DFM 분석 완벽 가이드

저의 좋은 친구가 제조를 위한 새로운 PCB 설계 계획에 대한 농담을 가지고 있습니다. 그는 "오늘 제조업체에 전화하셨나요?"라고 자주 물어 제조 파트너와 설계 과정에서 여러 번 교류해야 한다는 점을 강조합니다. 이는 설계자들이 종종 잊어버리는 부분이며, 전체 규모의 제조에 앞서 큰 골칫거리로 이어질 수 있습니다. 사실, 여러분의 보드는 제조 가능성을 보장하기 위해 제작과 조립 측면에서 여러 차례의 DFM 분석을 거쳐야 합니다.

그렇다면 언제부터 여러분의 설계에 DFM 분석을 적용해야 할까요? 또 다른 중요한 질문은 DFM 분석 과정을 어떻게 가속화할 수 있는가일 것입니다. 모든 보드에는 확인해야 할 사항이 많고, 특히 복잡한 레이아웃에서는 제조 가능성을 완전히 검사하는 것이 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. DFM 분석에서 기대할 수 있는 것과 설계를 빠르게 진행하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

PCB에 대한 DFM 분석에는 무엇이 포함되나요?

대체로, DFM 분석은 대량 생산이 필요한 모든 것에 적용됩니다. 제조된 제품은 대량 생산에 사용되는 공정에 맞게 설계되어야 하므로, 설계가 낮은 수율, 결함, 또는 짧은 수명을 초래하지 않도록 검사해야 합니다. 요즘에는 PCB 제조업체와 PCB 조립업체가 지구 반대편에 위치할 수 있으며, DFM 분석을 수행하기 위해 모든 관련자가 프로젝트 정보의 단일하고 통제된 저장소에 접근할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.

PCB에 대한 DFM 분석은 설계가 제조업체의 제작 및 조립 공정에 부합하는지를 확인하는 것을 포함합니다. 경험이 풍부한 설계자라면 품질을 저해할 수 있는 가능한 설계 선택지가 많다는 것을 알아야 합니다. 저는 아직도 설계에 숨어있을 수 있는 모든 제조 가능성 문제를 외우지 못했기 때문에, 제작을 진행하기 전에 종종 제조업체에 내 보드를 검사해달라고 요청합니다.

자주 설계를 검사하세요

이는 중요한 점을 제기합니다: 언제 디자인의 DFM 검사를 실행해야 할까요? 간단한 보드를 작업하는 경우, 제조업체가 생산 전에 최종 DFM 검사를 실행하는 것에 의존하는 것이 아마도 괜찮습니다; 반복되는 DFM 심층 분석은 제조업체가 빠르게 수행할 수 있을 때 과도한 시간을 소모합니다. 높은 레이어 수의 혼합 신호 보드와 같이, 좁은 클리어런스와 다양한 신호 표준을 갖춘 보다 고급의 것에 대해서는, 잠재적인 품질 문제를 조기에 발견하기 위해 여러 번의 DFM 분석 실행이 필요합니다.

제조 전에 불필요한 디자인 변경을 방지하는 가장 좋은 방법은 여러 다른 시간에 DFM 분석을 수행하는 것입니다:

• 구성 요소를 선택할 때: 이는 주로 0201 및 01005와 같은 수동 구성 요소 크기와 관련이 있습니다. 이러한 작은 구성 요소를 사용해야 하는 경우, 제조업체가 이를 처리할 수 있는지 확인하십시오.
• 플로어플래닝 중에: 이 시점에서는 보드의 가능한 레이어 수, 트레이스 폭 범위, 비아 크기, HDI로 전환해야 하는지 여부, 사용할 PCB 라미네이트, 디자인에 적용될 IPC 생산 가능성 레벨 등 일부 기본적인 측면을 여전히 결정하고 있습니다.
• 구성 요소 배치 후: 구성 요소를 배치한 후에는 특히 양면 SMD 보드에서의 납땜과 관련하여 조립 과정을 고려해야 합니다. 또한 접지된 구성 요소가 참조 평면에 어떻게 납땜될지, 그리고 열릴리프가 필요한지도 생각해 보세요.
• 스택업 계획 시: 디자인을 제작에 넣기 전에 수정해야 할 스택업이 얼마나 많은지 놀랄 것입니다. 이것은 제작자에게 검증된 스택업 테이블을 요청하는 것만큼 간단합니다.
• Gerber 파일 생성 후: 일부 결함은 Gerber 파일에서 더 쉽게 볼 수 있습니다, 그래서 겹치는 드릴 히트와 비아 종횡비와 같은 것들을 Gerber 파일에서 검사하는 것이 최선입니다.
• MCAD 팀과 협력하여: 경우에 따라 납땜 가능한 커넥터나 기타 기계적 요소의 배치로 인해 과도하게 타이트한 여유 공간이 생길 수 있습니다.

이러한 포인트 중 몇 가지는 다른 기사에서 자주 다루지 않을 수 있으므로 자세히 설명할 가치가 있습니다.

구성 요소 여유 공간

커넥터에 적용되는 몇 가지 포인트는 다른 구성 요소에도 적용될 수 있지만, 클리어런스와 관련하여 확인할 가치가 있는 또 다른 포인트가 있습니다. 특히 플라스틱 쉬라우드나 베이스가 있는 커넥터의 경우, 조립 중 확장을 위한 여유 공간을 확보했는지 확인하세요. 두 구성 요소가 너무 가까우면 납땜 중에 확장되어 조립 중에 둘 다 보드에서 들어 올릴 수 있습니다.

풋프린트 살펴보기

당연히, 풋프린트가 검증되었는지 확인하는 데 노력을 기울여야 합니다. 이는 수동으로 수행하거나, 제조업체에서 제공하는 검증된 구성 요소만 사용하여 수행할 수 있습니다. 하지만, 풋프린트가 레이아웃에 들어가면, 솔더 마스크 개구부, 비아와의 클리어런스, 다른 구성 요소와의 클리어런스, 비아의 종횡비 등을 확인해야 합니다. 올바른 규칙 검사 기능이 없는 소프트웨어를 사용하지 않는 경우, 열 패드를 떠돌게 하거나, 솔더 필렛에 너무 가까운 드릴 히트를 배치할 수 있습니다. PCB 레이아웃을 직접 볼 수 있지만, 예비 Gerber를 생성하고 레이어를 비교하는 것도 완전히 괜찮습니다(아래 참조).

스택업 검사

단순하게 들릴 수 있지만, 원하는 층수와 층 배열을 가진 스택업을 제작업체에 요청하기만 하면 이 문제는 쉽게 해결됩니다. 제작업체는 특정 층 스택이 그들의 공정을 통과할 수 있도록 필요한 DFM 분석을 이미 완료했습니다. 그들은 원하는 라미네이트 재료를 사용할 때 필요한 트레이스 폭, 트레이스 간격(차동 쌍의 경우), 그리고 층 두께를 알려줄 것입니다. 경우에 따라 원하는 라미네이트 재료가 사용 불가능하다는 사실에 놀랄 수도 있고, 가까운 대체재를 사용해야 할 수도 있습니다.

4층 스택업의 경우, 표준 8mil/40mil/8mil S/P/P/S 스택업을 받게 되어 총 두께가 62 mil이 됩니다. 더 복잡한 스택업은 특히 임피던스 제어 라우팅이 필요한 보드가 있을 때 맞춤형 테이블이 필요할 수 있습니다. 스택업 정보를 일찍 받으면, 제어된 임피던스에 필요한 잘못된 트레이스와 간격을 적용할 위험이 없으며, 모든 것이 이미 검증될 것입니다.

제작 전 DFM 분석

보드 제작을 마치고 제조업체에 제작을 의뢰하면, 제조업체는 최종적으로 확정된 Gerber 파일을 사용하여 자체 DFM 분석을 수행해야 합니다. 여기서 "해야 한다"고 쓴 이유는 모든 제조업체가 이 과정을 수행하는 것은 아니기 때문입니다; 일부 제조업체의 경우, Gerber 파일을 업로드하면 질문 없이 fab 파일에 나타난 대로 보드를 제작합니다. 일부 제조업체의 경우, 이러한 수준의 서비스를 명시적으로 요청해야 합니다. 서로 다른 서비스 수준은 추가 옵션으로만 제공될 수 있습니다.

제조업체로부터 DFM 분석 결과를 받으면, 다음 두 영역에서 많은 결과를 볼 수 있습니다: 공정 능력에 대한 클리어런스 검사와 특정 산업 요구 사항에 대한 검사.

공정 능력에 대한 피처 크기 검사

디자인 파일을 제조업체에 제출하고 DFM 분석을 수행하면, 클리어런스 검사와 관련된 많은 결과를 볼 수 있을 것입니다. 제조업체는 이미 위에 나열된 영역을 검사해야 하지만, 공정 능력과 비교하여 피처 크기와 클리어런스도 검사해야 합니다. 견적 부분에서 예비 Gerber를 사용하여 이 과정을 거쳤더라도, 무언가를 놓쳤을 수 있으므로 이 과정을 다시 실행하는 것이 최선입니다.

제가 선호하는 ITAR 제조업체 중 하나에서 나온 DFM 분석 보고서 예시를 아래에 보여드립니다. 이 표에서 우리는 배치, 링크 크기, 도금된 관통 홀과 구리 사이의 간격을 볼 수 있습니다. 맨 아래 행에서 볼 수 있듯이, 제 트레이스 대 구리 간격 설정이 너무 낮고, 일부 풋프린트의 패드에는 링크 크기가 작습니다.

이 예시에서, 우리는 특정 풋프린트에 여러 오류를 가지고 있는데, 이는 우연히도 TO-92 패키지입니다. 이 경우, 내장 라이브러리의 홀 크기가 너무 커서 간격을 유지하기 위해 가장자리 주변의 링크를 너무 작게 만들어야 했습니다. 홀 크기를 조정한 후에는 여전히 브리징을 방지할 충분한 간격을 남기면서 Class 2 링크를 만들 수 있었습니다.

수천 개의 넷을 가진 크고 복잡한 디자인의 경우, 제조업체는 PCB 레이아웃의 모든 가능한 기능을 어떻게 확인합니까? 이 과정을 자동화하고 모든 공정 위반 사항을 컴파일한 보고서를 작성하는 데 도움이 되는 애플리케이션이 있습니다. 일부 제조업체는 내부적으로 사용할 자체 애플리케이션을 가지고 있는 반면, 다른 제조업체는 제조 전에 디자인을 확인할 수 있는 다운로드 가능한 프로그램에 접근할 수 있도록 할 것입니다.

IPC 클래스 준수 검토

설계 요구 사항의 또 다른 영역으로, 더 많은 경험이 필요할 수 있는 것은 IPC 클래스와의 준수 여부를 검토하는 것입니다. 견적 과정에서 지적해야 할 중요한 점 중 하나는 어떤 수준의 IPC 자격을 추구하고 있는지 여부입니다. 이는 눈물방울, 연링 크기, 드릴 및 패드 직경 대비 구리 무게, 비아 및 구멍 도금 능력, 유전체 두께 요구 사항 등 주요 신뢰성 요구 사항 중 일부를 확인하는 것을 포함합니다. 물리적 레이아웃은 제조업체의 능력과 비교하여 IPC 표준에 정의된 자격 및 성능 요구 사항을 충족할 수 있는지 확인하고, 제작 전에 변경이 필요합니다.

설계 데이터를 제조업체에 빠르게 전달하는 방법

파일을 제조업체에게 가장 빠르게 전달하는 방법은 무엇이며, 설계 의도를 완전히 이해하도록 어떻게 보장할 수 있을까요? 찾을 수 있는 최고의 클라우드 협업 도구 세트가 필요합니다. 요즘 모든 것이 디지털로 이루어지기 때문에, PCB 설계자들은 복잡한 프로젝트를 협업하고 제조 파트너와 공유할 수 있는 도구가 필요합니다. Altium 365 플랫폼을 사용하면 전체 프로젝트 릴리스부터 개별 설계 파일에 이르기까지 모든 것을 제조업체, 다른 팀 구성원 및 고객과 빠르게 공유하는 것이 쉽습니다.

Altium 365는

• 구성 요소 및 라이브러리 호스팅 및 관리 도구
• Git 기반의 통합 버전 제어 시스템
• 내부 데이터베이스 도구 또는 외부 버전 제어 애플리케이션과의 통합
• 사용자 접근 및 관리 기능

을 포함한 완벽한 문서화 기능을 통해 DFM 분석을 간소화하는 데 도움을 줍니다. Altium 365 내부에는 '제조업체에 보내기' 기능을 통해 보드를 제조업체에 매우 편리하게 전달할 수 있는 방법이 있습니다. 프로젝트가 Altium 365 작업 공간에 릴리스되면 프로젝트 릴리스로 이동하여 화면 상단에 있는 "제조업체에 보내기" 버튼을 클릭할 수 있습니다. 아래와 같이 표시됩니다. 그러면 제조업체는 Altium Designer에서 프로젝트를 열거나 릴리스 파일을 다운로드하여 DFM 분석 애플리케이션을 통해 제작 파일을 처리할 수 있습니다.

디자인이 제조업체에 있으면, 제조업체는 디자인의 특정 지점에 대해 의견을 남길 수 있으며, 이는 DFM 분석 보고서를 읽을 때 혼란이 없도록 도와줍니다. 이러한 의견은 Altium 365를 통해 브라우저에서 온라인으로 보거나 Altium Designer에서 프로젝트를 열었을 때 PCB 레이아웃에서 볼 수 있습니다. Altium 365처럼 여러 라운드의 DFM 분석을 지원하는 다른 클라우드 기반 서비스는 없습니다.

여러 라운드의 DFM 분석을 거치면서 프로젝트 변경 사항을 추적하는 가장 빠른 방법은 Altium 365™ 플랫폼을 사용하는 것입니다. PCB 설계 데이터를 안전한 클라우드 플랫폼에서 공유, 저장 및 관리할 수 있는 모든 도구를 갖추게 됩니다. Altium 365는 PCB 설계 및 제조를 위한 유일한 클라우드 협업 플랫폼이며, Altium 365의 모든 기능은 세계적 수준의 설계 도구인 Altium Designer®와 통합됩니다.

Altium Designer와 Altium 365를 사용하여 할 수 있는 일의 표면만 긁어본 것입니다. 더 심층적인 기능 설명이나 On-Demand Webinars 중 하나를 보려면 제품 페이지를 확인하세요.