디자인 룰 체크

PCB 설계 및 제조는 다중 레이어 기판 상의 수천 개의 부품과 연결을 효과적으로 관리해야 하는 매우 복잡한 과정입니다. 생산 수율을 확보하는 것은 중요하며, 설계 규칙 검사(DRC)는 이를 향상시키는 핵심 방법입니다. DRC는 PCB 설계 과정에서 EDA 도구를 사용하여 PCB 레이아웃이 사전 설정된 설계 규칙 및 제조 제약 조건에 부합하는지 자동으로 확인하는 중요한 검증 단계로, 설계가 양산 가능하고 신뢰할 수 있도록 보장합니다.

이러한 규칙에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 전기적 규칙: 예: 단락 또는 신호 간섭을 방지하기 위한 최소 트레이스 폭, 트레이스 간격, 패드 및 트레이스 연결 사양 등;

• 제조 규칙: 예를 들어 PCB 공장의 가공 능력에 맞추기 위한 최소 홀 지름, 비아 너비 및 납 마스크(납 마스크) 개구 크기;

• 공정 규칙: 예를 들어 SMT 조립 장비의 정밀도 요구 사항을 충족하기 위한 부품 간 간격 및 위치 기준점 설정. DRC의 핵심 기능은 잠재적인 설계 오류와 규정 위반 사항을 탐지하여 후속 생산 과정에서의 재작업을 줄이고, 비용을 절감하며 개발 주기를 단축하는 것이다.

PCBA 제조에서 설계 규칙 검사(DRC)의 핵심 가치와 중요성

디자인 룰 체크(Design Rule Check)는 설계에서 대량 생산에 이르는 전체 PCBA 공정에서 핵심적인 품질 관리 단계입니다. 업계 표준, 제조 공정 제약 조건 및 신뢰성 요구사항을 설정함으로써 PCB 설계 문서를 자동 또는 수동으로 검증합니다. 이는 설계 검증, 비용 관리, 대량 생산 보장 및 품질 향상에 이르는 전 과정에 걸쳐 그 중요성이 확장되며, 킹필드(Kingfield)가 자사 PCBA 제품의 경쟁력을 확보하기 위한 핵심 전처리 공정입니다.

I. 설계 결함을 피하고 대량 생산 리스크를 줄이기

DRC는 트레이스 폭/간격 미준수, 비정상적인 비아 크기, 패드와 장치 패키지 간 불일치, 불량한 구리 연결, 전원 및 접지 네트워크 레이아웃 충돌과 같은 설계상의 숨겨진 문제를 정확하게 식별할 수 있습니다. 이러한 문제들이 설계 단계에서 발견되지 않을 경우, PCB 단락/개방, 부품 납땜 불가, 프로토타입 제작 또는 대량 생산 시 신호 간섭과 같은 치명적인 오류로 이어질 수 있습니다. 이는 원자재 낭비뿐 아니라 프로젝트 납기 지연도 초래합니다. 킹필드(Kingfield)는 엄격한 DRC 프로세스를 통해 설계 결함을 조기에 차단함으로써 리스크를 근본적으로 통제하고 설계가 제조 가능성을 충족하도록 보장합니다.

II. 생산 효율성을 보장하기 위한 제조 공정 매칭

다양한 PCBA 제조업체는 각기 다른 생산 장비와 공정 역량을 보유하고 있습니다. DRC는 킹필드의 핵심 공정 파라미터를 기반으로 검사 규칙을 맞춤화하여 설계 문서와 실제 생산 능력 간 높은 수준의 일치를 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 고밀도 PCB의 마이크로 비아 설계의 경우 DRC는 홀 지름이 드릴링 장비 정밀도를 만족하는지 여부를 검증함으로써 공정 불일치로 인한 생산 중단 및 수율 저하를 방지할 수 있습니다. 이를 통해 DRC는 '설계-제조'의 원활한 통합을 달성하여 생산 효율을 크게 향상시키고 납기 주기를 단축합니다.

III. 비용 손실 통제 및 자원 배분 최적화

재작업 또는 재가공을 초래하는 설계 결함은 PCBA 프로젝트에서 비용 초과의 주요 원인 중 하나입니다. 예를 들어, 트레이스 간격이 과도하게 좁아서 PCB 단락이 발생할 경우, 회로기판을 다시 제작하고 부품을 재구매하며 2차 가공이 필요하게 되어 직접적으로 자재비와 인건비가 증가합니다. 문제가 대량 생산 이후에 발견될 경우 손실은 기하급수적으로 커지게 됩니다. 킹필드(Kingfield)는 DRC를 활용하여 문제를 사전에 식별함으로써 재작업률을 최소화하고 비합리적인 설계로 인한 자재 낭비를 방지하여 정밀한 원가 통제를 실현하고 프로젝트 수익성을 향상시킵니다.

IV. 제품 신뢰성 보장 및 브랜드 평판 강화

PCBA 제품의 신뢰성은 설계의 합리성에 직접적으로 달려 있습니다. DRC는 전기적 성능, 기계적 구조, 열 안정성 등 여러 차원에서 설계안을 검증할 수 있습니다:
전기적 성능: 전원 네트워크의 전압 강하, 신호 임피던스 매칭 및 접지 설계의 타당성을 검증하여 신호 간섭이나 전원 불안정으로 인한 제품 오작동을 방지합니다.
기계 구조: 구성 요소 배치가 열 방출 요구사항을 충족하고 커넥터에 삽입 및 분리 공간이 충분한지 확인하여 열 축적 또는 기계적 간섭으로 인한 제품 수명 저하를 방지합니다.
환경 적응성: 산업용 및 자동차 응용과 같은 특수 시나리오의 경우, DRC는 설계가 진동 저항성 및 내열성과 같은 환경 기준을 충족하는지 여부를 검증할 수 있습니다. DRC는 제품의 전체 수명 주기 동안 안정적인 작동을 보장하고, 애프터서비스 유지보수 비용을 줄이며, PCBA 산업에서 킹필드(Kingfield)의 브랜드 평판과 시장 경쟁력을 강화합니다.

V. 산업 표준에 적응하고 규정 준수 요구사항을 충족

다양한 응용 분야의 PCBA 제품은 관련 산업 표준을 준수해야 합니다. DRC는 이러한 표준의 필수 요구사항을 내장하여 제품의 인증 준수를 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차 전자기기의 PCBA 설계 시 DRC는 고전압 및 저전압 회로 간 절연 거리를 검증함으로써 자동차 전자 안전 표준을 충족시킬 수 있으며, 의료 기기용 PCBA의 경우 신호 무결성 설계를 점검하여 장비 진단의 정확성을 보장할 수 있습니다. 킹필드는 DRC를 통해 산업 표준에 대한 제품의 준수를 확보함으로써 고객에게 적합하고 신뢰할 수 있는 맞춤형 솔루션을 제공합니다.

PCBA 설계 검증의 핵심 도구인 디자인 룰 체크(Design Rule Check)는 표준화된 룰 베이스와 지능형 검증 로직을 통해 PCB 설계 문서에 대해 포괄적이고 상세한 검사를 수행합니다. 해당 기능은 전기적 성능, 제조 적합성, 기계적 구조 및 규격 준수와 같은 핵심 요소를 아우르며, 킹필드(Kingfield)가 PCBA 설계 품질과 대량 생산 신뢰성을 보장하기 위한 핵심 기술 지원 역할을 합니다. 다음은 이 도구의 8가지 핵심 기능에 대한 상세 설명입니다.

I. 전기적 룰 검증: 안정적인 회로 기능 보장

전기적 성능은 PCBA 제품의 핵심입니다. DRC는 회로 설계의 전기적 합리성을 정밀하게 검증하여 신호 이상 및 전원 불안정과 같은 문제를 근본적으로 방지합니다.

• 간격 룰 확인: 단락 및 간격 부족으로 인한 크리에이지(creepage)를 방지하기 위해 도체, 패드, 비아 및 구리 트레이스 간의 최소 절연 간격을 검증합니다. 고전압 회로 및 고밀도 PCB의 엄격한 요구 사양에 특히 적합합니다.

• 네트워크 연결성 검증: 개방 회로, 단락, 느슨한 연결과 같은 네트워크 문제를 탐지하여 전원, 신호, 접지 네트워크의 연결성이 설계 사양을 충족하는지 확인하고 네트워크 단절로 인한 기능적 오류를 방지합니다.

• 임피던스 매칭 검증: 고속 신호의 경우, 전송선 폭, 선 간격 및 유전체 두께가 사전 설정된 임피던스 값을 충족하는지 확인하여 신호 반사 및 크로스토크를 줄이고 신호 무결성을 보장합니다.

• 전원 네트워크 검증: 전원 레일의 폭이 전류 용량 요구사항을 충족하는지 여부(과부하 발열 방지) 및 전원과 접지 분배가 균형 잡혀 있는지 여부(전압 강하 감소)를 검증하여 안정적인 전원 공급을 보장함;

• 접지 설계 점검: 접지 방식(단일점 접지, 다중점 접지)이 합리적인지 여부와 접지 비아의 수량이 충분한지를 확인하여 그라운드 루프 간섭을 방지하고 회로의 간섭 저항 능력을 향상시킴.

II. 제조 공정 적합성 점검: 생산 가능성을 보장

DRC는 Kingfield의 생산 장비 파라미터 및 공정 역량에 기반하여 규칙을 커스터마이징하여 설계와 실제 제조 공정 간의 완벽한 호환성을 보장함:

• 배선폭/간격 점검: 도체 폭이 최소 가공 요건을 충족하는지 확인하고, 배선폭이 과도하게 얇아 에칭 파손 또는 전류 용량 부족이 발생하는 것을 방지함;

• 비아 매개변수 검증: 비아 직경, 벽 두께 및 패드 크기가 드릴링 및 동 도금 공정과 일치하는지 확인하여 비아 막힘 및 불량 연결을 방지;

• 패드 설계 검증: 장치 패키지와 패드 크기 및 간격이 일치하는지 확인하고 냉난방 납땜이나 브리징 현상을 유발할 수 있는 과도하게 큰/작은 패드를 피하며 SMT 실장 및 리플로우 납땜 공정과의 호환성을 보장;

• 납땜 마스크/실크스크린 점검: 납땜 마스크 개구부가 패드를 덮고 있는지 여부(납땜 마스크로 인해 납땜이 차단되는 것 방지) 및 실크스크린 중첩 여부(소자 식별에 영향)를 점검하여 생산 시 정확한 소자 위치 결정을 보장;

• 동판 가공 검증: 동판과 패드, 비아 간의 연결 방식, 동 섬(에칭 잔여물 방지를 위한)을 점검하고 PCB 에칭 및 납땜 마스크 공정 요구사항에 적합하도록 조정.

III. 기계 구조 및 열 설계 검사: 제품 신뢰성 향상

DRC는 물리적 구조와 열 안정성 측면에서 설계를 최적화하여 PCBA의 전 수명 주기 동안 기계적 강도와 방열 성능을 보장합니다.

• 부품 배치 검증: 부품 간 거리가 방열 요구사항을 충족하고 기계적 간섭이 없는지 확인하며, 조립 및 방열을 위한 충분한 공간을 확보합니다.

• 기판 가장자리 거리 검사: 부품, 비아, 도체 패턴과 PCB 가장자리 사이의 최소 거리를 검증하여 기판 절단 시 회로 손상 및 기계적 강도 저하를 방지합니다.

• 방열 설계 검증: 고출력 부품의 경우, 방열 패드 및 방열 비아 설계가 적절한지 확인하여 빠른 열 전도를 보장하고 열 누적으로 인한 부품 노후화를 방지합니다.

• 기계용 홀 검증: 스크류 홀과 위치 결정 홀의 크기 및 위치가 하우징과 장착 구조에 맞는지 확인하여 홀 편차로 인한 조립 실패를 방지합니다.

IV. 장치 및 패키지 호환성 검사: 조립 리스크 완화

설계 호환성 검사는 장치 패키지와 설계 문서 간의 일관성을 검증하여 패키지 오류로 인한 조립 문제를 방지합니다.

• 패키지 일치 여부 검사: 장치 패키지가 실제로 선택된 장치와 일치하는지 확인하여 납땜이 불가능한 '패키지-장치 불일치'를 방지합니다.

• 극성 부품 검증: 다이오드, 캐패시터, 집적 회로와 같은 극성 부품의 패키지 극성이 설계 로직과 일치하는지 확인하여 소자가 손상될 수 있는 역방향 납땜을 방지합니다.

• 부품 빈자리 검사: 지정되지 않은 패키지와 중복된 구성 요소를 조사하여 BOM(자재 내역서)의 구성 요소 정보가 설계 문서의 구성 요소 정보와 정확히 일치하는지 확인합니다.

V. 고밀도 및 특수 공정에 대한 특수 검사: 복잡한 설계에 적응

HDI, 경유연성 PCB, 매설/맹공 등의 특수 공정이 적용된 PCB의 경우, DRC는 맞춤형 특수 검사 기능을 제공합니다:

• HDI 공정 검사: 비아 직경, 위치 정확도 및 적층 구조가 HDI 공정 요구사항을 충족하는지 확인하여 비아 상호 연결 실패를 방지합니다.

• 매설/맹공 비아 검증: 매설/맹공 비아의 도통 여부와 외층 회로와의 연결 상태를 점검하여 안정적인 층간 신호 전송을 보장합니다.

• 경유연성 PCB 검사: 유연부와 강성부 사이의 전이 설계 및 굽힘 반경이 유연 PCB 공정 요구사항을 충족하는지 확인하여 굽힘 시 회로 단선을 방지합니다.

VI. 준수 및 산업 표준 검사: 시나리오별 요구 사항 충족

DRC는 다양한 산업 분야의 필수 표준을 포함하여 PCBA 제품이 해당 적용 시나리오의 규제 요건을 충족하도록 보장합니다: 전자기 호환성(EMC) 검사: 필터 커패시터 배치, 접지면의 무결성, 신호 차폐 설계가 EMC 표준을 준수하여 전자기 방사 및 간섭을 최소화하는지 확인; 산업별 표준 검증:

• 자동차 전자 장비: IATF 16949 표준을 준수하며 고압 및 저압 회로 간 절연 거리와 진동 저항 설계를 검사함;

• 의료 기기: ISO 13485 표준을 준수하며 신호 무결성과 절연 설계를 검증하여 장비 진단의 정확성을 보장함;

• 산업용 제어 장비: 산업 환경의 안정성 요구사항을 충족하기 위해 간섭 방지 및 광범위한 온도 적응성 설계를 검사함;

• 안전 규정 준수 점검: 전원 공급 방식의 PCB 어셈블리의 경우, 감전 위험을 방지하기 위해 IEC 60950 등의 안전 규격에 따라 크리프리지 거리 및 간격이 규정을 준수하는지 확인하십시오.

VII. 설계 최적화 제안 기능: 설계 효율성 향상

고급 DRC 툴은 단순히 '문제를 발견하는 것'을 넘어, 엔지니어가 설계를 신속하게 반복할 수 있도록 돕는 지능형 최적화 제안을 제공합니다.

• 자동 문제 위치 표시: 시각적 인터페이스를 통해 위반 위치를 정확하게 표시하며, 설계 파일 내 해당 영역으로의 원클릭 이동을 지원합니다.

• 최적화 해결책 제안: 위반 사항에 대해 구체적인 해결책을 제공합니다. 예: "라인 폭이 부족함, 0.15mm로 조정 권장" 또는 "패드 간격이 너무 작음, 0.3mm로 증가 권장".

• 일괄 수정 기능: 반복적으로 발생하는 단순한 위반 사항에 대해 일괄 자동 수정을 지원하여 설계 수정 효율을 크게 향상시킵니다.

사용자 정의 규칙 설정 기능: 맞춤형 요구사항에 적응

DRC는 킹필드의 공정 특성과 특정 고객 요구사항에 따라 규칙 라이브러리를 사용자 정의하여 맞춤형 검증을 구현할 수 있습니다.

• 사용자 정의 공정 매개변수: 킹필드의 핵심 공정 매개변수를 입력하여 검사 규칙이 생산 능력과 완벽하게 일치하도록 할 수 있습니다.

• 고객 요구사항 내재화: 특정 고객의 요구사항에 따라 독점적인 규칙을 추가하여 설계가 고객 기대를 충족하도록 보장할 수 있습니다.

• 규칙 우선순위 설정: 규칙 우선순위 설정을 지원하여 중요한 문제를 우선적으로 처리하고 검증의 타깃성을 향상시킬 수 있습니다.