PCB 설계 및 조립의 기준점 마커

PCB 설계 및 조립에서 정밀도를 달성하는 것은 중요한 과제입니다. 보드가 점점 더 복잡해짐에 따라 부품이 정확하게 배치되도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 종종 간과되는 기준 마커는 이 프로세스에서 중요합니다. 신뢰 마커는 자동화된 조립 장비의 이정표 역할을 하며 제조 공정에서 중요한 역할을 합니다.

이 문서에서는 PCB 설계 및 조립 프로세스를 최적화하는 데 도움이 되는 모범 사례, 설계 요소, 기준점 마커에 대해 자주 묻는 질문에 대해 설명합니다.

PCB의 신탁 배치를 위한 모범 사례

신뢰 배치와 관련하여 모범 사례를 따르면 PCB 조립 공정의 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 최적의 신뢰 배치를 위한 중요한 요소를 살펴보겠습니다.

신탁 수탁자 수

사용하는 기준점의 수는 어셈블리 정확도에 상당한 차이를 만들 수 있습니다. 최적의 결과를 얻으려면 일반적으로 3개의 글로벌 기준점을 사용하는 것이 좋습니다. 이는 자동화된 조립 장비가 보드를 올바르게 정렬할 수 있는 최상의 기준점을 제공합니다. 하지만 PCB의 공간이 부족하다면 어떻게 해야 할까요?

이사회 공간이 제한되어 있는 경우 수탁자 수를 줄이면 충분할지 궁금할 수 있습니다. 3개가 가장 이상적이지만, 필요한 경우 최소 1개의 글로벌 피듀셜로도 충분합니다. 하지만 이렇게 하면 특히 큰 보드에서 컴포넌트 배치의 전반적인 정확도가 떨어질 수 있다는 점을 유념하세요.

특정 구성 요소를 정밀하게 정렬하는 데 사용되는 로컬 피듀셜의 경우, 경험상 최소 두 개를 사용하는 것이 좋습니다. 이는 표면 실장 부품의 바깥쪽 가장자리에 대각선으로 배치해야 합니다. 이 대각선 배치는 조립 장비에 두 개의 기준점을 제공하여 구성 요소의 정확한 방향과 배치를 보장합니다.

흥미로운 점은 기준점이 많을수록 정확도가 높아질 것이라고 생각할 수 있지만, 항상 그렇지는 않다는 것입니다. 실제로 4개의 기준점을 사용하면 자동 조립에 사용되는 컴퓨터 비전 시스템에 혼란을 줄 수 있습니다. 이 시스템은 기준점 위치를 기준점이 없는 모서리와 비교하는 데 의존하므로 네 번째 기준점이 있으면 이 프로세스가 중단될 수 있습니다.

배치

피듀셜의 위치는 그 수만큼이나 중요합니다. 정확도를 극대화하려면 기준점을 PCB 모서리 쪽으로 배치해야 합니다. 이 배치 전략은 기준점 사이의 거리를 최대화하여 조립 장비가 작은 각도 편차도 감지하고 수정할 수 있는 능력을 향상시킵니다.

글로벌 기준점은 보드의 가장자리에 배치해야 합니다. 그러나 안전 공간을 제외하고 기준점과 기판 가장자리 사이에 최소 0.3인치(7.5mm)의 거리를 유지하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 기판 취급 및 제조 공정에서 발생할 수 있는 잠재적인 문제를 방지하면서 조립 장비에서 기준점을 쉽게 감지할 수 있습니다.

피듀셜을 배치할 때 동일한 피듀셜을 나란히 배치하지 않는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 조립 장비에 혼란을 주고 정렬이 잘못될 수 있습니다. 대신 모호하지 않은 기준점을 제공하는 명확하고 뚜렷한 배치를 목표로 하세요.

대형 보드에서는 기준점 사이의 거리가 더욱 중요해집니다. 기준점 사이의 간격이 넓어지면 작은 각도 편차도 더 잘 감지할 수 있어 전체 기판 표면에 걸쳐 부품을 더 정확하게 배치할 수 있습니다.

특별한 경우

PCB 설계가 항상 간단한 것은 아니며, 특정 시나리오에서는 신뢰 배치와 관련하여 특별한 고려가 필요합니다. T자형 또는 L자형 기판과 같이 정사각형이 아닌 PCB의 경우 특정 지오메트리에 맞게 기준점 배치 전략을 조정해야 합니다. 핵심은 기준점이 보드의 모든 영역에 명확한 기준점을 제공하는지 확인하는 것이며, 이 경우 표준 기준점 3개 이상이 필요할 수 있습니다.

2레이어 보드로 작업할 때는 추가적으로 고려해야 할 사항이 있습니다. 이러한 경우 상단 및 하단 레이어 기준점이 서로 바로 위에 정렬되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 이렇게 정렬하면 레이어 간의 일관성을 유지하고 보드의 양쪽에 컴포넌트를 정확하게 배치할 수 있습니다.

이러한 신탁 배치 모범 사례를 따르면 PCB 조립 공정의 정확성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 항상 PCB 제조업체 및 어셈블리 하우스와 상의하여 특정 장비 및 공정에 맞는 신뢰 배치 전략을 수립하는 것이 현명하다는 점을 기억하세요.

신뢰 마커의 디자인 규칙 및 고려 사항

배치도 중요하지만, 신뢰 마커 자체의 디자인도 그에 못지않게 중요합니다. 다음은 최상의 조립 결과를 위해 기준점 마커를 최적화하는 데 도움이 되는 주요 설계 규칙과 고려 사항입니다.

모양

신뢰 마커의 모양은 단순함과 보편성이 핵심입니다. 원 모양은 신뢰 표시의 표준입니다. 왜 원일까요? 그 답은 대칭성과 자동화된 조립 장비가 쉽게 인식할 수 있기 때문입니다.

최신 기계는 점점 더 정교해지고 다양한 모양을 인식할 수 있게 되었지만, 여전히 범용 인식에는 원형 기준선이 선호되고 있습니다. 이는 PCB를 다른 장비나 다른 시설에서 조립하는 경우 특히 중요합니다. 원형 기준점을 고수하면 다양한 조립 공정에서 호환성을 보장할 수 있습니다.

크기

신뢰 마커의 경우 크기가 중요하며 적절한 균형을 찾는 것이 중요합니다. 신뢰 마커의 최적 크기는 일반적으로 직경 1~3mm 사이입니다. 이 범위는 조립 장비의 가시성과 보드 공간의 최소 사용 사이에서 적절한 균형을 제공합니다.

기준점 자체는 방정식의 일부일 뿐입니다. 기준점 주변에 여유 공간을 유지하는 것도 마찬가지로 중요합니다. 이 여유 공간은 마커 자체와 비슷한 지름을 가져야 하며, 기본적으로 각 기준점 전용의 총 면적을 두 배로 늘려야 합니다. 일부 제조업체는 기준점 지름의 3배에 달하는 여유 공간을 선호하기도 합니다.

솔더 마스크 개구부의 경우, 일반적으로 기준선용 베어 구리 직경의 두 배로 만드는 것이 좋습니다. 이렇게 개구부를 크게 만들면 제조 공정에 약간의 차이가 있더라도 조립 장비에서 피듀셜을 명확하게 볼 수 있습니다.

동일한 보드의 신뢰 크기와 관련하여 일관성이 중요합니다. 글로벌 및 로컬 기준값은 모두 크기가 일정해야 하며, 약 25마이크론 이하로 차이가 나지 않아야 합니다. 이러한 일관성은 전반적으로 신뢰할 수 있는 인식과 정렬을 보장하는 데 도움이 됩니다.

재료 및 클리어런스

신뢰 마커에 사용되는 재료는 보드의 나머지 부분과 동일한 재질(일반적으로 구리)이어야 합니다. 이렇게 하면 외관의 일관성이 보장되고 다른 재질을 사용할 때 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있습니다.

기준선 설계의 중요한 측면 중 하나는 마커에 솔더 마스크가 없고 실크스크린으로 덮여 있지 않은지 확인하는 것입니다. 마커의 구리 노출은 조립 장비의 광학 인식을 위한 최상의 대비를 제공합니다. 이 대비를 더욱 향상시키려면 마커 주변에 패드 크기의 최소 두 배 이상의 지름으로 여유 공간을 유지합니다. 이 여유 공간이 있으면 조립 장비가 기판의 주변 특징과 기준점을 쉽게 구분할 수 있습니다.

명암비

기준점 마커의 효과는 자동화 조립 장비에 대한 가시성에 크게 좌우됩니다. 이를 위해서는 기준점과 배경 사이의 높은 대비 비율을 보장하는 것이 중요합니다. 대비가 높으면 장비가 기준점을 빠르고 정확하게 찾을 수 있어 부품 배치가 더 정확해집니다.

보호 계층

피듀셜은 회로 측면에서 기능적이지 않지만, 정확한 조립을 위해서는 무결성이 매우 중요합니다. 처리 및 취급 과정에서 피듀셜의 구별성을 유지하려면 보호 레이어를 사용하는 것이 좋습니다. 니켈/주석 도금 또는 HASL(열풍 납땜 레벨링)과 같은 옵션이 효과적일 수 있습니다.

이 보호막의 두께가 중요합니다. 일반적으로 5~10미크론이면 충분하지만 25미크론을 초과해서는 안 됩니다. 이 보호층은 자동 조립에 사용되는 광학 시스템에 잠재적으로 혼동을 줄 수 있는 산화 또는 기타 형태의 변색을 방지하는 역할을 합니다.

목표는 자동화 장비가 최대한 정밀하게 부품을 배치할 수 있도록 명확하고 일관된 기준점을 제공하는 것입니다.

최신 PCB 조립에 로컬 피듀셜이 필요한가요?

PCB 조립 분야에서 로컬 신탁의 필요성은 계속 논의되고 있는 주제입니다. 기술이 발전함에 따라 로컬 피듀셜이 현대 PCB 조립에서 여전히 적절한지 궁금할 수 있습니다. 사실 그 답은 몇 가지 요인에 따라 달라집니다.

보드 크기

로컬 피듀셜의 필요성을 결정할 때는 PCB의 크기가 중요합니다. 작은 보드의 경우 표면적이 작기 때문에 글로벌 기준점으로 로컬 기준점 역할을 하는 것으로 충분할 수 있습니다. 이러한 경우 보드의 모든 지점과 글로벌 기준점 사이의 거리가 상대적으로 짧아 전체 보드에 걸쳐 정확한 부품 배치를 할 수 있습니다.

보드 크기가 커질수록 로컬 기준점의 필요성이 더욱 두드러집니다. 8×8인치보다 큰 보드는 일반적으로 정확한 배치를 위해 로컬 기준점이 필요하며, 특히 미세 피치 구성 요소를 다룰 때 더욱 그렇습니다. 이는 보드가 클수록 약간의 뒤틀림이나 치수 변동에 더 취약하여 글로벌 기준점과의 거리가 멀어질수록 부품 배치에 누적 오차가 발생할 수 있기 때문입니다.

구성 요소 세부 정보

PCB에 사용하는 부품의 유형에 따라 로컬 피듀셜의 필요성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 피치가 1.0mm 미만인 부품, 특히 피치가 0.5mm - 0.8mm 미만인 BGA는 일반적으로 로컬 기준점이 필요합니다. 이러한 미세 피치 구성 요소는 매우 정밀한 배치가 필요하며 로컬 기준점은 이러한 수준의 정확도를 달성하는 데 필요한 추가 기준점을 제공합니다.

대형 BGA와 같이 중앙 집중식 대형 SMD 칩은 오정렬 위험이 더 크기 때문에 로컬 피듀셜이 필요할 가능성이 더 높습니다. 약간의 각도 오차만 있어도 이러한 대형 부품의 가장자리에서 심각한 오정렬이 발생할 수 있습니다.

반면에 피치가 더 큰 부품(예: 1.0mm 이상)은 로컬 기준점이 필요하지 않을 수 있습니다. 최신 조립 장비는 특히 더 작은 기판에서 글로벌 기준점만 사용하여 이러한 부품을 정확하게 배치할 수 있는 경우가 많습니다.

기술의 발전

픽 앤 플레이스 기계의 기능은 최근 몇 년 동안 극적으로 향상되었습니다. 이러한 기계가 더욱 정밀해짐에 따라 일부 조립 공장에서는 특히 소형 기판에서 로컬 기준점을 사용하지 않고 있습니다. 이러한 첨단 기계는 글로벌 기준점만으로 높은 수준의 정확도를 달성할 수 있어 추가 기준점의 필요성이 줄어드는 경우가 많습니다.

로컬 신탁을 생략할지 여부는 신중하게 결정해야 합니다. 사용 중인 조립 장비의 특정 기능과 보드 설계의 복잡성을 고려해야 합니다.

제조업체 커뮤니케이션

조립 장비와 공정의 가변성을 고려할 때 제조업체와의 커뮤니케이션이 매우 중요합니다. 현지 수탁업체를 포함할지 여부를 결정하기 전에 제조업체와 픽 앤 플레이스 기계 설계 및 사양에 대해 논의하세요. 제조업체는 특정 기능 및 요구 사항에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

특정 신뢰 마커 요구 사항은 항상 제조업체에 문의하세요. 장비와 공정에 따라 엄격한 가이드라인을 적용하는 경우도 있고, 보다 유연한 가이드라인을 적용하는 경우도 있습니다. 이러한 커뮤니케이션을 통해 보드 설계가 제조업체의 역량에 부합하도록 하여 최상의 조립 결과를 얻을 수 있습니다.

수리 및 재작업

초기 조립에 중점을 두는 경우가 많지만 향후 수리 또는 재작업의 잠재적 필요성을 고려하세요. 로컬 기준점이 초기 배치에 반드시 필요한 것은 아니더라도 이러한 시나리오에서는 유용할 수 있습니다. 로컬 기준점은 수리 프로세스 중에 구성 요소를 교체하거나 재배치할 때 중요한 정확한 기준점을 제공합니다.

패널 및 스텐실에서의 신뢰성 있는 사용

기준점 마커는 개별 PCB뿐만 아니라 제조 공정에 사용되는 패널과 스텐실에도 필수적입니다. 이러한 상황에서 기준점이 어떻게 사용되는지 이해하면 전체 PCB 생산 공정을 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다:

패널에서

여러 개의 개별 기판이 포함된 PCB 패널은 제조 공정을 안내하기 위해 자체적인 기준점 세트가 필요합니다. 하지만 이러한 신뢰 기준은 정확히 어디에 배치되며 개별 기판의 신뢰 기준과 어떻게 다를까요?

패널의 기준점은 제작 과정에서 전체 패널에 대한 방향 측정을 제공하는 역할을 합니다. 일반적으로 개별 PCB에 기준점을 배치하는 방식과 유사하게 툴링 구멍 근처의 패널 가장자리를 따라 배치됩니다. 이러한 배치를 통해 제조 장비는 전체 패널을 정확하게 정렬하고 처리할 수 있습니다.

흥미롭게도 패널 피듀셜은 일반적인 보드 피듀셜과 동일한 크기일 수 있습니다. 이러한 일관성은 제조 공정을 간소화하고 오류 발생 가능성을 줄일 수 있습니다. 그러나 패널에서 분리한 후에도 패널 내의 각 개별 보드에는 여전히 정렬을 위한 자체 기준점이 있다는 점에 유의해야 합니다.

스텐실

부품 배치 전에 PCB에 솔더 페이스트를 도포하는 데 사용되는 솔더 페이스트 스텐실도 정확한 정렬을 위해 기준점이 필요합니다. 하지만 스텐실 피듀셜은 PCB의 피듀셜과 어떻게 다를까요?

스텐실에는 일반적으로 PCB의 배치와 일치하는 세 개의 글로벌 기준점이 있습니다. 이 일치하는 배치는 솔더 페이스트가 보드의 정확한 영역에 정확하게 도포되도록 하는 데 매우 중요합니다. PCB와 달리 스텐실은 일반적으로 글로벌 기준점이 전체 스텐실에 대해 충분한 정렬을 제공하기 때문에 로컬 기준점이 필요하지 않습니다.

스텐실과 PCB 사이의 정확한 정렬은 솔더 페이스트가 의도한 부위에만 도포되도록 하는 데 매우 중요합니다. 정렬이 조금만 잘못되어도 솔더 브리지 또는 부품 패드에 솔더가 부족해져 조립 결함이 발생할 수 있습니다.

자동화된 디스펜싱으로 스텐실 신탁을 뛰어넘다

스텐실은 솔더 페이스트를 도포하는 일반적인 방법이지만, 특정 시나리오에서는 자동 페이스트 디스펜싱이라는 대안적인 접근 방식이 주목받고 있습니다. 이 방법은 어떻게 피듀셜을 사용하며 어떤 경우에 스텐실 적용보다 선호될 수 있을까요?

자동 페이스트 디스펜싱 기계는 PCB의 기준점을 사용하여 정렬하는 스텐실 대신 사용할 수 있습니다. 이 방식은 스텐실 툴링과 청소가 필요 없으므로 프로토타입 또는 소량 생산에 특히 유리할 수 있습니다.

PCB의 피듀셜을 직접 사용하면 자동 디스펜싱을 통해 별도의 스텐실 없이도 솔더 페이스트를 정확하게 배치할 수 있습니다. 특히 설계 변경이 잦은 기판이나 다양한 기판 디자인을 다루는 제조업체의 경우 생산 공정을 간소화할 수 있습니다.

자동 디스펜싱은 일반적으로 스텐실 도포에 비해 처리량이 낮습니다. 스텐실은 모든 패드에 솔더 페이스트를 동시에 도포할 수 있지만, 자동 디스펜서는 각 패드에 개별적으로 페이스트를 도포해야 합니다. 따라서 자동 디스펜싱은 설정 시간 단축이 느린 도포 속도보다 더 큰 단시간, 빠른 회전 조립 작업에 선호되는 경우가 많습니다.

신탁 배치에 대한 일반적인 질문 해결

신뢰 마커의 세계에 대해 자세히 알아볼 때 몇 가지 일반적인 질문과 우려 사항이 자주 발생합니다. PCB 설계에서 신뢰점 배치의 복잡성을 탐색하는 데 도움이 되는 몇 가지 주요 문제를 해결해 보겠습니다.

가장자리 근처에 컴포넌트 배치

자주 발생하는 문제는 부품이 기준점으로부터 멀리 떨어져 있고 PCB 가장자리에 가깝게 배치되는 경우입니다. 이것이 왜 잠재적인 문제이며 어떻게 해결할 수 있을까요?

부품이 기준점으로부터 멀리 떨어져 있고 기판 가장자리에 가깝게 배치되면 자동 조립 시 오정렬 위험이 높아집니다. 이는 부품이 기준 기준점으로부터 멀어질수록 위치 지정의 누적 오차가 발생할 가능성이 커지기 때문입니다.

예를 들어 가장 가까운 기준점으로부터 멀리 떨어진 영역에 구성 요소를 배치하는 시나리오를 "A" 영역이라고 가정해 보겠습니다. 조립 장비는 상대적으로 멀리 떨어진 기준점을 기준으로 올바른 배치 위치를 추정해야 합니다. 약간의 각도 오정렬이나 기판 휨은 이 거리에서 확대되어 부품 배치의 정확도가 떨어질 수 있습니다.

이 문제를 완화하려면 다음 전략을 고려하세요:

가능하면 보드 레이아웃을 조정하여 중요한 구성 요소를 기준점에 더 가깝게 유지하세요.
더 큰 보드의 경우, 특히 컴포넌트가 밀집되어 있는 영역이 글로벌 피더셜에서 멀리 떨어져 있는 경우 해당 영역 근처에 로컬 피더셜을 추가하는 것이 좋습니다.
이 문제에 대해 조립 업체와 논의하세요. 장비의 기능에 따라 구체적인 권장 사항이 있을 수 있습니다.

미세 피치 컴포넌트 및 신탁 카운트

또 다른 일반적인 질문은 BGA 또는 QFN과 같은 미세 피치 부품을 다룰 때 권장되는 3개 이상의 피듀셜을 추가하는 명백한 모순에 관한 것입니다. 이렇게 하면 "최대 3 피듀셜" 규칙을 위반하지 않나요?

이를 이해하기 위한 핵심은 글로벌 피듀셜과 로컬 피듀셜을 구분하는 것입니다. "3 피듀셜 최대" 규칙은 일반적으로 전체 보드 정렬에 사용되는 글로벌 피듀셜에 적용됩니다. 반면 로컬 피듀셜은 특정 컴포넌트의 정밀한 정렬에 사용되며 필요에 따라 추가할 수 있습니다.

BGA 또는 대형 QFN과 같은 미세 피치 부품의 경우, 부품 근처에 로컬 기준점(일반적으로 2개, 대각선으로 배치)을 추가하면 배치 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 이러한 로컬 기준점은 글로벌 기준점과 함께 작동하여 조립 장비에 추가 기준점을 제공하여 이러한 중요한 부품의 정확한 정렬을 보장합니다.

따라서 보드에 3개의 글로벌 피듀셜이 있어도 일반적인 가이드라인을 위반하지 않고도 미세 피치 컴포넌트 근처에 로컬 피듀셜을 추가할 수 있습니다. 핵심은 로컬 피듀셜을 신중하게 사용하여 배치 정확도 측면에서 명확한 이점을 제공하는 곳에만 추가하는 것입니다.

정사각형이 아닌 PCB 모양

PCB 디자인이 항상 단순한 직사각형만 있는 것은 아닙니다. T자형 또는 L자형 기판과 같이 정사각형이 아닌 PCB의 기준점 배치는 어떨까요?

비표준 PCB 모양은 기준점 배치에 고유한 문제를 야기합니다. 기억해야 할 핵심 원칙은 기준점이 보드의 모든 영역에 명확한 기준점을 제공해야 한다는 것입니다. T자형 또는 L자형 보드의 경우 표준 기준점 3개 이상이 필요할 수 있습니다.

이러한 정사각형이 아닌 도형의 경우 다음 접근 방식을 고려하세요:

보드 모양의 끝 부분에 기준점을 배치합니다. T자형 보드의 경우, "T" 크로스바의 끝과 스템의 하단에 받침대를 배치하는 것을 의미할 수 있습니다.
보드의 모든 중요한 영역이 최소 두 개의 신뢰 지점에 합리적으로 근접해 있는지 확인합니다. 이를 위해서는 표준 3개 외에 추가 신탁을 추가해야 할 수도 있습니다.
보드 본체에서 튀어나온 부분에 특히 주의를 기울이세요. 이러한 영역에 미세 피치 또는 중요한 구성 요소가 포함되어 있는 경우 로컬 피듀셜을 사용하면 도움이 될 수 있습니다.

조립 장비에 기판의 모양에 관계없이 기판의 방향과 위치를 정확하게 결정할 수 있는 충분한 기준점을 제공하는 것이 목표라는 점을 기억하세요. 이를 위해서는 3개 이상의 기준점이 필요할 수 있지만, 부품 배치의 정확도가 향상되므로 추가 보드 공간의 가치가 충분합니다.

가장자리에 가까운 부품, 미세 피치 부품, 비표준 보드 모양 등 이러한 모든 경우에서 PCB 제조업체 및 조립 공장과의 커뮤니케이션은 매우 중요합니다. 특정 장비 기능을 기반으로 귀중한 통찰력을 제공할 수 있으며, 고유한 PCB 설계에 최상의 결과를 보장하기 위한 추가 권장 사항이 있을 수 있습니다.

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