소자 배치와 라우팅(Routing)

이제 본격적으로 패즈(PADS)에서의 작업을 해보도록 하겠습니다.

OrCAD에서 만든 아스키파일을 패즈에서 받은 후, 뭉쳐있는 소자를 적당히 흩뿌려서 배치를 구상합니다.

이때 부품 단위로 선택하는 것이 편한데 초기 상태는 Select Anything 으로 되어있을 겁니다.

아무것도 선택하지 않은 상태에서 화면 우클릭을 하면 Select Component가 있습니다. 클릭해줍니다.

이제 소자별로 선택이 될것입니다. 적당히 소자들을 대충 뿌려주고 이제 소자를 배치할 보드 윤곽선을 그려줍시다.

Drafting Toolbar - Board Outline and Cut Out을 선택합니다.

데칼 만들때 2D 라인을 그릴 때와 같은 방식으로 데칼들을 모두 넣을 수 있는 크기로 윤곽선을 그려줍니다.

윤곽선 선택은 우클릭 - Select Board Outline 을 설정하면 윤곽선만 선택됩니다.

윤곽선을 그리고 Origin을 왼쪽 하단에 설정해주면 좌표 위치 파악하기가 편리합니다.

이제 패즈의 선들을 자신이 보기 편하게 색 정렬을 해줍시다. Setup - Display Colors를 선택하거나 단축키를 사용합니다.

단축키는 Ctrl + Alt + C 입니다. 그러면 다음과 같은 창이 뜹니다.

색 선정은 프로그래머 편할대로 하면 되는데 저는 다음과 같이 설정했습니다.

이제 라우팅 할때 선 구별이 쉽도록 Net Color를 설정하겠습니다.

여기서 라우팅(Routing)이란 PCB의 배선을 어떻게 할건지 지정해주는 것을 말합니다.

라우팅이 패즈에서 가장 많은 부분을 차지하기 떄문에 어찌보면 아트웍에서 가장 중요한 작업이라고도 할 수 있습니다.

단축키 Ctrl + Alt + N 을 눌러줍시다. 그러면 다음과 같은 창이 뜰겁니다.

Net List에서 그라운드와 전원을 찾아서 View List에 추가해줍시다. 그리고난후 그라운드와 전원에 각각 다른 색을 지정합니다.

이렇게 구분하는 이유는 전원선은 배선 굵기가 일반 신호선보다 굵어야 하기때문에 구분해 주어야하고,

그라운드는 마지막에 비야 홀을 뚤으면서 설정하면 되기 때문에 라우팅이 필요없기에 구분할 필요가 있어서 입니다.

색은 본인이 구분하기 편한 색으로 하시면 됩니다. 설정이 끝났으면 소자를 배치하기 전에 서포트 홀을 뚤어줍시다.

서포트 홀은 PCB를 보면 각 모서리에 서포트 홀더를 끼울 수 있는 구멍이 뚤려있는 데 그 부분을 말합니다.

서포트 홀도 데칼의 일종인데 이 데칼은 OrCAD에서 미리 풋프린트로 설정하지 않았기때문에 ECO 모드에서 추가합니다.

아이콘 중에서 ECO Toolbar를 선택하면 다음과 같은 창이 뜹니다. OK를 눌러줍니다.

그러면 하위 아이콘들이 주루루 나타납니다. 그중에서 Add Component를 선택합니다.

이제 라이브러리에 있는 서포트 홀 데칼을 찾아서 추가해 줍니다.

만약 없으면 서포트 홀더 규격에 맞게 데칼을 만드시면 됩니다.

그런 후 보드 아웃라인 모서리 4곳에 서포트 홀을 배치해주면 소자 배치 전 세팅은 끝이 납니다.

이제 소자들을 배치해줍니다. 소자 배치는 최대한 라우팅이 깔끔해질 수 있도록, 즉, 배선이 쉽도록 전략적으로 배치해 주어야 

나중에 재배치하는 수고를 덜 수 있습니다. 배선은 최대한 짧고 간단하게 할수록 노이즈가 적어집니다.

다음과 같이 배치가 끝이 났습니다. 텍스트 넣는 것이나 2D 라인 넣는 것은 아이콘을 클릭하다보면 저절로 아는 부분이니

생략하도록 하겠습니다.

여기서 팁을 드리자면 아트웍의 각 단계마다 저장을 달리 하는 것이 좋습니다. 예를 들어 배치가 끝난 파일은

제목_placement.pcb로 하고 라우팅이 끝난 파일은 제목_routing.pcb로 하는 방식으로 하면 됩니다.

이렇게해야 나중에 에러를 발견해도 쉽게 그 단계로 가서 수정이 가능합니다.

이제 라우팅을 하기 전에 Clearance 세팅을 해줍시다. Setup - Design Rules를 선택합니다.

여러 메뉴들 중에서 Default를 선택합니다.

또 메뉴 창이 하나 더 뜨면 Clearance를 선택합니다. 그러면 다음과 같은 창이 뜹니다.

이 창에서 쓰는 부분은 Trace width와 Clearance입니다.

Trace width는 라우팅할 때 배선의 두께이고, Clearance는 클리어런스 체크시 최소 기준입니다.

즉, Clearance 숫자가 높을 수록 배선간 간섭할 확률이 낮아집니다. 초기값이 6으로 설정되어있는데 보다 안정적이기 위해

All을 눌러서 모두 8로 설정해줍시다. 배선 두께는 보통 12Mil, 즉 약 0.3mm정도로 하는데 이 기준은 회로에 가하는

전류와 전압에 따라 결정됩니다. 보통 전원선의 경우 신호선보다 더 두껍게 해주는 것이 일반적입니다.

이 회로에서는 전원선 40Mil, 신호선 15Mil로 설정해주었습니다. 이제 라우팅을 해봅시다.

먼저 두꺼운 전원선 부터 한 후, 두께를 바꾸어 신호선을 라우팅해줍니다. 그라운드는 할 필요가 없습니다.

라우팅은 패드를 더블클릭하면 시작할 수 있습니다. 여기서 가장 중요한 점이 배선의 방향을 바꿀 때,

90도로는 절대 꺾어서는 안됩니다. 라우팅에서 가장 이상적인 각도는 120도 입니다.

패드와 패드를 이을 때에도 대충 눈대중이 아닌 정확하게 일직선이 되도록 해줍니다. 

잘 맞춰지지 않는다면 그리드 설정을 정밀하게 해주면 쉽게 맞출 수 있습니다.

라우팅을 하다보면 선이 겹쳐서 지나가야만 하는 경우가 생깁니다. 이럴때는 비야를 뚤어서 뒷면을 이용합니다.

PCB는 기본적으로 양면을 사용할 수 있습니다. 따라서 뒤로 배선을 한 후 다시 앞으로 돌릴 수 있습니다.

다음 그림과 같이 배선이 겹칠 경우, 라우팅을 하는 상태에서 Shift 키를 누른 상태에서 쭉 끈 후 원하는 지점에 클릭하면 

뒷면으로 배선을 할 수 있습니다. F4 키를 누르면 BOTTOM 레이어로 전환되어 배선을 확인할 수 있습니다.

이때 뚤리는 구멍을 비야(Via)라고 합니다. 비야는 표준 크기가 있어서 이를 Standard via로 지정해주어야 합니다.

Setup - Pad Stacks로 들어가서 Pad Stack Type에 Via를 선택해줍니다.

총 3개의 레이어가 있는 것을 확인할 수 있는데 각 레이어에 Diameter는 21.65Mil로, Drill size는 11.81Mil로 설정합니다.

이제 비야 설정이 끝났으니 최대한 짧고 단순하게 라우팅을 해주면 됩니다.

라우팅의 핵심은 얼마나 노이즈를 적게 배선을 하는가에 달려있습니다. 

다음과 같이 그라운드만 빼고는 라우팅이 끝났습니다. 이 회로에서는 파워부분에는 비야홀을 뚤어주지 않을 것이기 때문에

파워 부분의 그라운드는 라우팅을 해주어야 합니다. 빨간색으로 된 부분이 그라운드입니다.

라우팅이 끝났으면 이제 Clearance와 Connectivity 체크를 해줍시다.

Clearance는 배선과 배선사이 간격이 너무 가까운지를 알려주고 Connectivity는 연결되지 않은 배선이 있는지를 알려줍니다.

그라운드를 라우팅하지 않았으므로 Connectivity 체크시 그라운드가 뜨는 것이 정상입니다.

Tools - Verify Design 을 선택합니다.

그러면 다음과 같은 창에서 Check에 Clearance와 Connectivity가 있습니다.

각각 체크해 줍니다. 만약 에러가 있을 경우 Location에 위치가 표시됩니다.

에러를 수정해주고 아래 그림과 같이 에러가 없을 때까지 체킹을 반복합니다. 

Connectivity 그라운드 에러 외에 다른 에러가 없다면 마무리해줍니다.

이걸로 소자 배치와 라우팅이 모두 끝났습니다. 이제 Copper Pour와 비야홀을 뚫고 CAM파일만 만들면 아트웍이 끝납니다.

다음번에는 Copper Pour와 비야홀에 대해 알아보도록 하겠습니다.