1. PCB ( Printed Citcuit Board ) 제작 이유 

  

브레드보드에 케이블을 연결해서 작동 시켜 보는 것은 어디까지나 정상적으로 작동되는지 여부를 시험하기 위한 용도이고  제대로 작동하는 메이커 작품을 만들 때에는 구성한 회로를 납땜작업 등으로 견고하게 제작해야 한다. 그런데 회로구성이 조금만 복잡해 지면 케이블을 잘라 일일히 납땜하는 작업도 번거로울 뿐만아니라 부피가 커져 지저분해 지고 접촉불량 등 고장도 자주 발생한다. 

 

따라서 PCB기판 형태로 제작하면 회로가 PCB내부에 이미 구성되어 있어 부품만 해당 위치에 꼽고 납땜하면 되기 때문에 작업이 간편하고 크기도 훨씬 작아진다.      

 

예전에는 PCB제작 비용이 비싸 전문적인 업체에서 상품 생산용으로나 제작하는 것으로 알려졌으나, 최근에는 PCB제작비용이 혁신적으로 저렴해져  일반인 메이커들이 취미용으로 제작해도 될 정도로 부담없는 가격이 되었다. 즉  가로 세로 각 10cm 크기로 5장 제작하는 비용이 2달러인 경우도 있을 정도이다 ( 중국 업체 서비스이기 때문에  배송기간이 총 10일정도 소요되고 국제배송료가 10달러 정도 소요됨)

 

 

2. PCB 설계 방법

 

Fritzing 회로설계 화면은 브레드보드,스케메틱,PCB 세가지 종류가 있는데, 이 중 스케메틱화면은 회로도 도면 형태인데 도면 형태로 문서를 제출하거나 할 때 사용하는 것이고 PCB화면은 회로설계 내용을 PCB기판 형태로 제작하기 위한 것이다. 

 

1) PCB 크기 설정 및 부품배치 

   

 PCB 탭을 선택하면 표시되는 PCB설계 화면에서 속성화면을 보면 다음과 같이  모양과 크기를 설정하는 부분이 있는데  여기에 원하는 PCB보드의 크기를 먼저 지정하고 레이어 종류를 선택한다. 레이어는 PCB보드의 표면에 구리판 회로를 인쇄할 때 한쪽면에만 할 것인지 양면에 둘다 할것 인지 선택하는 것인데, 비용 차이는 없으므로 극히 간단한 회로가 아니면 양면 레이아웃을 선택하는 것이 편하다.       

 

 

PCB보드의 크기를 정한 이후에는 설계회면에 입의로 배치되어 있는 부품들을 PCB 보드 영역내에 원하는 모양으로 구성되도록 재배치해야 한다. 

 

2) PCB 회로 라우팅 

 

부픔의 재배티가 완료되면 실제 부품간 회로가 연결되도록 내부 구리판 연결을 설정해 주어야 하는데 케이블로 연결할 때와 달리 PCB판위의 구리판은 서로 중첩되어서는 안된다는 제약 사항 때문에 상당히 복잡해진다.

따라서 브레드보드 화면에서 회로를 구성했어도 PCB화면에 와보면 점선으로만 회로연결이 되어 있을 뿐 실제 구리판 배열 모양은 보이지 않는데 간단한 경우라면 점선으로 보이는 회로 연결을 하나씩 구리판 회로 형태로 변경하는 작업을 수행할 수 도 있다.  

 

그러나 수작업으로 일일히 연결하기에는 너무 복잡한 경우 자동으로 하는 하는 방법이 있다. 매뉴에서 Routing -> 오토 라우터기능을 실행시키면 설계한 회로대로 구리판 배열이 자동 생성된다.

 

 

오토 라우칭 작업이 완료되면 다음과 같이 점선의 회로가 구리판 모양으로 변경되어 표시된다. 구리판의 모양이 두종류 인것은 양면 레이아웃 이기 때문에 앞면과 뒷면을 구분하기 위한 것이다. 이 모양을 적당히 재조정하거나 수정하여 변경할 수도 있다.

 

3) PCB Design Rule Check

 

  다음으로 해주어야 할 작업은 설계한 PCB가 과연 PCB보드 형태로 생산할 수 있는 사양인지 Check하는 작업을 수행해 보아야 한다. 

 

매뉴에서 Routing -> Design Rule Check 기능을 실행시키면 다음과 같이 문제가 있는 사항이 표시된다. 대부분은 부품과 또는 구리선 배열간의 간격이 좁거나 중첩되어 PCB제작에 부적합하다는 내용이므로 해당되는 부분의 배선의 위치나 모양 등을 세부조정하고 다시 CHeck해 본다.  

세부 조정을 거쳐 다음 메세지가 나오면 보드로 제작가능한 형태로 PCB설계가 완료된 것이다.

 

 

4) Garber File 추출 

 

PCB보드의 설계가 완료되면 생산을 위해 제작업체에 생산을 의뢰하기 위해서는 PCB제작도면을 보내주어야 하는데 이 도면의 형식이 Garber파일이다. 다음과 같이 메뉴에서 내보내기 -> 생산을 위해 -> Extended Garber 를 선택하고 저장될 폴더를 지정하면 PCB설계도면 파일들이 여러개 생성된다. 

 

통상은 이 파일들을 하나의 ZIP파일로 압축하여 PCB생산 업체에 전달하게 된다. 

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