PCB 문서 생성 및 구성

이제 PCB를 생성할 준비가 되었습니다.

프로젝트에 PCB 문서 추가하기

Schematic Editor에서 PCB Editor로 설계를 전송하기 전에 빈 PCB를 생성한 다음, 이름을 지정하고 프로젝트의 일부로 저장해야 합니다.

1. Projects Panel에서 프로젝트 Entry를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭한 다음 컨텍스트 메뉴에서 Add New to Project » PCB 명령을 선택합니다. 새 PCB 문서가 열리고, 해당 문서의 Entry가 Projects Panel의 Source Documents Entry 아래에 프로젝트와 연결된 상태로 표시됩니다.

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2.  Projects Panel에서 PCB 문서 Entry를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Save As 명령을 선택합니다. Save As 대화 상자가 열리며, 프로젝트 파일과 같은 위치에 문서를 저장할 수 있습니다. File name 필드에 Multivibrator 이름을 입력하고 Save 버튼을 클릭합니다.

3. PCB를 추가하면 프로젝트가 변경되므로, Projects Panel에서 프로젝트 Entry를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 Save을 선택하여 프로젝트를 로컬에 저장합니다.

Schematic Editor에서 설계를 전송하기 전에 새 PCB의 일부 속성도 변경하겠습니다.

원점 및 측정 단위 설정하기

Main page: 커서 Snap 시스템 사용하기

PCB Editor에는 두 가지 원점이 있습니다. 하나는 설계 공간의 왼쪽 아래에 있는 절대 원점이고, 다른 하나는 현재 설계 공간의 위치를 파악하는 데 사용되는 사용자 정의 상대 원점입니다. PCB 문서에 있는 객체의 좌표는 상대 원점을 기준으로 정의됩니다. 상태 표시줄에 표시되는 좌표도 이 원점을 기준으로 합니다. 일반적으로 보드 형상의 왼쪽 아래 모서리를 상대 원점으로 설정합니다.

1. 아래 이미지처럼 성긴 Grid와 촘촘한 Grid를 모두 쉽게 볼 수 있도록 현재 보드 형상의 왼쪽 아래를 확대합니다.

2. 상대 원점을 설정하려면 기본 메뉴에서 Edit » Origin » Set 명령을 선택한 다음, 보드 형상의 왼쪽 아래 모서리에 커서를 놓고 클릭합니다.

   

3. 기본 메뉴에서 View » Toggle Units 명령을 선택하여 PCB 문서의 측정 단위를 mil에서 밀리미터로 전환합니다.

   상태 표시줄의 좌표와 Grid를 보면 현재 사용 중인 측정 단위를 빠르게 확인할 수 있습니다.

   

보드 형상 편집하기

Main pages: 보드 형상 정의하기

Default 보드 형상은 6 x 4인치입니다. 이 튜토리얼에서는 보드 크기를 30 x 30mm로 변경합니다.

1. 적절한 Snap Grid를 선택합니다. 설계 과정에서는 Grid를 변경하는 일이 매우 흔합니다. 예를 들어 컴포넌트 배치 시에는 성긴 Grid를 사용하고 라우팅 시에는 더 촘촘한 Grid를 사용할 수 있습니다. 기본 메뉴에서 View » Grids » Set Global Snap Grid 명령을 선택하고, 열리는 Snap Grid 대화 상자의 필드에 5을 입력한 다음 OK을 클릭하여 대화 상자를 닫습니다.

   

2. 가장자리를 포함한 보드 전체가 보이도록 축소합니다.

3. 보드 형상은 보드 계획 모드에서 변경합니다. 기본 메뉴에서 View » Board Planning Mode 명령을 선택하여 이 모드로 전환합니다(단축키: 1). 화면이 변경되고 보드 영역이 녹색으로 표시됩니다.

   

4. 보드 계획 모드에서 PCB Editor는 보드 형상을 변경하기 위한 여러 명령을 제공합니다. 단순한 정사각형이나 직사각형의 경우 기존 보드 형상을 편집하는 것이 더 효율적입니다. 화면에 표시되는 성긴 Grid는 25 mm(Snap Grid의 5배)이고 촘촘한 Grid는 5 mm이므로, 이를 기준으로 사용할 수 있습니다.

   1. 기본 메뉴에서 Design » Edit Board Shape을 선택합니다.

   2. 아래 동영상처럼 각 모서리와 각 변의 중앙에 편집 핸들이 나타납니다.

      편집 핸들이나 형상의 변이 아닌 다른 곳을 클릭하면 보드 형상 편집 모드가 종료됩니다.

   3. 위쪽 변을 아래로, 오른쪽 변을 왼쪽으로 이동하여 올바른 크기로 만들 수 있습니다. 위쪽 변을 아래로 이동하려면 핸들이 아닌 변 위에 커서를 놓습니다. 커서가 양방향 화살표로 바뀌면 마우스 버튼을 누른 채 변을 새 위치로 드래그하여, 아래 동영상처럼 상태 표시줄의 커서 Y 좌표가 30mm이 되도록 합니다.

   4. 같은 방법으로 오른쪽 변을 안쪽으로 이동하여 상태 표시줄의 커서 X 좌표가 30mm이 되는 위치에 놓습니다.

   5. 설계 공간의 아무 곳이나 클릭하여 보드 형상 편집 모드를 종료합니다.

5. 기본 메뉴에서 View » 2D Layout Mode 명령을 선택하여 2D 레이아웃 모드로 돌아갑니다(단축키: 2).

6. 이제 형상이 정의되었으므로 Grid(View » Grids » Set Global Snap Grid)를 컴포넌트 배치에 적합한 값(예: 1mm)으로 설정할 수 있습니다.

7. Projects Panel에서 PCB 문서의 Entry를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 Save을 선택하여 PCB 문서를 로컬에 저장합니다.

보드 크기가 정의되었으며 단위, 원점, Grid가 설정되었습니다.

PCB 객체의 Default 값 구성하기

PCB Editor의 설계 공간에 객체를 배치하면 Altium Designer는 다음을 기준으로 객체의 형상과 속성을 정의합니다.

• An applicable design rule – 해당 객체에 적용되는 Rule이 정의되어 있으면 해당 Rule에 따라 객체 속성이 정의됩니다. 예를 들어 대화형 라우팅 중 레이어를 변경하면 비아가 자동으로 추가되며, 비아의 크기와 홀 크기 속성은 적용 가능한 라우팅 비아 스타일 Design Rule에서 가져옵니다.

• Default settings – 적용 가능한 Design Rule이 없거나 적용되지 않는 경우, 객체 속성은 Preferences 대화 상자의 PCB Editor – Defaults 페이지에 구성된 Default 설정에 따라 정의됩니다. 예를 들어 Place » Via 명령을 실행하면 Altium Designer는 해당 비아가 Net의 일부가 될지 알 수 없으므로 Default 값에 정의된 크기의 비아를 표시합니다.

이 튜토리얼에서는 컴포넌트 지정자와 주석의 Default 속성을 구성합니다. 이러한 속성은 컴포넌트를 PCB에 배치할 때 해당 컴포넌트 문자열에 적용됩니다.

1. 설계 공간 상단의  버튼을 클릭하여 Preferences 대화 상자를 연 다음, 왼쪽 트리에서 PCB Editor 범주를 확장하고 이 범주의 Defaults 항목을 선택하여 PCB Editor – Defaults 페이지를 엽니다.

   

2. Primitive List에서 Designator을 선택하여 이 객체의 기본 속성을 표시합니다. 옵션이 다음과 같이 설정되어 있는지 확인합니다.

   • Autoposition 옵션이 Left-Above으로 설정되어 있습니다. 이는 컴포넌트를 회전할 때 이 문자열이 유지되는 기본 위치입니다. 설계 과정에서 언제든지 대화형으로 문자열의 위치를 변경할 수 있습니다.

   • Text Height 값이 1.5mm로 설정되어 있습니다.

   • Font Type 옵션이 TrueType으로 설정되어 있고, Font이 Arial으로 설정되어 있습니다.

   

3. Primitive List에서 Comment을 선택하고 Comment 표시 여부가 숨김으로 설정되어 있는지 확인합니다(Value 필드 오른쪽의 버튼이 으로 표시됨). 이는 일반적인 기본 설정입니다. 필요한 경우 설계 과정에서 컴포넌트 Comment 문자열을 선택적으로 표시할 수 있습니다.

   

4. OK을 클릭하여 변경 사항을 저장하고 Preferences 대화 상자를 닫습니다.

Schematic 캡처에서 PCB 레이아웃으로 설계 전송

Main page: Schematic과 PCB의 동기화 유지

설계는 Schematic 편집기와 PCB 편집기 간에 직접 전송되며, 중간 넷리스트 파일은 생성되지 않습니다. Schematic 편집기의 주 메뉴에서 Design » Update PCB Document <PCBDocumentName> 명령을 선택하면 됩니다. 이 명령을 실행하면 다음과 같은 내용을 포함하는 일련의 설계 변경 지시(ECO)가 생성됩니다.

• 설계에 사용된 모든 컴포넌트와 각 컴포넌트에 필요한 풋프린트의 목록을 작성합니다. ECO를 실행하면 Altium Designer는 각 풋프린트를 찾아 PCB 설계 공간에 배치하려고 시도합니다.

• 모든 Net(연결된 컴포넌트 핀)의 목록이 생성됩니다. ECO를 실행하면 Altium Designer는 각 Net을 PCB에 추가한 다음 각 Net에 속하는 핀을 추가하려고 시도합니다. 핀을 추가할 수 없으면 오류가 발생합니다. 이는 대개 풋프린트를 찾을 수 없거나 풋프린트의 패드가 심볼의 핀과 매핑되지 않을 때 발생합니다.

• 그런 다음 Net 클래스와 컴포넌트 클래스 같은 추가 설계 데이터가 전송됩니다.

즉, PCB가 회로도와 일치하도록 PCB에 적용해야 하는 각 변경 사항에 대해 ECO가 생성됩니다.

1. 설계 공간 상단의 회로도 문서 탭을 클릭하여 활성 문서로 만듭니다.

2. 주 메뉴에서 Design » Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc 명령을 선택하여 Engineering Change Order 대화 상자를 엽니다.

   

3. 대화 상자 왼쪽 하단의  버튼을 클릭합니다. 모든 변경 사항이 검증되면 대화 상자의 Status – Check 열에서 각 변경 사항 옆에 녹색 체크 표시가 나타납니다.

   

   변경 사항이 검증되지 않으면 대화 상자를 닫고 Messages 패널을 확인하여 오류를 해결합니다.

4. 모든 변경 사항이 검증되면  버튼을 클릭하여 변경 사항을 PCB 편집기로 전송합니다. 각 변경 사항이 적용될 때마다 대화 상자의 Status – Done 열에 체크 표시가 나타납니다.

   

5. 모든 변경 사항의 적용이 완료되면 Engineering Change Order 대화 상자 뒤에 PCB가 열립니다. 이제 대화 상자를 닫아도 됩니다.

6. 컴포넌트는 보드 외부에 위치하며 배치할 준비가 되어 있습니다. 또한 동일한 Net의 컴포넌트 패드가 연결선으로 서로 연결되어 있는 것을 확인할 수 있습니다. 

   

컴포넌트 배치를 시작하기 전에 배치 그리드와 레이어 설정 등 몇 가지 단계를 완료해야 합니다.

레이어 표시 설정

Main page: PCB를 바라보는 시점

보드는 위에서 내려다보는 시점, 즉 위쪽에서 Z축을 따라 보드 내부를 내려다보는 시점으로 표시됩니다. PCB 편집기는 레이어 기반 설계 환경입니다. 신호 레이어에 배치하는 객체는 보드 제작 시 구리가 되고, 오버레이 레이어에 배치하는 문자열은 보드 표면에 실크스크린으로 인쇄되며, 기계 레이어에 배치하는 주석은 출력하는 조립 도면의 지시 사항이 됩니다.

이 레이어 스택을 내려다보면서 보드의 상단과 하단(Top Layer / Bottom Layer)에 컴포넌트를 배치하고, 구리, 오버레이, 마스크 및 기계 레이어에 다른 설계 객체를 배치하며 보드를 설계합니다. 레이어 표시 속성과 기타 레이어는 View Configuration 패널에서 설정합니다.

1. View Configuration 패널을 엽니다. 설계 공간 오른쪽 하단의  버튼을 클릭하고 메뉴에서 View Configuration을 선택하면 됩니다.

2. 패널의 Layers and Colors 탭에 있는 Layers 영역에서 Top Layer 및 Bottom Layer 신호 레이어가 표시되어 있는지 확인합니다(레이어 항목 왼쪽의 표시 제어가 로 표시됨).

   

3. 배치 및 라우팅 중 시각적인 혼잡을 줄이려면 Component Layer Pairs(Overlay 레이어 제외), Mechanical Layers, Drill Guide 및 Drill Drawing 레이어의 표시를 비활성화합니다.

   

4. 패널의 View Options 탭에 있는 Additional Options 영역에서 Pad Nets 및 Pad Numbers 옵션이 활성화되어 있는지 확인합니다.

   

보드 레이어 스택 설정

Main page: 레이어 스택 정의

PCB의 물리적 레이어(신호, 플레인 및 유전체 레이어)와 비아 유형, 임피던스 프로파일 등 PCB의 물리적 구조와 관련된 기타 항목은 Layer Stack Manager에서 설정합니다.

이 튜토리얼의 PCB는 관통형 비아를 사용하는 양면 보드로 라우팅할 수 있는 간단한 설계입니다.

1. Layer Stack Manager를 엽니다. PCB 편집기의 주 메뉴에서 Design » Layer Stack Manager 명령을 선택하면 됩니다. 새 보드의 기본 스택은 유전체 코어, 구리 레이어 2개, 상단 및 하단 솔더 마스크와 오버레이(실크스크린) 레이어로 구성됩니다.

   

2. 레이어를 간편하게 관리하려면 Properties Panel의 Board Region에서 Stack Symmetry 옵션이 활성화되어 있는지 확인합니다(Panel이 보이지 않으면 설계 공간 오른쪽 하단의  버튼을 클릭하고 메뉴에서 Properties을 선택합니다). 이 옵션을 활성화하면 중앙 유전체 레이어를 기준으로 서로 대응하는 레이어가 쌍으로 추가됩니다.

   

3. 특정 레이어(대칭이 활성화된 경우 레이어 쌍)에 재료를 적용하려면 해당 레이어의 Material 셀에서  버튼을 클릭하여 Select Material 대화 상자를 엽니다.

   

   다음과 같이 레이어 재료를 선택합니다.

   • 솔더 마스크 레이어(Top Solder 및 Bottom Solder) – SM-001

   • Signal 레이어(Top Layer 및 Bottom Layer) – CF-004

   • 유전체 레이어(Dielectric 1) – Core-043

   

4. Layer Stack Manager 하단의 Via Types 탭을 클릭하고 Thru 1:2 유형이 정의되어 있는지 확인합니다.

   

5. 기본 메뉴에서 File » Save to PCB 명령을 선택하여 Layer Stack Manager에서 변경한 내용을 저장합니다.

6. 설계 공간 상단의 Layer Stack Manager 탭을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 Close Multivibrator.PcbDoc [Stackup] 명령을 선택하여 Layer Stack Manager를 닫습니다.

Snap Grid 구성

Main page: Grid 및 가이드 사용

다음 단계는 부품 배치에 적합한 Grid를 선택하는 것입니다. 모든 객체는 PCB 설계 공간에서 현재 Snap Grid에 맞춰 배치됩니다.

1. Properties Panel이 보이지 않으면 설계 공간 오른쪽 하단의  버튼을 클릭하고 열리는 메뉴에서 Properties을 선택하여 표시합니다. 이 Panel에는 선택한 객체의 속성이 표시되며, 선택한 객체가 없으면 PCB 문서의 속성이 표시됩니다.

2. Panel의 General 탭에 있는 Grid Manager Region에서 Global Board Snap Grid Entry를 선택하고  버튼을 클릭합니다. Cartesian Grid Editor 대화 상자가 열립니다.

   

3. Cartesian Grid Editor 대화 상자에서:

   1. Step X 필드의 값이 1mm인지 확인합니다. X 및 Y 필드가 서로 연결되어 있으므로 Step Y 값을 별도로 지정할 필요가 없습니다.

   2. Fine Grid의 색상 견본을 클릭하고 열리는 Choose Color 대화 상자에서 더 밝은 색상을 선택합니다(예: Basic 탭의 34번째 행에 있는 색상 선택 – ).

   3. Coarse Grid의 경우 드롭다운에서 Lines을 선택하고 Darker 컨트롤을 클릭하여 현재 미세 Grid 색상보다 어두운 색조가 자동으로 설정되도록 합니다. 이렇게 하면 미세 Grid와 굵은 Grid를 더 쉽게 구분할 수 있습니다.

   4. Multiplier이 5x Grid Step으로 설정되어 있는지 확인합니다. 이렇게 하면 축소된 상태에서도 Grid가 표시됩니다.

   

4. OK을 클릭하여 대화 상자를 닫습니다. 설계 공간의 Grid 표시가 업데이트됩니다. 

   

5. Projects Panel에서 PCB 문서의 Entry를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 Save을 선택하여 PCB 문서를 로컬에 저장합니다.