멀티보드 PCB 설계

많은 제품에는 서로 연결된 여러 개의 인쇄 회로 기판(PCB)이 포함됩니다. 이러한 보드들을 인클로저 내부에 함께 배치하고, 서로 올바르게 연결되도록 보장하는 일은 제품 개발 과정에서 매우 까다로운 단계입니다. 각 커넥터에 넷이 올바르게 할당되었는가? 커넥터 방향은 올바른가? 플러그인 보드들이 서로 잘 맞물리는가? 연결된 모든 보드가 인클로저 안에 들어가는가? 제품 개발 주기의 이 늦은 단계에서 발생한 실수는 재설계 비용뿐 아니라 시장 출시 지연 측면에서도 큰 대가를 초래합니다.

이를 관리하려면 시스템 수준 설계를 지원하는 설계 환경이 필요합니다. 이상적으로는 기능적 또는 논리적 시스템을 정의할 수 있는 설계 공간과, 다양한 보드를 함께 연결하고 논리적·물리적으로 올바르게 연결되었는지 검증할 수 있는 공간이 모두 제공되어야 합니다.

Altium Designer는 멀티보드 설계 기능을 제공함으로써 전자 제품 개발 프로세스에 시스템 수준 설계를 구현합니다.

멀티보드 설계 프로젝트의 구조

고급 전자 제품 설계는 일반적으로 여러 PCB 설계로 구성되며, 이들은 상호 연결되어 완전한 기능 시스템을 형성합니다. 메인 보드와 전면 패널 LCD 모듈로 구성된 설계부터 플러그인 카드가 포함된 복잡한 능동 백플레인 시스템까지, 모두 여러 보드 설계의 시스템으로 구현됩니다.

이를 위해서는 여러 '자식' PCB 설계를 전기적·물리적으로 함께 연결하면서도 핀 및 넷 연결의 무결성을 유지할 수 있는 상위 수준 설계 시스템이 필요합니다. Altium Designer는 시스템 설계의 논리적(회로도) 측면과 물리적(PCB) 측면을 모두 지원하는 전용 Multi-board Design 환경 형태로 통합된 시스템 수준 설계를 제공합니다.

시스템 수준 멀티보드 설계는 Altium Designer에서 전용 멀티보드 프로젝트 유형(*.PrjMbd)과 그를 구성하는 회로도 기반 논리 설계 문서(*.MbsDoc), 그리고 물리적 PCB 기반 문서(*.MbaDoc)로 관리됩니다. 이러한 문서 유형은 기존 PCB 프로젝트 설계를 멀티보드 설계 환경으로 가져와, 완전한 시스템으로서 상호 연결, 편집 및 검증할 수 있게 해줍니다.

새 멀티보드 설계 프로젝트는 PCB 또는 하네스 설계 프로젝트와 동일한 방식으로 생성할 수 있습니다. 메인 메뉴에서 File » New » Project 명령을 선택해 Create Project 대화상자를 엽니다. <Empty> 항목 또는 Multiboard 목록에 있는 사용 가능한 프로젝트 템플릿을 선택합니다.

멀티보드 설계 프로젝트는 다음 문서를 지원합니다.

• 멀티보드 회로도 (*.MbsDoc) – 자식 PCB 프로젝트를 나타내는 그래픽 블록(모듈)을 배치하고 서로 연결하여 논리 시스템 설계를 생성합니다.

• 멀티보드 어셈블리 (*.MbaDoc) – 이 문서는 멀티보드 회로도 문서의 논리 시스템 설계에 대응하는 물리적 문서이며, 멀티보드 프로젝트에서 가져온 PCB 데이터로 채워집니다. 멀티보드 회로도의 모듈이 참조하는 PCB는 멀티보드 어셈블리 문서로 로드되며, 여기서 각 보드(필요한 경우 인클로저 포함)의 위치를 지정할 수 있습니다.

• ActiveBOM (*.BomDoc) – 자식 PCB 프로젝트에서 사용된 부품의 BOM 목록을 포함합니다.

  System-level Bill of Materials

  프로젝트 생산 데이터의 핵심은 설계에 필요한 부품과 그 관련 데이터를 유효하게 기록한 자재명세서(BOM)입니다. Altium Designer는 고급 ActiveBOM 기능을 제공하여 제조업체 부품 및 공급업체 소스, 부품 사양, 라이프사이클 상태, 가용성 등의 실시간 정보를 제공하며, 이 모든 정보는 프로젝트의 ActiveBOM 문서를 통해 수집되고 관리됩니다. 멀티보드 설계에서는 멀티보드 프로젝트 자체 내에 ActiveBOM 문서를 생성하여, 개별 서브프로젝트 BOM에서 데이터를 수동으로 취합할 필요 없이 전체 멀티보드 프로젝트에 대한 단일 BOM 소스를 제공할 수 있습니다.

  시스템 수준 BOM은 multi-board assembly 문서에서 부품 파라미터를 가져오며, 이 문서는 다시 multi-board schematic에 정의된 멀티보드 서브프로젝트로부터 부품 정보를 가져옵니다. 따라서 서브프로젝트가 최신 상태이고 회로도와 PCB가 synchronized되어 있어야 하며, 이는 멀티보드 회로도 및 어셈블리 문서에도 동일하게 적용됩니다(Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc 또는 Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd).

  멀티보드 어셈블리에 올바른 프로젝트 부품 데이터가 포함되도록 하려면 Update All Parts 명령을 Edit 메인 메뉴 또는 멀티보드 어셈블리 편집기의 설계 공간 오른쪽 클릭 메뉴에서 선택하십시오.

  최상위 멀티보드 BOM에는 나열된 각 항목에 대한 소스 프로젝트 세부 정보도 모듈 열 정보 형태로 포함됩니다: ModuleAssembly, ModuleDesignator, ModuleSource, ModuleTitle (표시 여부는 Columns 패널의 Properties 탭에서 관리할 수 있습니다).

  

  전체 제품 설계, 즉 실제로는 서로 연결된 PCB 프로젝트 모듈 집합에 대한 집계된 부품 정보 참조로서, 시스템 수준 BOM에는 모든 서브프로젝트의 부품 및 공급망 데이터와 더불어 특정 부품의 총 가격 및 전체 멀티보드 설계의 전체 부품 비용과 같은 취합 정보도 포함됩니다.

  서브프로젝트 내 BOM 문서의 데이터는 시스템 수준 BOM 문서에서 사용되지 않습니다. 그러나 변경된 부품 Designator 또는 Part Choice와 같이 서브프로젝트 BomDoc에서 이루어진 변경은 프로젝트 설계 자체에 반영되며, 이후 멀티보드 BomDoc에도 반영됩니다.

  앞서 설명한 바와 같이, 서브프로젝트의 부품 데이터 변경 사항이 멀티보드 BomDoc에 반영되려면 먼저 Multi-board Assembly 문서에 업데이트되어야 합니다(Update All Parts).

  ActiveBOM 기능의 강력한 장점은 제조업체 부품 데이터와 검증된 공급업체 소스로 구성된 프로젝트 부품의 실시간 공급망 정보를 제공할 수 있다는 점입니다. part choices로 저장되고 BomDoc에서 매핑된 solutions로 구현되므로, 시스템 수준 BOM에는 기계/메카트로닉 부품, 상호 연결 케이블, 와이어링 하네스 등 전체 제품 설계와 관련된 추가 부품 데이터도 포함할 수 있습니다.

  예를 들어 멀티보드 모듈 간 연결 케이블은 멀티보드 회로도에서 종단 부품 기준으로 표현됩니다. 이러한 케이블 커넥터 부품은 관련 공급망 솔루션과 함께 또는 수동 솔루션으로 추가된 특정 부품/공급 참조()와 함께 시스템 수준 BOM에 포함될 수 있습니다.

  자세한 내용은 Managing the Solutions 페이지를 참조하십시오.

• Draftsman Document (*.MbDwf) – 멀티보드 어셈블리의 뷰를 가져와 주석을 추가하고, 설계를 제조하는 데 필요한 추가 정보를 더합니다.

• Output Job File (*.OutJob) – 전체 시스템으로서 멀티보드 설계를 제작하는 데 필요한 출력 세트는 Output Job 파일을 사용해 미리 구성할 수 있습니다. 각 출력은 고유한 설정과 출력 형식(예: 파일 출력 또는 프린터 출력)으로 구성됩니다. 멀티보드 설계 프로젝트용으로 구성한 동일한 Output Job 파일은 다른 설계에도 재사용할 수 있어, 새 설계마다 출력을 준비하는 시간과 노력을 절약할 수 있습니다.

  Output Job 파일은 출력 준비 및 생성 과정을 간소화하지만, 멀티보드 설계 출력은 프로젝트 문서에서 직접 생성할 수도 있습니다(예: 멀티보드 어셈블리 문서의 File » Export 명령 또는 ActiveBOM 문서의 Reports » Bill of Materials 명령 사용).

  Outputs Supported for a Multi-board Design

  Documentation Outputs

  • PDF 3D MBA

  자세한 내용은 Preparing a PDF3D File을 참조하십시오.

  Report Outputs

  • Bill of Materials

  • BOM Compare

  • Export Comments

  자세한 내용은 Preparing Reports를 참조하십시오.

  Validation Outputs

  • BOM Checks

  • Components states

  • Configuration compliance

  자세한 내용은 Preparing Validation Reports를 참조하십시오.

  Export Outputs

  • MBA Export PARASOLID

  • MBA Export STEP

  자세한 내용은 Mechanical Data Import-Export Support를 참조하십시오.

  PostProcess Outputs

  • Copy files

  자세한 내용은 Preparing PostProcess Outputs를 참조하십시오.

논리 시스템 설계 캡처

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

새로 생성된 멀티보드 회로도 문서는 설계 공간에서 활성 문서가 됩니다.

멀티보드 회로도 문서의 옵션은 설계 공간에서 아무 객체도 선택되지 않았을 때 Properties 패널에서 구성합니다. 주요 옵션은 패널의 General 탭에서 설정합니다.

• 단위(General 영역) – 문서에 사용할 선호 측정 단위(mm 또는 mils)를 선택합니다.
• 그리드 및 스냅 설정(General 영역) – 탐색과 객체 배치를 쉽게 하기 위해 필요한 값을 설정합니다.
• 페이지 옵션(Page Options 영역) – 문서의 Formatting and Size 및 Margins and Zones 를 설정합니다. 사용 가능한 Template를 선택하거나, Standard 시트 크기를 선택하거나, Custom 크기를 직접 정의할 수 있습니다.

Properties 패널에서 멀티보드 회로도 문서의 옵션을 설정합니다.

자세한 내용은 Setting Up the Multi-board Schematic Document를 참조하십시오.

멀티보드 회로도에서 자식 PCB 프로젝트 설계를 나타내려면 메인 메뉴의 Place » Module 명령을 사용해 모듈을 배치합니다. 선택한 모듈의 Properties 패널에서 해당 모듈의 Designator 및 Title, 그리고 모듈이 연결될 소스 PCB 프로젝트를 정의합니다. Source 필드 옆의  버튼을 사용해 로컬 또는 Workspace 프로젝트를 지정하고, Assembly/Board 드롭다운에서 해당 프로젝트 내 원하는 PCB를 선택합니다.

Properties 패널에서 모듈의 소스 및 기타 속성을 설정합니다.

자세한 내용은 Modules를 참조하십시오.

배치된 모듈이 참조하는 프로젝트에서 설계 데이터를 가져오려면 메인 메뉴의 Design » Import From Child Projects 명령을 사용하십시오. Engineering Change Order 대화상자가 열리며, 멀티보드 회로도의 연결성 데이터를 자식 프로젝트와 동기화하는 데 필요한 변경 사항 목록(ECO, Engineering Change Order)이 표시됩니다.

• 기본적으로 ECO 실행 시 모든 수정 사항이 포함되도록 활성화되어 있습니다. 필요에 따라 각 수정 항목을 활성화/비활성화할 수 있습니다.

• ECO에 포함되도록 활성화된 수정 사항에 대해 유효성 검사를 실행하려면  버튼을 클릭하십시오. 검사 결과는 대화상자의 Status 영역에 있는 Check 열에 표시됩니다.

• 적용할 변경 사항이 만족스러우면  버튼을 클릭하여 ECO를 실행하고 포함된 유효한 변경 사항을 반영합니다. 실행 결과는 대화상자의 Status 영역에 있는 Done 열에 표시됩니다.

ECO를 실행하면 각 커넥터에 대한 모듈 항목이 해당 모듈에 생성됩니다. 자식 PCB 프로젝트의 부품은 System라는 이름의 파라미터가 있고 그 값이 Connector인 경우 멀티보드 설계에서 커넥터로 간주됩니다.

자세한 내용은 System Design Updates를 참조하십시오.

자식 프로젝트 간 연결성을 표현하려면 멀티보드 회로도에서 서로 다른 유형의 연결을 사용해 각 모듈을 연결합니다. Direct Connection, Cable, 또는 Harness 명령을 Place 메인 메뉴에서 선택한 다음, 모듈 항목의 핫스폿 사이로 연결선을 드래그합니다.

Place 메인 메뉴의 명령을 사용해 연결을 배치합니다.

두 모듈 항목 사이에 두 개의 직접 연결을 배치하여 두 모듈이 연결되었습니다.

연결선을 선택하면 Properties 패널에서 해당 연결의 관련 옵션을 표시하고 편집할 수 있습니다.

자세한 내용은 Connection Types를 참조하십시오.

멀티보드 설계를 검증하려면 메인 메뉴에서 Design » Run ERC 명령을 선택하십시오. 설계는 Projects 패널에서 프로젝트 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Project Options를 선택하여 열 수 있는 Project Options 대화상자의 Error Reporting 탭에 설정된 값에 따라 검사됩니다. 감지된 위반 사항은 Messages 패널에 나열됩니다.

자세한 내용은 Capturing the Logical System Design을 참조하십시오.

물리적 멀티보드 어셈블리 생성

시스템의 논리 구조가 멀티보드 회로도에 정의되면, 이후 멀티보드 어셈블리에서 보드 위치를 지정하여 물리적 멀티보드 설계를 생성합니다.

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

새로 생성된 멀티보드 어셈블리 문서는 설계 공간에서 활성 문서가 됩니다.

멀티보드 회로도의 각 모듈이 참조하는 PCB를 멀티보드 어셈블리로 로드하려면, 멀티보드 회로도 편집기의 메인 메뉴에서 Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc 명령(또는 멀티보드 어셈블리 편집기에서 Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd 명령)을 사용하십시오. Engineering Change Order 대화상자가 열리며, 어셈블리에 PCB를 추가하는 데 필요한 변경 사항 목록이 표시됩니다. ECO에 포함되도록 활성화된 수정 사항에 대한 유효성 검사를 실행하려면  버튼을 클릭한 후,  버튼을 클릭하여 ECO를 실행하고 포함된 유효한 변경 사항을 반영합니다.

 버튼을 클릭하면 PCB가 멀티보드 어셈블리 편집기에 로드되며, 이후 Engineering Change Order 대화상자를 닫을 수 있습니다.

멀티보드 회로도에서 업데이트한 후의 멀티보드 어셈블리 모습입니다.

다음 단축키를 사용해 멀티보드 어셈블리를 탐색할 수 있습니다.

• Ctrl+Mouse Wheel – 확대/축소

• Right-Click, Hold&Drag – 패닝

• Shift + Right-Click, Hold&Drag – 회전

또한 설계 공간 왼쪽 아래의 기즈모를 사용하여, 기즈모의 화살표와 평면을 클릭함으로써 주축 방향으로 뷰를 정렬할 수 있습니다.

어셈블리에서 PCB의 위치와 방향을 지정하려면 PCB를 선택한 다음, 나타나는 객체 기즈모의 화살표와 호를 사용하여 해당 방향으로 PCB를 이동 및 회전합니다.

두 개의 PCB를 하나의 객체처럼 조작하려면, 각 PCB의 표면에서 선택한 지점에 mate를 생성할 수 있습니다. 두 PCB를 mate하려면:

1. 메인 메뉴에서 Tools » Mating 명령을 선택합니다.
2. 대상 PCB의 평면 또는 원통형 표면 위로 커서를 이동하고, 그 위의 한 점을 선택하여 첫 번째 mate 위치를 정의합니다.
3. 소스 PCB의 평면 또는 원통형 표면 위에 커서를 올리고 그 위의 한 점을 선택하여 두 번째 메이트 사이트를 정의합니다. 그러면 소스 PCB가 이동하여 소스 사이트와 대상 사이트가 메이트(같은 위치에 배치)되고, 각 표면의 평면과 수직 축이 서로 정렬됩니다.
4. 메이트 설정을 조정하려면 Properties 패널 또는 패널에 나열된 단축키를 사용합니다.

예를 들어 인클로저/케이스나 기타 기계 부품으로 멀티보드 어셈블리를 완성하기 위해 STEP 모델을 멀티보드 어셈블리에 로드할 수 있습니다. STEP 모델을 추가하려면 메인 메뉴의 Design » Insert STEP Part 명령을 사용합니다.

❯ ❮ Javascript ID: MBA_STEP

충돌(두 객체의 표면이 서로 닿거나 교차하는 상황)이 있는지 멀티보드 어셈블리를 검사하려면 메인 메뉴에서 Tools » Check Collisions 명령을 선택합니다. 충돌이 있으면 Messages 패널을 통해 보고되며 설계 공간에서 강조 표시됩니다. 메이트된 표면은 충돌로 간주되지 않습니다.

물리적 멀티보드 어셈블리 생성에 대해 자세히 알아보세요.

제조 도면 생성

멀티보드 어셈블리가 완료되면 제조 도면을 생성하고 주석을 추가할 수 있습니다. 멀티보드 설계용 제조 도면은 Draftsman 편집기에서 생성합니다.

멀티보드 설계에 새 멀티보드 어셈블리 문서를 추가하려면 Projects 패널에서 프로젝트 항목을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭한 다음 컨텍스트 메뉴에서 Add New to Project » Draftsman Document 명령을 선택합니다. 그러면 New Document 대화상자가 열리며, 여기서 미리 정의된 문서 템플릿 또는 빈 A4 문서를 생성하는 [Default] 옵션을 선택할 수 있습니다. OK을(를) 클릭하면 새 Draftsman 문서가 설계 공간에 나타납니다.

새로 생성된 Draftsman 문서는 설계 공간에서 활성 문서가 됩니다.

멀티보드 설계 프로젝트의 제조 도면에서는 다음과 같은 뷰를 사용할 수 있습니다.

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

• 단면 뷰 – 배치된 멀티보드 뷰를 지정한 '절단' 지점에서 잘라 얻은 프로파일 슬라이스 또는 단면도입니다.

• 보드 상세 뷰 – 멀티보드 뷰에서 정의된 영역을 확대하여 표시하는 부동형 뷰입니다.

• 보드 사실적 뷰 – 현재 멀티보드 어셈블리의 크기 조정 가능한 3D 렌더링입니다.

도면 뷰를 배치하려면 Draftsman 편집기의 Place 메뉴에서 필요한 뷰 유형에 대한 명령(Multiboard View ) 또는 Additional View 메뉴의 명령을 선택합니다.

 메인 메뉴의 Place 명령을 사용하여 도면 뷰를 배치합니다.

• Multiboard View 또는 Board Realistic View 명령을 선택하면 십자선 커서와 커서 아래의 뷰가 표시되는 배치 모드로 전환됩니다. 설계 공간에서 클릭하여 뷰를 배치합니다.
• Section View 또는 Board Detail View 명령을 선택한 후에는 각각 배치된 멀티보드 뷰에서 절단선의 위치 또는 상세 뷰 영역의 위치를 정의합니다.

도면 뷰가 배치되면, 설계 공간에서 해당 뷰를 선택했을 때 Properties 패널에서 해당 속성을 구성할 수 있습니다.

일부 뷰가 배치된 Draftsman 문서 시트: 두 개의 멀티보드 뷰, 단면 뷰, 보드 상세 뷰, 보드 사실적 뷰가 포함되어 있습니다.

도면에 중요한 세부 정보를 추가하기 위해 Draftsman은 추가적인 주석, 치수 기입 및 테이블 도구를 제공합니다.

• 객체 외곽선의 길이, 크기, 각도 또는 객체 간 거리를 표시하기 위해 보드 뷰에 치수 그래픽을 배치할 수 있습니다. 필요한 치수 유형을 선택하려면 Place 메인 메뉴의 치수 배치 명령 그룹을 사용합니다.

• 도면에 중요한 정보를 추가할 수 있도록 콜아웃, 표면 거칠기 기호, 자동 메모 목록과 같은 추가 주석 도구가 제공됩니다. 필요한 주석 도구를 선택하려면 메인 메뉴의 Place » Annotation 메뉴 명령을 사용합니다.

• 제조 도면에 자재 명세서(BOM) 데이터를 추가하려면 자재 명세서 테이블을 배치할 수 있습니다(Place » Bill Of Materials). 이 테이블은 멀티보드 설계 프로젝트에 추가된 ActiveBOM document에서 데이터를 가져와 반영합니다. 또한 사용자 지정 데이터로 채울 수 있는 일반 테이블도 제공됩니다(Place » Table).

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

제조 도면 생성에 대해 자세히 알아보세요.