

Shift+Space 키보드 단축키는 활성 라우팅 중 라우팅 스타일을 변경합니다. 라우팅 중 트랙 파라미터를 변경해야 한다면 Tab 키를 사용해 일시 정지한 뒤 Inspector panel (2)에서 파라미터를 선택할 수 있습니다. 또한 코너 스타일, 두께, 비아 파라미터 등을 변경할 수 있습니다. 라우팅 스타일 옵션은 45도, 45도+아크, 90도, 90도+아크 또는 앵글입니다.

폴리곤

폴리곤은 Home | Pour | Polygon Pour 드롭다운에서 Polygon Pour Cutout 명령을 사용하여 생성합니다. 배치 중에는 Shift+Space 키보드 단축키를 사용해 사용 가능한 코너 모드를 순환할 수 있습니다.

드롭다운의 명령을 사용하여 선택한 폴리곤을 이동하거나 폴리곤을 다시 포어(repours)할 수 있습니다. 이름, 레이어, 넷은 Inspector (2) 패널에서 구성합니다.

폴리곤을 편집하면 수정된 폴리곤을 다시 포어할지 선택할 수 있는 대화상자가 열립니다. 또한 Inspector panel에서 Repour (4) 명령을 사용할 수도 있습니다.

PCB Rules and Constraints Editor의 PolygonConnect rule에서 Connect Style드롭다운을 사용해 폴리곤을 패드에 연결할 수 있습니다.

Design Rule Checking

가장 단순한 프로젝트라도 PCB 검사가 필요합니다. 눈에 띄지 않고 지나갈 수 있는 오류도, 잘 확립된 규칙 분석 및 위반 감지 시스템을 통해 찾아낼 수 있습니다.

Run DRC 버튼을 선택하여 규칙 검사를 시작합니다. (드롭다운에는 Reset Error Markers(1)에 대한 명령도 포함되어 있습니다).

검사가 완료되면, 발견된 규칙 위반을 Design Rules Verification Report (2), Messages 패널 (3), 그리고 PCB Rules And Violations panel (4)에서 확인할 수 있습니다.

PCB Rules And Violations 패널에서 Rules region에 있는 규칙을 선택하면, 해당 규칙의 모든 위반 사항이 패널의 Violations region에 표시됩니다. 위반 항목을 더블클릭하면 PCB에서 위반 위치가 하이라이트됩니다. 패널에서 위반 항목을 더블클릭하면 Violation Details dialog가 열리며, 위반 내용을 자세히 확인할 수 있습니다.