PCB
Printed Circuit Board
일반적으로 사용하고 있는 전자 제품에는 외관 디자인에 맞는 PCB보드가 디자인 되어 있다.
주의 할점은 대부분 다층레이어로 되어 있기 때문에 보드에 구멍을 뚫거나 하면 안된다.
PCB는 부품의 부착형식에 따라서
Surface mount 방식과 Through hole 방식으로 나뉜다.
SM방식은 구멍이 필요없고 작은 부품을 사용하여 기기를 소형화 하는데 필요한 방식이다. 자동화된 제조법에서는 유리하나 손으로 직접 납땝을 하거나 할때는 부품크기가 작아 어려움이 있다.
TH방식은 기판에 구멍을 뚫어 부품을 꼿아서 납땜을 하는 방식이다. 어느정도 고정하고 납땜을 할 수 있어 어느정도는 수작업이 용이할 정도로 부품이 일정한 크기가 있다.
PCB 제조 방법
PCB를 제조하는 방법은 동판에 실크스크린등의 기법을 이용하여 마스킹을 하고 나머지 부분을 약품으로 녹여내는 에칭 방법, 직접 불필요한 부분을 레이저로 깍아내거나 비트드릴로 깍아내서 만들 수 있다.전도성이 있는 물질이라면 직접그리는 방법으로도 가능하다.
기본적인 제작원리는 전기적 연결 도면을 이미지로 만들어내고 그 이미지를 기반으로 마스킹 필름을 만들거나 Gcode를 생성해서 기본 동판에 불필요한 영역을 제거하면 원하는 전선 길을 만들 수가 있는 것이다.
pcb Etching 예)
laser pcb direct print 예)
다음의 가이드는 PBC를 이해 하는데 큰 도움을 주는 강의이다.!
how do pcb's work? 예)
직접 PCB를 만들려면 어떤 과정을 거쳐야 하는지 정리해보록 한다.
1.Egle CAD를 이용한 도면생성
Egle CAD를 이용하는 이유는 다양한 부품의 크기에 따른 라이브러리를 쉽에 얻을 수 있고 부품의 배치가 간편하다는 점이다. 표준화된 방법으로 설계됨으로 PCB보드를 의뢰하거나 양산 할때도 호환성있는 기준이 된다.
다운로드 받자 https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download
FAB 아카테미 튜토리얼 을 잘 살펴 봅시다. 주요부품의 라이브러리 설치법이 있습니다.
볼트 심볼이미지 표현들 electrical volt symbol
전자제품의 전기규격을 이해할 때 꼭 알아야 할것 voltage amp and watt
부품의 전기규격을 알아야 거기에 필요한 저항, 또는 트렌지스터의 규격을 계산 할 수 가 있습니다.
ex) LED 규격 계산하기 http://led.linear1.org/1led.wiz
ex) 부품의 규격을 체크하기
Sparkfun 스파크펀 부품회사에서도 튜토리얼이 있습니다.
전기 규격에 따라 필요한 전선의 두께도 달라지게 됩니다.
보드설계에도 필요한 전도체의 두께를 고려하여야 합니다.
2.도면의 이미지화,데이터화
동판을 앏게 깍아야하는 부분, 구멍을내거나 잘라내야 하는 부분을 구분하여 이미지화 한다.
컴퓨터가 영역을 이해하는 방식은 DXF와 같은 백터 공간의 기준점에서의 좌표값이다. 블랙화이트 이미지는 전기적신호로 전환이 가능하며 제조기계에서 사용할 수 있는 공간 좌표를 얻어 낼 수 있다. 포토샵이나 일러스트레이터에서 원하는 방식으로 이미지를 수정하여 사용하는 것이 가능하다.
MIT학생들이 FABlab의 장비사용의 편의를 위해서 FabModules을 개발하였습니다.
http://fabmodules.org/
이미지를 이용하여 Rolan mill, ShopBot의 제어파일을 생성할 수 있습니다.
사용방법은 로드리고 선생님의 사이트에도 자세히 설명되어 있습니다.
3.PRINT, 물성에 세기는 작업
에칭작업은 투명필름에 기판이미지를 프린팅 하여 실크스크린에 감광 시킨후 기판에 실크스크린을 이용하여 녹지않는 용액으로 마스킹을 하고 기판을 부식시키게 되면 마스킹된 부분만 동판이 살아있게 된다. 대량제조업에서는 가장 일반적인 방법이나 약품 후처리에 안전상 위험이 있어 일반적공간에서 손쉽게 하기는 어렵다.
ex)레이저프린터로 집에서 만드는 방법을 공개한 자료가있습니다.
안전에 유의하여야 합니다. 마스크,보안경,환기,약품 후처리 등
안전한 방법으로 실습해 볼수 있는것은 CNC라우터를 이용하면 PCB동판에 기판을 세기거나 구멍을 뚷거나 하는 방법으로 만들 수 있다. 단점은 레이어를 1개 이상하기가 어렵다는 점이다. 양면 기판을 사용하면 2개 까지 가능하나 정확하게 상하면을 MIORR해서 위치를 잡을 수 있는 방법을 고려하여야 한다.
Fablab에서는 Rolan mill SRM-20모델을 사용할 수 있습니다.
사용법은 이 곳을 참고하여 상기합니다
아두이노 이성은 선생님과 함께 PCB 제조를 시험적으로 하였습니다.
1. Egle CAD를 이용하여 PCB를 직접 설계 할 수 있다.
a.스케메틱 구조도를 이용하여 필요한 부품구조를 설계합니다.
b.보드디자인에서 필요한 부품간의 배선도를 그립니다. 배선도의 컬러는 레이어를 구분하는 기능을 합니다.
c.PNG로 Export 하여 FabModules를 이용하여 CNC제어 파일을 만듭니다.
d.0점을 맞추고 rml파일을 불러옵니다.
e. z축 0.은 비트 나사를 풀어 톡 떨어트려 수동으로 맞춥니다.
f. 깍아낼 부분과 잘라낼부분을 구분하여 실행 시킵니다.
e.다양한 사이즈 규격으로 만들수 있습니다.
