PCB & Circuit Designintro.

PCB & Circuit Designintro.

PCB 란OrCAD 란OrCAD 설계 과정Netlist부품참조 - 부품이름레이아웃FootprintFootprint library 예부품 칩 패키지 IMT SMT

What is PCB?

• PCB(Printed Circuit Board)– 인쇄 회로기판 . 전자제품의 모체로 , 전자부품의 고정 및 회로 연결기능을

하는 핵심 부품 . – PWB(Printed Wiring Board)

• Artwork– PCB 를 설계

PCB 보드의 구성

PCB Layer

TOP

BOTTOM

부품 부품

Inner layer

Via Hole

PCB 보드의 구성

OrCAD

• Capture– 회로를 그리는데 사용하는 Schematic Capture 프로그램 류– Capture – Capture CIS

• Layout– PCB 설계를 위한 Layout– Orcad Layout Eng. Edition– OrCad layout– OrCad Layout plus

• Pspice– 회로 해석을 위한 프로그램류– Pspice A/D Basics– Pspice– Pspice A/D– Pspice Optimizer– Pspice Advanced Analysis

OrCAD

OrCAD 를 이용한 PCB 설계 과정

설계환경을 설정한다

회로도를 그린다

부품 또는 net 의 속성 갱신

Annotate

Design Rule Check

NETLIST 를 작성한다 .

부품 배치 (Component Placement)

배선 (Board Routing)

후처리 과정 (Post Processing)

Capture

Layout

OrCAD

Layout 에서 처리하는 것

• Layout– 설계도 작성 (netlist 작성 ) : Capture 같은 도구에서 회로도를

작성하고 설계 규칙을 포함하는 Layout 에 호환되는 네트리스트 작성

– 부품 배치 (Component Placement): 수동 배치 또는 자동 배치– 배선 (Board Routing): 수동 또는 자동으로 배선– 후처리 과정 (Post Processing): Layout 은 설계보드에 대한 관련

설정을 하나의 파일로 저장 . 출력 파일을 작성한다 (Gerber 파일 등 )

– 설계도구간의 상호정보 교환

Component Placement

Board Routing

Post Processing

Netlist 파일 input

Gerber 파일 ouptut

OrCAD

OrCAD Capture 의 Netlist 출력

• Netlist :– EDIF200 (.EDN) : PCB 관련 툴과 인터페이스를 위함– PSpice (.NET) : 회로 설계 또는 분석을 위해서 Pspice 에서 사용– SPICE (.MAP) : 회로 설계 또는 분석을 위한 SPICE 툴에서 사용– VHDL/Verilog(.vhd/.v) : HDL 로 표현– Layout (.MNL) : OrCAD Layout 에서 사용되는 형식– INF(.INF) : OrCAD 의 디지털 시뮬레이션을 위함

OrCAD

부품참조에 사용되는 부품의 이름

캐패시터 C IC 류 U 커넥트 J

다이오드 D 트랜지스터 Q MINI JUMP JP

저항 R 트랜스포머 T 스위치 SW

인덕터 L 크리스탈 Y

Footprint

• 패드 pad: 일명 구리를 에칭시킨 모양으로 부품을 보드에 접속시키기 위해 사용되는 영역 . 부품의 핀을 배치하기 위한 위치

• 패드스택 Padstack : 각 층에 위치한 패드와 비아를 정의해 놓은 것 . 층의 접속관계 , 드릴 구멍 , 크기 , 오프셋 , 솔더 마스크 카드의 너비 등이 정의되어 있음 . 랜드는 단일 보드에 존재하는 부분으로 SMD 에 사용됨

– 패드스택은 Footprint 즉 , 부품의 물리적인 모양을 정의하기 위하여 사용된다 .

• Footprint : 부품의 물리적인 모양을 정의하기 위하여 사용 . 다음과 같은 3 가지 내용으로 구성– 패드스택– 부품의 외형 , 실크스크린 , 금지 / 허용영역 , 설계도면 데이터 등을 나타내는 Obstacle( 부품의 모양 ,

실크스크린 , 조립도 데이터 )– 부품명 등을 나타내는 Footprint 의 문자정보

• Foot print 예시– DIP.100/14/W.300/L.750((Library 명 : DIP100T)

• 핀 간격이 100MIL(0.1’’ 혹은 2.54mm) 이고 , 14 핀 DIP 홀 삽입형 소자이며 , 폭이 300MIL, 길이가 750MIL 인 부품 .

3동박

핀 배열 번호절연부

OrCAD 가 제공하는 footprint Library 예

• Dip 타입 DIP100T• 저항 TM_AXIAL• 가변저항 VRES• 다이오드 TM_DIODE• 세라믹 등 TM_RAD

PACKAGEPackage 는 wafer 공정에 의해 제작된 개개의 집적회로 칩을 실제 전자부품으로 사용할 수 있도록 전기적으로 연결하고 , 플라스틱수지나 세라믹 등의 재료로 봉한 형태이다 .

Package 의 역할 1. 외부 환경으로부터 반도체 칩을 보호 : 진동이나 충격 , 공기속의 수분이나

먼지 , 빛이나 자기의 영향으로 오동작 가능성에 대한 방지2. 소자와 외부 간 신호 전달 (=PCB 와 전기적으로 접속 ) 3. 반도체 칩에서의 발생하는 열 방출 4. PCB 에 실장하기 쉬운 형태 제공

IMT: Insert Mounting Technology, 삽입실장기술SMT: Surface Mount Technology, 표면실장기술

SMD: Surface Mount Device, 표면 실장 부품 .

Example>> SSOP28SOP (Shrink Small Outline Package) 형 SMD 부품 . LEAD 28.

IMT – package

DIP (Dual In-Line Package)

SIP (Single In-Line Package)

재질에 따라 PDIP(Plastic DIP), CDIP(Ceramic DIP) 등size 에 따라 SDIP, SK-DIP 등

-LEAD 가 PKG 측면에 일렬로 있어 PCB 에 수직 삽입

-PIN 삽입형 PKG 로 양쪽측면에 LEAD 가 있음 .

PGA (Pin Grid Array)

- 밑면에 수직의 LEAD PIN 이 배열 되어 있는 PIN 삽입형 .

SMT –SMD 표면 실장 package

• SOP(Small Outline Package)– 두께에 따라서 SSOP, TSOP, TSSOP 등등– LEAD 가 J 모양인 SOJ, – LEAD 가 I 모양인 SOI

• QFP(Quad Flat Package)– 두께에 따라서 LQFP, TQFP 등등– LEAD 가 I 형인 QFI 등

SOP

SOJ

SMT –SMD 표면 실장 package

• LCC(Leadless Chip Carrier)– 측면에 실장용 PAD 가 있고 LEAD 가 없는 표면 실장형– PLCC(PLASTIC QFJ 또는 PLASTIC LCC), CLCC(CERAMIC QFJ 또는 QFJ-G) 등

• BGA(Ball Grid Array)– PCB 기판의 밑면에 SOLDER BALL ARRAY 를– 갖는 표면실장형

PLCCLCC

PLCC

과제 ( 평가용 ) – Package Search

• 아래 내용을 도표로 정리하시오 ( 패키지 형태의 그림 자료를 반드시 포함할 것 )

패키지 분류1. 삽입형 (Trough Hole) - DIP, SIP/ZIP, PGA, etc2. 표면실장형 (Surface Mount Device) - SOP, TSOP/SSOP/TSSOP, QFP, QFJ=PLCC, QFN,

BGA, etc3. 접촉 실장형 - TCP(Tape Carrier Package), COB/COG(Chip on Board/Grass)4. 기타

TR Package : 가장 오래된 패키지 형태 . 점차 SMD 화되고 있음 .MCP(Multi Chip Package) : 패키지 내에 칩 (die) 를 쌓아서 제작 . 주로 절대적으로 공간이 부족한 휴대폰에 사용이 되며 , Flash+SRAM 또는 MCU+ 메모리에 사용이 되고 있음Bare Chip : 칩의 사용 공간이 좁고 , 패키지의 역할을 해줄 수 있는 application 의 경우Card Type Package : 말 그대로 Card Type Package - SM Card, CF Card, MMC Card ...