찬찬히 로봇 메이커

배선 전 설정까지 마쳤다면 진짜로 배선을 하면 된다. 배선에는 일정 규칙을 정해놓고 하면 편하다고 한다. 하지만 배치가 복잡해지면 꼬이게 되는 것 같다. 그래서 최대한 1. 자신만의 배선 규칙을 정한다. 2. 배치를 배선이 편하게 바꾼다. 가 필요하다.

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기본적으로 배선하는 순서는

1. 전원부(VCC위주)(GND는 안 이어도 됨)

2. Clock 관련

3. 나머지...

순서로 하면 된다.

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배선의 Design Grid는 0.15875나 0.3175로 하면 된다고 한다. 나는 그냥 0.1로 했다. 어차피 clearance가 0.2로 되어있기 때문이다.

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배선하는 방법은

F2 : 배선 수동 연결

F3 : 배선 자동 연결(주로 이걸 사용 후 F2로 수정)

(Option -> Design -> On-line DRC -> Prevent errors을 선택해야 함)

로 나뉜다.

F2는 말 그대로 꺾는 것을 모두 수동으로 해야 한다. 이것의 장점은 처음부터 끝까지 F2로 선을 이었을 경우 내가 원하는 그대로 선이 남아있다는 것이다. F3로 했을 경우 가끔 내가 원하는 방향이 아닌 최단거리로만 이어줄 때가 있어 수정하려면 불편하다.

하지만 그것을 제외하고는 F3가 압도적으로 편하긴 하다. 그래서 주로 F3로 선을 잇고, 부분부분 지워가며 F2로 그려주면 원하는 데로 그릴 수 있다.

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선을 이어가다가 다른 층으로 이동하고 싶으면 shift+좌클릭으로 갈 수 있다. 그러면 자동으로 via가 생기며 이동한다. 또한 DIP타입의 부품의 선을 이을 때, top으로 가고 싶은데 bottom으로 간다면 F4를 눌러 바꿔줄 수 있다.

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via의 개수는 적을수록 좋다고 하고, board outline으로부터 1mm 이상 떨어지는 게 좋다고 한다.

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그리고 가장 중요한 설계 방법으로 선이 90도로 꺾이면 안된다고 한다.

무조건 대각선이 있어야 한다고 한다. 그래서 저렇게 직각이 된 곳의 꼭짓점을 클릭한 뒤 우클릭에 add miter를 눌러 부드럽게 이어주어야 한다.

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만약 처음 선을 이었는데 (선 두께를 설정했음에도)아래 사진처럼 얇게 보이는 선이 생긴다면 r0를 눌러 선 두께를 정상으로 보이게 할 수 있다. r 단축키는 선을 내가 입력한 숫자 이하는 다 얇게 보이게 하는 것을 말한다(처음에 당황했다).

이제 처음으로 돌아가서

1. 자신만의 배선 규칙을 정한다.

2. 배치를 배선이 편하게 바꾼다.

라고 했는데 예를 들면

이렇게 파란선(top)은 세로로, 하늘색(bottom)은 가로로만 배치를 한다든지 하는 규칙이 필요하다는 뜻이다. 이것을 습관을 들여놓는 게 좋은데 만약 이렇게 안 했다면

이렇게 될 가능성이 크다. ㅠㅠ

또한 저렇게 되지 않으려면 배치를 최대한 간결하게 이을 수 있게 해주는 것이 좋다. 나도 처음에 잇다가 잘못된 것을 느끼고 다 지우고 다시 배치한 다음 다시 그렸다....ㅠㅠㅠㅠㅠㅠ

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그래도 우여곡절끝에 다 그리긴 했는데 작동할 수 있는지는 모르겠다. 이제 copper pour로 GND만 이어주면 끝날 것 같다.

Board outline 안에 부품을 다 배치를 완료했다면, 지옥 같은 배선을 하면 된다. 하지만 배선 전에 환경설정을 한다.

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ctrl+enter로 option을 열고 빨간 박스에 들어간 것을 맞춰준다.

다음으로 setup에 Layer Definition...으로 들어가 층의 개수를 설정해준다. 기본으로 2층으로 되어있다.

Modify를 눌러 층을 설정해줄 수 있는데 pads의 버전이 낮을 경우 층을 줄이는 것이 안 될 수 있다고 한다.

다음 가장 중요한 둘 중 하나인 색 지정이다. 색이 깔끔해야 알아보기 편하다. setup-Display Colors로 들어가면 상황에 따른 색을 고를 수 있다.

자기가 보기 편한 대로 색을 고른 후 save로 자신의 파일을 만들면 된다. 한 가지 더 색을 지정해줘야 하는데 VCC와 GND 등의 특별한 net은 따로 지정을 해줘야 한다.

View-nets로 들어가 필요한 net을 add 해준 뒤 색을 지정하고 적용한다. 나는 1.8V, 3.3V, 5V, GND를 각각 분홍, 주황, 빨강, 녹색으로 설정했다.

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다음으로는 via hole을 만들어준다.

setup-pad stacks에서 via를 클릭 후 add via를 눌러 새로 만든 다음 Diameter와 Drill size를 설정해준다.

start, inner layers end 모두 같은 사이즈로 해주면 된다. standardvia는 0603, powervia는 1006으로 해주었다.

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마지막으로 가장 중요한 Design Rule을 설정해줘야 한다. 말 그대로 설계에서 지켜져야 하는 규칙으로 나중에 오류 검사 등을 했을 때 이 규칙대로 설계된다.

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setup-Design Rule-default-clearance로 들어간다.

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trace width는 선의 두께를 정해주는데 minimum은 자기가 쓸 것 같은 최소 두께, Recommended는 그렸을 때 기본적으로 선택되는 기본선의 두께, Maximum은 최대 선의 두께를 써넣어준다. 1mm에 1A를 버틸 수 있다고 하니 여유롭게 설정해주면 될 것 같다.

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Clearance는 선과 선의 간격이다. All을 눌러 0.2를 입력하고, Copper를 눌러 0.5를 입력하여 기본 설정을 해준다.

setup-Design Rule-Net으로 들어간다.

필요한 net을 선택하여 두께를 바꿔준다.

이렇게 하면 배선하기 전의 설정을 마치게 된다.

1장에서 로직을 다 그렸다면, 이제 배치와 배선을 해야 한다. 로직에서 레이아웃으로 부품을 바로 보내줄 수 있다.

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일단 로직과 레이아웃을 켠다. 그려놓은 로직을 연다. 그리고 아래 그림처럼 PADS Layout Link에서 디자인에 들어가 send net list를 누른다.

그러면 메모장이 하나 뜨고, yes 누르는 거 하나 뜨고 메모장이 하나 뜬다. 처음 메모장은 무시해도 되고, 두 번째 메모장은 에러나 warning을 알려준다. 고칠 필요가 있으면 고치면 된다.

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그러면 Layout 프로그램에 이렇게 부품이 생성된다.

그다음에 Disperse Components 바로 아래 Length minimization을 눌러 길이를 줄여주고 좀 더 보기 편하게 바꿔준다.

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이제 각 부품을 원하는 대로 배치하고 배선을 시작하면 된다. 하지만 그 전에 배치될 pcb의 outline을 그려주어야 한다. 이 outline은 autocad나 solidwors 등의 프로그램으로 정밀하게 그린 뒤 가져올 수 있고, drafting toolbar에서 2d line으로 그린 후 properties에서 board outline으로 바꾸어 주어도 된다.

나는 보드를 좀 더 정밀하게 그려야 했으므로 solidworks 프로그램에서 그린 후에 dxf파일로 가져와 사용했다.

배치하기 전에 기본적인 세팅으로, g2.54와 gd2.54를 눌러서 배치하기 편하게 해준다. 2.54가 기본적인 사이즈이므로 2.54 1.27 0.635를 사용해서 배치해주면 편하다. 그리고 setup 메뉴에서 set origin을 누르고 board outline의 가장 왼쪽 하단을 눌러 설정해준다.

이렇게 해야 pcb를 저 origin을 기준으로 잘 뽑아준다고 한다. 그런 후에 부품을 클릭하고 ctrl+e를 눌러 부품을 움직이고 방향키로 위치를 맞춰서 배치하면 된다. 만약 다른 층에 배치하고 싶다면 ctrl+f를 누르면 부품이 거울상이 되는 것을 볼 수 있다. 그러면 반대층으로 간 것이다. 확인하고 싶으면 z1, z2를 눌러 확인할 수 있다. 이제 단축키들을 사용해서 배치를 완성하고 확인하면 된다. 단축키 설명은 저번 포스팅에 했다!

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Logic의 부품들을 기준으로 배치하면 편한데 이게 무슨 말이냐 하면,

만약 내가 이 회로를 배치하고 싶지만 저 부품들을 Layout에서 찾기 힘들다면 그냥 Logic에서 저 부품을 클릭해주면 된다. 그러면

이렇게 Layout에서 선택된다. 이 상태로 ctrl+e로 내가 원하는 위치로 끌어올 수 있다!

이런 식으로 하면 빠르게 배치할 수 있다. pads의 자율배치도 사용해보았지만 믿고 쓸만하진 않은 것 같다.

이렇게 최종적으로 배치를 마치면 된다. 다음 포스팅에 배선을

알아보자~!

PCB 층(layer)

0. pcb 기판재

1. 구리층

보통은 1oz(35um)으로 한다. 큰 전력이 흐르거나 pcb에 발열이 심한경우 2, 3oz 등으로 두껍게 사용하기도 한다.

2. solder mask

구리층 위에 있는 절연층이다. 보통 pcb의 진한 초록색이 FR4 soldermask가 덮인것이고, 연한 초록색은 구리층위에 덮힌것이다.

납땜 시 필요한 부분에만 납이 붙도록하고, 나머지 동박은 오염에 의한 쇼트로부터 보호한다.

구리층을 절연잉크(Solder Resist(S/R))로 코팅하는데 이 절연잉크가 pcb의 색을 결정한다.

3. Silkscreen

solder mask 층 위에 입혀지는 하얀색 보조선. 이를 통해 가이드라인을 표시하거나 부품번호를 입력할 수 있다.

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인접 제품간 최소 간격

CHIP 부품 : 각 0.5mm 이상

SMD IC : 각 2.0mm 이상

THD 부품 : 전극간 3mm, 면면간 1mm

Connector : 각 3.5mm 이상

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부품배치 규격

2.54 - 주로 많이 쓰임

1.27

0.635

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배선 규격

여유있게 배선 두께 0.1mm에 100mA를 버틴다. 자세한 내용은 배선 전류표를 확인한다.

자주쓰이는 단축키

Ctrl+b : 전체보기

ctrl+e : 부품 움직이기

F2 : 배선 수동 연결

F3 : 배선 자동 연결(주로 이걸 사용 후 F2로 수정)

(Option -> Design -> On-line DRC -> Prevent errors을 선택해야함)

F4 : layer 변경

(배선 그리는 도중)shift+좌클릭 : via hole로 layer 변경

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z1 : 1층 부품(배선)만 보기

z2 : 2층 부품(배선)만 보기

z : 전체 보기

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l1 : 1층 부품 우선 보기

l2 : 2층 부품 우선 보기

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r0 : 0mm 이상의 배선 두께 보기

r2 : 2mm 이하의 배선을 얇은 선으로 표시

po : copper pour 보기 / 안보기

1. 단축키

기본적인 단축키는 외워두고 있으면 정말 편하다. 기본적으로 로직을 그리는 것이기 때문에 그리고 배치시키는 단축키만 외워도 편하게 그릴 수 있다.

선 그리기 : F2

90도 회전 : ctrl + r

좌우대칭 : ctrl + f

상하대칭 : ctrl + shift + f

시트 이동 : sh + 시트숫자

전체 보기 : ctrl + b

이정도만 알아도 그리는 데는 불편함이 없었다.

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2. sheet를 정해서 쓰자.

회로가 많아지면 영역에 따라 시트를 나누어 쓰는게 편하다. sh 단축키로 빠르게 화면전환도 가능해서 이동하는데 불편하지도 않다.

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3. 라이브러리 가져오기

라이브러리 가져오는 방법은 C:\mentorgraphics\9.5PADS\SDD_HOME\Libraries 위치에 LD, LN, PD, PT파일을 넣는 것이다.

이 4개가 한 묶음으로 들어가야 데칼이나 파츠 전체적으로 쓸 수 있는 것 같다. 그 후에 pads logic으로 들어가서 File - Library.. - Manage Lib.list...Add...를 눌러 PT파일을 열어주면 된다. 처음에 PT파일만 필요한 줄 알고 넣었는데 아니었다.

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4. 프린트할 때

페이지가 크게 설정되어있으면 프린트해도 보이지 않는다. 그럴 때에는 option에 design 들어가서 sheet size를 작게 한 뒤, 소자들을 네모칸안에 넣고 뽑으면 된다.