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PCB설계 기본 지침서 Ⅰ
자동삽입 관련 주의사항
전자 제조 산업에서 가장 중요한 부분을 차지하고 있는 PCB의 설계에 관한 것으로서 PCB 조립 및 시험 장비와 각 공정별 작업방법을 기준으로 작성되어 있으며 PCB DESIGN시 생산성 향상 및 품질 향상을 고려하여 경쟁력이 있는 제품의 DESIGN이 될 수 있도록 하기 위함에 그 목적이 있다.
자료제공 : 투런시스템, 전근배 대표
목 적
본고에서는 전자 제조 산업에서 가장 중요한 부분을 차지하고 있는 PCB의 설계에 관한 것으로서 PCB 조립 및 시험 장비와 각 공정별 작업방법을 기준으로 작성되어 있으며 PCB DESIGN시 생산성 향상 및 품질 향상을 고려하여 경쟁력이 있는 제품의 DESIGN이 될 수 있도록 하기 위함에 그 목적이 있다.
용어의 정의
IMC 공정
Insertion Machine(M/C)의 약자로써 장비를 이용하여 PCB의 THROUGH HOLE에 부품을 삽입하여 조립하는 공정을 말한다.
SMT 공정
Surface Mounted Technology (표면 실장 기술)의 약자로써 장비를 이용하여 PCB의 PAD 위에 SMD(Surface Mounted Device) 부품을 조립하는 공정을 말한다.
DIP 부품
DUAL In-line Package의 약자로써 IC류, SOCKET류와 같은 방향 LEAD TYPE의 부품을 말한다.
AXIAL 부품
저항, CAPACITOR, DIODE와 같이 두 개의 LEAD를 가지고 길이 방향으로 눕힌 상태로 삽입되는 부품을 말한다.
RADIAL 부품
TRANSISTOR, 전해 및 CERAMIC CAPACITOR류와 같이 세워서 삽입되는 부품을 말한다.
SEQUENCER
AXIAL 장비에서 삽입되는 순서대로 부품을 재배열하여 TAPING하는 장비 및 작업 방법을 말한다.
TCP 부품(TAPE CARRIER PACKAGE)
FILM 형태의 CHIPSET으로, 보통 QFP 부품보다 좀 더 조밀한(보통 0.3mm이하) LEAD PITCH를 가진, 최근 부품의 고기능 및 경박단소의 추세에 맞춘 부품을 말한다.
BGA 부품
BALL GRID ARRAY의 약자로 BGA SUBSTRATE 밑에 SOLDER BALL을 배열시킨 부품으로 PBGA, CBGA, CCGA, TBGA 등 다양한 종류가 있다.
PTH
Plated Through Hole의 약자로써 양면 이상의 PCB에서 부품면과 SOLDER 면과의 PATTERN을 연결해주는 HOLE을 나타낸다.
CLEARANCE
삽입(INSERTION) 또는 실장(MOUNTING) 되는 부품의 가까이 인접한 곳에 또 다른 부품을 위치시킬 시 조립 하는 과정에 장비에 TOUCH되어 부품이 손상 입을 수 있으므로 이를 방지하기 위해 부품 간에 적절한 이격 거리를 두어야 하며 이를 CLEARANCE라 한다.
FIDUCIAL MARK
SMT공정에서 SMT장비가 PCB의 기준위치를 인식할 수 있도록 하기위해 PCB DML 대각선 방향으로 일정 모양의 SMD PAD를 만들어 주는 것을 말한다.
QFP
Quad Flat Package의 약자로써 LEAD가 L-TYPE으로 4 방향 바깥쪽으로 배열되어 있는 SMD 부품으로 주로 CUSTOM IC류 등이 해당된다.
PLCC
Plastic Leaded Chip Carrier의 약자로써 LEAD가 J-TYPE으로 4방향 안쪽으로 배열되어있는 SMD 부품으로 주로 DRAM, SRAN 등등의 IC류가 해당 된다.
SOJ
Small Outline J-type package의 약자로써 LEAD가 J-TYPE의 2 방향으로 배열되어 있는 SMD 부품으로 주로 DRAM, SRAM 등등의 IC류가 해당 된다
자삽성
PCB에 부품의 삽입/부착시 자동설비로써 결함 없이 용이하게 작업이 가능하도록 PCB ART-WORK이 설계된 정도
납땜성
PCB에 부품 삽입/장착 후 정상적인 조건으로 자동/수동 납땜 시 납땜 결함이 발생하지 않도록 PCB ART-WORK이 설계된 정도
검출성(TESTABILITY)
ASSEMBLY된 PCB에 대한 전기적인 시험(IN-CIRCUIT-TEST, FUNCTIONAL TEST)시 용이하게 TEST할 수 있도록 DESIGN 되어있는 정도
자동삽입 부문
PCB SIZE
장비별 사양에 따라 적용 가능 PCB SIZE는 상이하며, 다음 기준을 벗어나지 않는 것이 좋다.
▶ 최소 : W100mm × L150mm
▶ 최대 : W250mm × L330mm
연 배열 제작
PCB SIZE가 100mm × 150mm 이하일 경우에는 연 배열로 제작한다.
☞ PCB 한 변의 길이가 100mm이하일 경우 장비 장착이 불
가능할 수 있다.
☞ 자삽 부품수를 늘려 장비 효율 향상을 위해.
- 연 배열시 기판 각각의 방향은 동일 방향으로 한다.
- PCB의 연결부위는 ROUTE 또는 V-CUT 처리한다.
덧살 부착시
PCB의 구조가 사각형이 아닐 경우 또는 돌출부위가 있는 경우에는 덧살을 추가로 부착하여 자동설비를 이용한 삽입/부착 및 AUTO SOLDERING 작업시 용이토록 한다.
덧살이 필요한 경우
덧살이 필요 없는 경우
그림 3과 같이 PCB에 20mm×9mm 이하의 홈에는 덧살이 필요치 않다.
GUIDE HOLE을 포함한 덧살의 최소치수
GUIDE HOLE을 포함한 덧살일 경우 위의 그림 4와 같이 최소 8.5mm의 길이가 필요하다.
PCB 휨
자동설비를 이용한 작업시 부품의 LEAD CLINCH ＆ CUTING이 용이하도록 PCB 휨을 관리한다.
휨 방지를 고려한 설계
PCB의 폭이 5U이상 넓어지면 자동납땜 중에 PCB의 휨이 발생됨에 따라 휨을 방지할 수 있는 대책이 필요하다. 따라서 그림 6의 주의사항과 같이 설정하여 아래내용을 준수해야 한다.
V-CUT 및 ROUTING의 표준사양
치수는 기판의 재질 및 두께에 따라 표 1과 같다.
PCB가 2mm이상 휨 발생 할 때 MOUNTING된 CAP CHIP의 경우 부품 손상을 일으킬 확률이 높다.
GUIDE HOLE(기준 HOLE)
위치 : 동일면 상에 2개의 HOLE 선정
1) HOLE 치수 : 3.0 + 0.05
3.0 - 0.00
2) HOLE 구조 : NON PLATED THROUGH-HOLE
※ 장비별 기준 HOLE 위치가 상이하므로 좌, 우 공히 정공 처리할 것을 권장한다.
부품배치 금지 구역
자동설비를 이용한 생산 불량 및 생산성 향상을 위하여 부품배치를 금하는 구역을 설정하는데 이는 설비의 종류에 따라 상이하지만 다음에 준하여 설계에 고려하여야 한다.
※ 그림 10의 내용 충족 불가시에는 덧살을 추가 하여야 된다.
부품 LEAD CUT ＆ CLINCH와 각도
부품의 LEAD 길이 및 각도로 인해 다음과 같은 문제점이 발생함으로 PATTERN 구성시 이를 유의해야 한다.
▶ LEAD간의 SHORT
▶ LEAD와 PTH(VIA HOLE)간의 SHORT
▶ LEAD와 PATTERN간의 SHORT
▶ 부품의 MISSING 발생
※ PATTERN 및 PTH(VIA HOLE)는 LEAD 길이에 +0.4mm 벗어난 위치부터 설계하고 부득이 PATTERN과 겹치는 부위는 SOLDER MASK 또는 SILKSCREEN을 도포한다.
☞ PATTERN이 LEAD 아래를 지나도록 설계되어 있어 자삽 LEAD CLINCH시 PATTERN 긁힘으로 후 공정인 WAVE SOLDERING 공정에서 LEAD와 PATTERN간 SHORT를 일으켜 문제될 수 있다.
인접 부품간의 간격
AXIAL-AXIAL
DIP-DIP
RADIAL-RADIAL
DIP-AXIAL
부품 배열 및 방향
배열시
1) 부품 배열시 자삽가능한 부품이 아니더라도 TOUCH 되지
않도록 몸체간 1mm 이상 이격한다.
2) 부품 TYPE별 최대한 일렬로 배치하며 PCB 내에 뒤죽박
죽 섞이지 않도록 한다.
방향
극성이 있는 부품은 작업 및 검사의 용이성을 위해 X축, 또는 Y축 선정하여 동일 방향으로 단순 표준화 한다.
자삽 가능 HOLE SIZE ＆ SPAN
자삽 삽입 HOLE SIZE는 부품 LEAD 공차 및 장비의 공차를 고려하여 LEAD DIA+(0.4±0.05mm)가 이상적이며 너무 클 경우는 삽입 중 누락이 발생되므로 부품 LEAD DIA를 확인 후 설계한다.
수삽 부품의 HOLE SIZE
수삽 부품의 HOLE SIZE는 LEAD DIA +0.2mm를 표준으로 설계한다.
1) TRANSFORMER, 대형 COIL과 같이 중량이며 LEAD
가 많은 부품의 HOLE SIZE는 LEADRKS의 허용오차를
고려하여 설계한다.
2) PRESS FIP TYPE CONNECTOR의 경우 HOLE SIZE
는 LEAD DIA-0.1mm로 한다.
※ HOLE이 너무 큰 경우 INSUFF SOLDER, LIFT가 발생되며 특히 양면 PCB인 경우 CONNECTOR류에서는 내부에서 SOLDER SHORT가 발생한다.
역삽 방지용 HOLE 구조
부품의 방향이 있으나 외관상 구분이 곤란한 경우, 대칭되는 LEAD수가 다를 경우에는HOLE 구분하여 준다(예 : TRANSFORMER, CONNECTO류 등).
HOLE SPAN
동일한 위치에 사용되는 부품이 VENDOR별로 LEAD SPAN이 상이할 경우에는 삽입 HOLE SPAN부품의 LEAD SPAN에 맞게 복합적으로 DESIGN 되어야 한다.
CONNECTOR 및 SIMM SOCKET 배치
일반적으로 CONNECTOR(SLOT, HEADER 34P 이상) 및 SIMM SOCKET 등 SOLDERING 진행 방향과 평행되면 LIFT 불량이 발생하므로 CONNECTOR 및 SIMM SOCKET은 SOLDERING 방향과 직교되게 배치해야 한다.
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제목: PCB설계 기본 지침서 Ⅰ
