혼자서도 잘 할 수 있는 PCB 설계

근래에 정보화 시대, 4차 산업혁명 시대, AI 시대 등 시대적 변화에 따라 우리 주변에 일상화되어 있는 용어들을 쉽게 접할 수 있다. 이러한 것들을 실현하기 위한 것으로 여러 가지가 있겠지만, 그중 반도체 설계 기술과 우수한 반도체 설계 인력 양성의 필요성으로 인하여 많은 사람이 이 분야로의 진로 선택을 하고 있다. 이러한 반도체 관련 산업과 더불어 가고 있는 분야 중 하나가 PCB 설계 분야이며, 이 분야는 예전부터 지금까지 꾸준히 산업사회의 중요한 부분을 차지하고 있다.
PCB 설계에 사용되는 Software는 여러 종류가 있고 시대적 변화에 빠르고 쉽게 적용할 수 있는 Software들이 요구되고 있다. 이는 회로의 상태에 따라 설계자의 입장에서 선택하여 사용하는 경향이 있지만, 근래에 들어 시대의 요구에 따른 복잡한 회로의 설계와 신속하고 편리한 사용자 인터페이스를 제공하며 회로의 수정 및 검증 작업에 필요한 완벽한 작업 환경이 탑재된 Cadence OrCAD Software의 사용 빈도가 점진적으로 확대되고 있다.
필자가 1990년에 PCB 설계에 입문하여 직접 상용화되는 제품의 실무 경험을 하였고 이후 교육 분야로 오게 되면서 자연스럽게 이 분야의 과목을 담당하여 강의를 하게 되었다. 물론 그 당시의 PCB 분야와 지금의 PCB 분야는 여러 가지 측면에서 비교할 수 없을 정도의 많은 발전이 있었다. 그러던 중 학생들의 입장에서 PCB 설계를 쉽게 접할 수 있는 방법을 고민하다 직접 집필하여 교재로 사용하게 되었는데, 필자의 의도에 맞게 학생들도 교재의 구성에 대부분 만족하고 있고, 교재 학습 후 PCB 설계에 대한 자신감을 갖게 되었다는 것을 알게 되었다. 현재 사용하고 있는 Software의 버전이 과거에 집필한 교재의 것과 맞지 않는 등 여러 가지 불편함이 있어 그 문제를 해결하고 학생들의 학습에 도움을 주고자 이번에 다시 집필하게 되었다.
필자는 그간 PCB 설계용 Software의 종류와 버전에 따라 교재를 집필하여 사용하고 있으며, 교재의 특징은 교재의 내용에 따라 스스로 학습하여 PCB 설계의 기초와 실무에 대하여 적응할 수 있는 능력을 갖게 하도록 구성되어 있는 것이다. 본 교재 도입부에는 아주 기본적인 Software의 사용법으로 구성하였고, 이를 바탕으로 Software에서 기본적으로 제공되는 Library를 사용하여 따라 하면서 자연스럽게 회로도 작성 및 PCB 설계 그리고 Gerber 파일을 출력하며 PCB 설계에 대하여 일련의 과정을 익힌 후 이를 바탕으로 직접 필요한 Library를 만들어 사용하는 능력과 평면도면, 계층도면 등 다양한 종류의 도면을 사용하여 설계할 수 있도록 구성하였다. 또한, 이전에 집필한 교재에서 다루지 않았던 SMD 부품이 포함된 PCB 설계에 대한 내용을 추가하여 자격시험을 준비하는 학생들이나 일반인에게도 도움을 주려고 노력하였다. 사실 PCB 설계를 한다는 것은 어떤 Tool을 사용하는가에 대한 문제인데 본 교재는 현재 사용하고 있는 OrCAD V17.2를 중심으로 집필되었다. 차분하게 순서에 따라 진행하다 보면 조금씩 PCB 설계에 대한 자신감이 생길 것이다. 또한, 버전이 낮거나 높은 Software를 사용하는 경우라도 이 교재를 활용하게 되면 다소의 메뉴에 대한 차이만 있을 뿐 PCB 설계의 목적을 달성하는 것에는 무리가 없을 것이라고 본다.
본 교재가 학교나 산업 현장에서 PCB용 Tool을 처음으로 접한 초보 학습자나 설계자에게 정말 소중하게 사용될 것으로 기대한다. 또한, 이 교재 학습 후 산업 현장에서 시대의 변화에 맞는 역할을 할 수 있기를 바란다. 마지막으로 이 책이 나오기까지 수고해 주신 광문각 관계자 여러분의 노고에 감사드리며, 매 강의시간마다 시간 가는 줄 모르게 잘 따라와 준 제자들과 늘 곁에서 묵묵히 내조하는 아내에게도 고마움을 전한다.

CHAPTER 01 일반적인 PCB 설계 절차

CHAPTER 02 프로그램 시작 및 종료
　2-1 OrCAD Capture의 시작 및 종료
　2-2 OrCAD PCB Editor의 시작 및 종료

CHAPTER 03 분주 회로(양면 기판)
　3-1 회로도 설계 과정 Over View
　3-2 단위 체계
　3-3 회로도
　3-4 새로운 프로젝트 시작
　3-5 환경 설정
　3-6 회로도 작성
　3-7 PCB Editor 사용 전 작업

CHAPTER 04 PCB 설계(양면 기판)
　4-1 PCB 설계 과정 Over View
　4-2 환경 설정
　4-3 Board Outline 그리기 및 부품 배치
　4-4 Net 속성 부여
　4-5 Routing
　4-6 부품 참조번호(RefDes) 크기 조정 및 이동
　4-7 Text 추가 배치
　4-8 Shape 생성
　4-9 치수 보조선 작성
　4-10 DRC(Design Rules Check)

CHAPTER 05 Gerber Data 생성
　5-1 Drill Legend 생성
　5-2 NC Drill 생성
　5-3 Gerber 환경 설정
　5-4 Shape의 Gerber Format 변경 및 Aperture 설정
　5-5 Gerber Film 설정
　5-6 Gerber Film 생성
　5-7 Gerber File 출력

CHAPTER 06 다층 기판(4-Layer) 설계
　6-1 환경 설정
　6-2 Board Outline 그리기 및 부품 배치
　6-3 Net 속성 부여
　6-4 Routing
　6-5 내층(VCC,GND)에 Shape(Copper) 배치
　6-6 부품 참조번호(RefDes) 크기 조정 및 이동
　6-7 DRC(Design Rules Check)

CHAPTER 07 Gerber Data 생성
　7-1 Drill Legend 생성
　7-2 NC Drill 생성
　7-3 Gerber 환경 설정
　7-4 Shape의 Gerber Format 변경
　7-5 Gerber Film 설정

CHAPTER 08 Atmega128 응용 회로(양면 기판)
　8-1 회로설계(Atmega128 응용 회로,Schematic)
　8-2 부품 생성
　8-3 부품 배치
　8-4 Power/Ground Symbol 배치
　8-5 배선 작업
　8-6 Net Name 부여하기
　8-7 부품 속성 수정
　8-8 DRC(Design Rule Check)
　8-9 PCB Footprint 설정
　8-10 Netlist 생성

CHAPTER 09 Footprint 만들기
　9-1 Atmega128 Footprint PAD 생성
　9-2 C1 Footprint PAD 생성
　9-3 R1~R19, C2~C3 Footprint PAD 생성
　9-4 2Pin/6Pin 커넥터 Footprint PAD 생성
　9-5 Tack_SW Footprint PAD 생성
　9-6 Via Footprint PAD 생성
　9-7 Y1 Crystal Footprint PAD 생성
　9-8 U1(Atmega128) 생성
　9-9 C1(ec) 생성
　9-10 R1~R19, C2~C3(R1608,C1608) 생성
　9-11 J1(con2_1) 생성
　9-12 J2(con3_2) 생성
　9-13 Y1(XTAL16MHz) 생성
　9-14 SW1(t_sw) 생성
　9-15 SW2~SW10(tact_sw) 생성

CHAPTER 10 PCB 설계 실습(Atmega128 응용 회로, 양면 기판)
　10-1 PCB 설계 조건
　10-2 PCB 설계를 위한 유용한 Tip

CHAPTER 11 PCB 설계 실습(평면도면)
　11-1 회로도(99진 카운터 회로)
　11-2 새로운 프로젝트 시작
　11-3 환경 설정
　11-4 평면도면 추가
　11-5 회로도 작성(PAGE1)
　11-6 Library 및 Part 만들기(Capture)
　11-7 회로도 작성(PAGE2)

홍춘선 현재 대학에서 반도체설계 관련(전자회로, 디지털회로실습, 전자CAD응용실습등)분야의 교육 및 연구를 수행하고 있다.