멀티보드 PCB 설계

많은 제품에는 서로 연결된 여러 인쇄회로기판이 포함됩니다. 이러한 보드를 인클로저 내부에 배치하고 서로 올바르게 연결되도록 하는 것은 제품 개발 과정에서 까다로운 단계입니다. 각 커넥터에 Net이 올바르게 할당되었나요? 커넥터의 방향은 올바른가요? 플러그인 보드가 서로 잘 맞물리나요? 연결된 모든 보드가 인클로저 안에 들어가나요? 제품 개발 주기의 이처럼 늦은 단계에서 실수가 발생하면 재설계 비용과 시장 출시 지연 측면에서 큰 손실이 발생합니다.

이를 관리하려면 시스템 수준 설계를 지원하는 설계 환경이 필요합니다. 이상적으로는 기능적, 즉 논리적 시스템을 정의할 수 있을 뿐 아니라 다양한 보드를 서로 결합하고 논리적 및 물리적으로 올바르게 연결되는지 검증할 수 있는 설계 공간이어야 합니다.

Altium Designer는 멀티보드 설계 기능을 제공하여 전자 제품 개발 과정에 시스템 수준 설계를 도입합니다.

멀티보드 설계 프로젝트의 구조

고급 전자 제품 설계는 일반적으로 여러 PCB 설계로 구성되며, 이들을 서로 연결하여 완전한 기능을 갖춘 시스템을 만듭니다. 메인 보드와 전면 패널 LCD 모듈로 구성된 설계부터 플러그인 카드가 장착된 복잡한 능동형 백플레인 시스템까지, 모두 여러 보드 설계로 이루어진 시스템으로 구현됩니다.

이를 위해서는 핀 및 Net 연결의 무결성을 유지하면서 여러 ‘하위’ PCB 설계를 전기적, 물리적으로 서로 연결할 수 있는 상위 수준의 설계 시스템이 필요합니다. Altium Designer는 시스템 설계의 논리적(회로도) 측면과 물리적(PCB) 측면을 모두 갖춘 전용 Multi-board Design 환경을 통해 통합된 시스템 수준 설계를 지원합니다.

Altium Designer에서는 전용 멀티보드 프로젝트 유형(*.PrjMbd)과 이를 구성하는 회로도 기반 논리 설계 문서(*.MbsDoc) 및 물리적 PCB 기반 문서(*.MbaDoc)를 통해 시스템 수준의 멀티보드 설계를 구현합니다. 이러한 문서 유형은 기존 PCB 프로젝트 설계를 멀티보드 설계 환경으로 가져와, 완전한 하나의 시스템으로 상호 연결하고 편집하고 검사할 수 있게 합니다.

새 멀티보드 설계 프로젝트는 PCB 또는 하네스 설계 프로젝트와 같은 방식으로 만들 수 있습니다. 기본 메뉴에서 File » New » Project 명령을 선택하여 Create Project 대화상자를 엽니다. Multiboard 목록에서 <Empty> 항목 또는 사용 가능한 프로젝트 템플릿을 선택합니다.

멀티보드 설계 프로젝트는 다음 문서를 지원합니다.

• 멀티보드 Schematic (*.MbsDoc) – 하위 PCB 프로젝트를 나타내는 그래픽 블록(모듈)을 배치하고 서로 연결하여 논리적 시스템 설계를 만듭니다.

• 멀티보드 어셈블리 (*.MbaDoc) – 이 문서는 멀티보드 회로도 문서에 있는 논리적 시스템 설계의 물리적 대응 문서이며, 멀티보드 프로젝트에서 가져온 PCB 데이터로 구성됩니다. 멀티보드 회로도의 모듈이 참조하는 PCB가 멀티보드 어셈블리 문서로 로드되며, 여기에서 각 보드를 배치할 수 있습니다(필요한 경우 인클로저도 함께 배치할 수 있습니다).

• ActiveBOM (*.BomDoc) – 하위 PCB 프로젝트에 사용된 컴포넌트의 BOM 목록을 포함합니다.

  시스템 수준 자재 명세서

  프로젝트 생산 데이터에서 핵심이 되는 것은 설계에 필요한 컴포넌트 부품과 관련 데이터를 자재 명세서(BOM)로 정확하게 기록하는 것입니다. Altium Designer는 제조 부품 및 공급업체, 컴포넌트 사양, 수명 주기 상태, 공급 가능 여부 등에 관한 실시간 정보도 제공하는 고급 ActiveBOM 기능을 제공합니다. 이러한 정보는 모두 프로젝트의 ActiveBOM 문서를 통해 취합되고 관리됩니다. 멀티보드 설계에서는 멀티보드 프로젝트 자체에 ActiveBOM 문서를 생성하여 전체 멀티보드 프로젝트를 위한 단일 소스 BOM 정의를 제공할 수 있으므로, 개별 하위 프로젝트의 BOM에서 데이터를 수동으로 취합할 필요가 없습니다.

  시스템 수준 BOM은 멀티보드 어셈블리 문서에서 컴포넌트 매개변수를 가져오며, 이 문서는 멀티보드 회로도에 정의된 멀티보드 하위 프로젝트에서 컴포넌트 정보를 가져옵니다. 따라서 하위 프로젝트가 최신 상태이고 해당 회로도와 PCB가 동기화되어 있어야 합니다. 멀티보드 회로도 및 어셈블리 문서(각각 Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc 또는 Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd)도 마찬가지입니다.

  멀티보드 어셈블리에 올바른 프로젝트 컴포넌트 데이터가 포함되도록 하려면 Edit 기본 메뉴 또는 멀티보드 어셈블리 편집기의 설계 공간에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 표시되는 메뉴에서 Update All Parts 명령을 선택합니다.

  최상위 멀티보드 BOM에는 나열된 각 항목의 소스 프로젝트 세부 정보도 모듈 열 정보 형식으로 포함됩니다. 해당 열은 ModuleAssembly, ModuleDesignator, ModuleSource, ModuleTitle이며, 표시 여부는 Properties Panel의 Columns 탭에서 관리할 수 있습니다.

  

  전체 제품 설계, 즉 실제로는 서로 연결된 PCB 프로젝트 모듈 집합의 부품 정보를 취합한 참조 자료로서, 시스템 수준 BOM에는 모든 하위 프로젝트의 컴포넌트 및 공급망 데이터뿐 아니라 특정 부품의 총가격과 전체 멀티보드 설계에 포함된 모든 부품의 비용 등 취합된 정보도 포함됩니다.

  하위 프로젝트 내 BOM 문서의 데이터는 시스템 수준 BOM 문서에 사용되지 않습니다. 그러나 컴포넌트 Designator 또는 부품 선택 수정과 같이 하위 프로젝트 BomDoc에 적용한 변경 사항은 프로젝트 설계 자체에 반영되며, 이후 멀티보드 BomDoc에도 반영됩니다.

  앞서 설명한 것처럼, 하위 프로젝트에서 컴포넌트 데이터를 변경한 경우 해당 변경 사항을 멀티보드 어셈블리 문서(Update All Parts)에 업데이트해야 멀티보드 BomDoc에 반영됩니다.

  ActiveBOM 기능의 강력한 장점은 제조업체 부품 데이터와 검증된 공급업체 정보로 구성된 실시간 공급망 정보를 프로젝트 컴포넌트에 제공한다는 점입니다. part choices로 저장되고 BomDoc에서 매핑된 solutions로 구현되는 시스템 수준 BOM에는 기계/메카트로닉스 부품, 상호 연결 케이블, 와이어링 하네스 등 전체 제품 설계와 관련된 추가 부품 데이터를 포함할 수 있습니다.

  예를 들어, 멀티보드 모듈 간 연결 케이블은 멀티보드 회로도에서 케이블 양 끝의 종단 부품으로 표현됩니다. 이러한 케이블 커넥터 부품은 관련 공급망 솔루션과 함께, 또는 특정 부품/공급 참조를 수동 솔루션()으로 추가하여 시스템 수준 BOM에 포함할 수 있습니다.

  자세한 내용은 솔루션 관리 페이지를 참조하세요.

• Draftsman 문서 (*.MbDwf) – 멀티보드 어셈블리 뷰를 가져와 주석을 달고, 설계 제조에 필요한 추가 정보를 입력합니다.

• Output 작업 파일 (*.OutJob) – Output 작업 파일을 사용하여 멀티보드 설계를 전체 시스템으로 제작하는 데 필요한 출력 집합을 미리 구성할 수 있습니다. 각 출력은 파일이나 프린터로 출력하는 경우와 같이 고유한 설정 및 출력 형식으로 구성됩니다. 멀티보드 설계 프로젝트용으로 구성한 동일한 Output 작업 파일을 다른 설계에서도 재사용할 수 있으므로, 새로운 설계마다 출력을 준비하는 데 드는 시간과 노력을 절약할 수 있습니다.

  Output 작업 파일을 사용하면 출력 준비 및 생성 과정을 간소화할 수 있지만, 프로젝트 문서에서 직접 멀티보드 설계 출력을 생성할 수도 있습니다(예: 멀티보드 어셈블리 문서의 File » Export 명령 또는 ActiveBOM 문서의 Reports » Bill of Materials 명령 사용).

  멀티보드 설계에서 지원되는 출력

  Documentation Outputs

  • PDF 3D MBA

  PDF3D 파일 준비에 대해 자세히 알아보세요.

  Report Outputs

  • 자재 명세서

  • BOM 비교

  • 설명 Export

  보고서 준비에 대해 자세히 알아보세요.

  Validation Outputs

  • BOM 검사

  • 컴포넌트 상태

  • 구성 규정 준수

  검증 보고서 준비에 대해 자세히 알아보세요.

  Export Outputs

  • MBA Export PARASOLID

  • MBA Export STEP

  기계 데이터 Import-Export 지원에 대해 자세히 알아보세요.

  PostProcess Outputs

  • 파일 복사

  후처리 출력 준비에 대해 자세히 알아보세요.

Logical 시스템 설계 작성

멀티보드 설계의 회로도 작성을 시작하려면 멀티보드 프로젝트에 새 멀티보드 회로도 문서를 추가하세요. 이렇게 하려면 Projects 패널에서 프로젝트 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 상황에 맞는 메뉴에서 Add New to Project » Multi-board Schematic 명령을 선택하세요. 기본 멀티보드 회로도 문서가 설계 공간에 표시됩니다.

새로 생성된 멀티보드 회로도 문서가 설계 공간의 활성 문서가 됩니다.

멀티보드 회로도 문서 옵션은 설계 공간에서 아무 객체도 선택하지 않은 상태에서 Properties 패널을 통해 구성합니다. 주요 옵션은 패널의 General 탭에서 구성합니다.

• 단위(General 영역) – 문서에 사용할 측정 단위(mm 또는 mils)를 선택합니다.
• Grid 및 스냅 설정(General 영역) – 탐색 및 객체 배치가 용이하도록 필요한 값을 설정합니다.
• 페이지 옵션(Page Options 영역) – 문서의 Formatting and Size 및 Margins and Zones를 구성합니다. 사용 가능한 Template를 선택하거나, Standard 시트 크기를 선택하거나, Custom 크기를 정의할 수 있습니다.

Properties 패널에서 멀티보드 회로도 문서의 옵션을 구성합니다.

멀티보드 회로도 문서 설정에 대해 자세히 알아보세요.

멀티보드 회로도에 하위 PCB 프로젝트 설계를 표시하려면 주 메뉴의 Place » Module 명령을 사용하여 모듈을 배치하세요. 선택한 모듈의 Properties 패널에서 Designator 및 Title과 함께 모듈에 연결할 소스 PCB 프로젝트를 정의하세요. Source 필드에 연결된  버튼을 사용하여 로컬 또는 워크스페이스 프로젝트를 지정하고, Assembly/Board 드롭다운에서 해당 프로젝트 내의 원하는 PCB를 선택하세요.

Properties Panel에서 모듈의 소스 및 기타 속성을 구성합니다.

모듈에 대해 자세히 알아보세요.

메인 메뉴의 Design » Import From Child Projects 명령을 사용하여 배치된 모듈이 참조하는 프로젝트에서 설계 데이터를 Import합니다. Engineering Change Order 대화 상자가 열리고 멀티보드 Schematic의 연결 데이터를 하위 프로젝트와 동기화하는 데 필요한 변경 사항(설계 변경 지시 – ECO) 목록이 표시됩니다.

• 기본적으로 ECO를 실행할 때 모든 수정 사항이 포함되도록 활성화되어 있습니다. 필요에 따라 수정 항목을 활성화하거나 비활성화할 수 있습니다.

•  버튼을 클릭하여 ECO에 포함하도록 활성화된 수정 사항의 유효성을 검사합니다. 검사 결과는 대화 상자의 Status 영역에 있는 Check 열에 표시됩니다.

• 수행할 변경 사항을 확인한 후  버튼을 클릭하여 ECO를 실행하고 포함된 유효한 변경 사항을 적용합니다. 실행 결과는 대화 상자의 Status 영역에 있는 Done 열에 표시됩니다.

ECO를 실행하면 각 커넥터의 모듈 항목이 해당 모듈에 생성됩니다. 하위 PCB 프로젝트의 컴포넌트에 이름이 System이고 파라미터 값이 Connector인 파라미터가 있으면, 해당 컴포넌트는 멀티보드 설계의 커넥터로 간주됩니다.

시스템 설계 업데이트에 대해 자세히 알아보세요.

하위 프로젝트 간의 연결 관계를 나타내기 위해 멀티보드 Schematic에서 다양한 유형의 연결을 사용하여 모듈을 서로 연결합니다. Place 메인 메뉴에서 Direct Connection, Cable 또는 Harness 명령을 선택한 다음, 모듈 항목의 핫스팟 사이로 연결선을 드래그합니다.

Place 메인 메뉴의 명령을 사용하여 연결을 배치합니다.

모듈 항목 사이에 두 개의 직접 연결을 배치하여 두 모듈을 연결한 모습입니다.

연결선을 선택하면 Properties Panel에서 해당 연결의 관련 옵션을 확인하고 편집할 수 있습니다.

Connection 유형에 대해 자세히 알아보세요.

멀티보드 설계의 유효성을 검사하려면 메인 메뉴에서 Design » Run ERC 명령을 선택합니다. Projects Panel에서 프로젝트 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Project Options를 선택하여 여는 Project Options 대화 상자의 Error Reporting 탭에 구성된 설정을 기준으로 설계를 검사합니다. 감지된 위반 사항은 Messages Panel에 나열됩니다.

Logical 시스템 설계 캡처에 대해 자세히 알아보세요.

Physical 멀티보드 어셈블리 생성

멀티보드 Schematic에서 시스템의 논리적 구조를 정의한 후에는 멀티보드 어셈블리에 보드를 배치하여 물리적 멀티보드 설계를 생성합니다.

멀티보드 설계에 새 멀티보드 어셈블리 문서를 추가하려면 Projects Panel에서 프로젝트 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 상황에 맞는 메뉴에서 Add New to Project » Multi-board Assembly 명령을 선택합니다. 기본 멀티보드 어셈블리 문서가 설계 공간에 표시됩니다.

새로 생성된 멀티보드 어셈블리 문서가 설계 공간의 활성 문서가 됩니다.

멀티보드 Schematic의 각 모듈이 참조하는 PCB를 멀티보드 어셈블리로 불러오려면 멀티보드 Schematic 편집기의 메인 메뉴에서 Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc 명령을 사용합니다. 또는 멀티보드 어셈블리 편집기에서 Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd 명령을 사용합니다. Engineering Change Order 대화 상자가 열리고 PCB를 어셈블리에 추가하는 데 필요한 변경 사항 목록이 표시됩니다.  버튼을 클릭하여 ECO에 포함하도록 활성화된 수정 사항의 유효성을 검사한 다음,  버튼을 클릭하여 ECO를 실행하고 포함된 유효한 변경 사항을 적용합니다.

 버튼을 클릭하면 PCB가 멀티보드 어셈블리 편집기로 로드되며, Engineering Change Order 대화 상자를 닫을 수 있습니다.

멀티보드 Schematic에서 업데이트한 후의 멀티보드 어셈블리입니다.

다음 단축키를 사용하여 멀티보드 어셈블리의 보기를 조작합니다.

• Ctrl+Mouse Wheel – 확대 및 축소

• Right-Click, Hold&Drag – 화면 이동

• Shift + Right-Click, Hold&Drag – 회전

설계 공간의 왼쪽 하단에 있는 기즈모의 화살표와 평면을 클릭하여 주축 방향으로 보기를 정렬할 수도 있습니다.

어셈블리에서 PCB의 위치와 방향을 조정하려면 PCB를 선택한 다음, 표시되는 객체 기즈모의 화살표와 호를 사용하여 해당 방향으로 PCB를 이동하고 회전합니다.

두 PCB를 하나의 객체처럼 조작하려면 각 PCB 표면에서 선택한 지점에 메이트를 생성할 수 있습니다. 두 PCB를 메이트하려면 다음을 수행합니다.

1. 메인 메뉴에서 Tools » Mating 명령을 선택합니다.
2. 타겟 PCB의 평면 또는 원통형 표면 위로 커서를 이동하고 해당 표면의 한 지점을 선택하여 첫 번째 메이트 위치를 정의합니다.
3. 소스 PCB의 평면 또는 원통형 표면 위로 커서를 이동하고 해당 표면의 한 지점을 선택하여 두 번째 메이트 위치를 정의합니다. 소스 PCB가 이동하여 소스 위치와 타겟 위치가 메이트되고(같은 위치에 놓임), 표면 평면과 수직축이 정렬됩니다.
4. Properties Panel 또는 Panel에 나열된 단축키를 사용하여 메이트 설정을 조정합니다.

멀티보드 어셈블리에 STEP 모델을 불러와 인클로저/케이스 또는 기타 기계 부품 등을 추가하여 완성할 수 있습니다. 메인 메뉴의 Design » Insert STEP Part 명령을 사용하여 STEP 모델을 추가합니다.

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멀티보드 어셈블리의 충돌(두 객체의 표면이 접촉하거나 교차하는 상황)을 검사하려면 Tools » Check Collisions을 선택합니다.메인 메뉴에서 명령을 선택합니다. 충돌이 발생하면 Messages Panel에 보고되고 설계 공간에서 강조 표시됩니다. 메이트로 결합된 표면은 충돌로 간주되지 않습니다.

Physical 멀티보드 어셈블리 생성에 대해 자세히 알아보세요.

제조 도면 생성

멀티보드 어셈블리가 완성되면 제조 도면을 생성하고 주석을 추가할 수 있습니다. 멀티보드 설계의 제조 도면은 Draftsman Editor에서 작성합니다.

멀티보드 설계에 새 멀티보드 어셈블리 문서를 추가하려면 Projects Panel에서 프로젝트 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 Add New to Project » Draftsman Document 명령을 선택합니다. New Document 대화 상자가 열리면 미리 정의된 문서 템플릿을 선택하거나 빈 A4 문서를 생성하는 [Default] 옵션을 선택할 수 있습니다. OK을 클릭하면 설계 공간에 새 Draftsman 문서가 나타납니다.

새로 생성된 Draftsman 문서는 설계 공간에서 활성 문서가 됩니다.

멀티보드 설계 프로젝트의 제조 도면에서는 다음 뷰를 사용할 수 있습니다.

• 멀티보드 뷰 – 멀티보드 어셈블리를 구성하는 PCB와 3D 모델의 외곽선을 자동으로 합성한 그래픽입니다.

• 단면도 – 배치된 멀티보드 뷰의 지정된 '절단' 지점을 통과하는 단면을 나타내는 도면입니다.

• 보드 상세도 – 멀티보드 뷰에서 지정한 영역을 별도로 확대한 뷰입니다.

• 보드 실사 뷰 – 현재 멀티보드 어셈블리를 크기 조정이 가능한 3D 렌더링으로 표시합니다.

도면 뷰를 배치하려면 Draftsman Editor의 Place 메뉴에서 필요한 뷰 유형에 해당하는 명령인 Multiboard View 또는 Additional View 메뉴의 명령을 선택합니다.

Place 메인 메뉴의 명령을 사용하여 도면 뷰를 배치합니다.

• Multiboard View 또는 Board Realistic View 명령을 선택하면 배치 모드로 전환되며, 십자선과 함께 커서 아래에 뷰가 표시됩니다. 설계 공간을 클릭하여 뷰를 배치합니다.
• Section View 또는 Board Detail View 명령을 선택한 후, 배치된 멀티보드 뷰에서 각각 절단선의 위치 또는 상세도 영역을 지정합니다.

도면 뷰를 배치한 후 설계 공간에서 해당 뷰를 선택하면 Properties Panel에서 속성을 설정할 수 있습니다.

멀티보드 뷰 2개, 단면도, 보드 상세도, 보드 실사 뷰가 배치된 Draftsman 문서의 시트입니다.

도면에 중요한 세부 정보를 추가할 수 있도록 Draftsman은 추가 주석, 치수 및 표 도구를 제공합니다.

• 객체 외곽선의 길이, 크기, 각도 또는 객체 간 거리를 표시하려면 보드 뷰에 치수 그래픽을 배치할 수 있습니다. Place 메인 메뉴의 치수 배치 명령 그룹에서 필요한 치수 유형을 선택합니다.

• 도면에 중요한 정보를 추가할 수 있도록 콜아웃, 표면 거칠기 기호, 자동 주석 목록 등의 추가 주석 도구가 제공됩니다. 메인 메뉴의 Place » Annotation 메뉴에서 필요한 주석 도구 명령을 선택합니다.

• 제조 도면에 자재 명세서(BOM) 데이터를 추가하려면 자재 명세서 표를 배치할 수 있습니다(Place » Bill Of Materials). 이 표는 멀티보드 설계 프로젝트에 추가된 ActiveBOM 문서에서 데이터를 가져와 반영합니다. 또한 Custom 데이터를 입력할 수 있는 일반 표도 제공됩니다(Place » Table).

• 도면 문서에 기본적인 자유 형식의 도면 요소를 배치할 수 있도록 다양한 그래픽 요소 도구도 제공됩니다. Place 메인 메뉴의 그래픽 객체 배치 명령 그룹에서 필요한 객체 유형을 선택합니다.

제조 도면 생성에 대해 자세히 알아보세요.