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효율적인 아트웍 디자인 리뷰를 위한 전자캐드 뷰어의 활용
민경일 캐드닉스 대표이사 | 승인 2019.02.22 08:36

전기-전자기기 제조기업의 연구소에서는 하드웨어 엔지니어가 설계한 회로도를 토대로 아트웍(Artwork, PCB 설계) 작업을 진행한다. 중소기업의 경우, 사내의 아트웍 전문가들이 직접 설계를 하거나 외부의 아트웍 서비스 업체에 의뢰하는 방식으로 진행하는데, 고액의 PCB 설계 소프트웨어 라이선스를 충분히 확보하기가 어렵기 때문에 해당 아트웍 데이터를 확인해야 하는 유관 부서 담당자들은 PCB 설계 소프트웨어에서 출력된 제조데이터(거버(Gerber) 데이터)를 통해 확인하거나, PDF로 변환된 데이터를 통해 확인하는 경우가 대부분이다. 그러나 거버 데이터와 PDF 데이터는 ‘이미지’ 형식의 데이터이므로, 육안 확인밖에 할 수 없다는 것이 한계다.

제조기업에서 스마트팩토리와 빅데이터 활용 등의 이슈가 많은 요즘, CAD/CAE/CAM 등의 데이터를 통해 R&D부터 제조, 생산까지의 과정에 좀 더 효율적인 접근법이 필요하다. 이에 따라 설계 단계에서부터 전자캐드 데이터를 효율적으로 활용하는 방법에 대해 알아보자.

설계, 제조 프로세스에서의 CAD/CAE/CAM 데이터 활용
개발 부서의 하드웨어팀에서 회로도 설계가 완성되면, PCB 샘플 제작을 위해 부품 수급과 BOM(부품목록)을 준비한다. 그 다음 아트웍 담당자(PCB 설계자)가 회로도와 제품 외관 디자인 규격에 맞는 기구도면(보통의 경우 .dxf 파일 등)을 전달받아 PCB 외곽 크기를 결정하고, 아트웍 작업을 진행한다.
한편, 선행 과제들의 경우는 설계 단계에서 시뮬레이션 소프트웨어를 활용해 분석과 검증 과정을 거치는데, 이 과정에서 설계 데이터와 시뮬레이션을 위한 부품 모델 정보, PCB 적층 구조, 재질 정보, 데이터 시트(Data Sheet) 등의 다양한 데이터들이 요구된다.
제품을 생산하기 전 생산성 검토 작업을 수행하는 부서(생산기술·제조기술·품질기술)에서도 부품 규격에 관련된 표준안, 생산과 공정 규격에 관련된 표준안 등의 자료와 설계 데이터를 R&D 부서와 서로 공유하는데, 이런 규격들을 포함하고 있는 장표나 문서를 체크시트로 작성하고 관리하며 설계데이터가 체크시트 규격에 부합되는지의 여부를 검사한다.

전자캐드 데이터 뷰어의 설계 단계에서의 활용 범위

최근 기업들은 양산 제품을 개발하는 과정에서 PCB 품질 향상을 위해 설계 단계에서부터 PCB 설계 검증 자동화 시스템, 즉 DFM(Design For Manufacturability) 시스템을 운영한다. PCB 체크시트 항목 중 설계 규격에 관련된 부분을 파일로 저장해 개발 모델별로 관리함으로써 자동으로 체크된 결과물을 디자인 리뷰에 활용할 수 있기 때문이다.
아트웍 담당자는 PCB 설계작업을 마치면 PCB 제작이나 SMT 수행을 위해 거버 데이터, BOM, 좌표 데이터, 메탈 마스크 등의 자료를 업체에 전달하고, 생산제조기술 부서와 하드웨어팀 등에서 초기 샘플을 확인하고 부품 실장 확인 작업을 거친다.
이후 개발부서의 하드웨어, 소프트웨어, 기구 설계, 아트웍의 각 담당자들이 조립공정, 운영체제 포팅(Porting) 등과 관련된 작업을 수행한 이후 각종 테스트를 진행하고, 생산관련 부서의 생산 검토 작업 등을 거쳐 최종 승인을 받은 후 비로소 양산 체제에 들어가게 된다.
이처럼 제품의 시장 출시를 위한 위한 일련의 과정들은 회사 내 여러 부서들의 긴밀한 협업과, 효율적으로 잘 갖추어진 프로세스 관리 시스템에 의해 이뤄진다. 스마트하고 고도화된 회로 개발 환경을 구축하기 위해서는 설계 단계에서부터 표준화 된 부품 라이브러리 관리와 설계 산출물의 데이터베이스가 유기적으로 연계돼야 하며, 유관 부서 간의 효율적인 활용을 위해 전자캐드 데이터 디자인 리뷰용 전문 뷰어가 중요한 역할을 차지하고 있다.

각종 전자캐드의 호환성과 PollEx
폴리오그(Polliwog)가 개발한 ‘PollEx(폴렉스)’는 각종 전자캐드에서 출력한 ASCII 데이터를 정확히 읽어들여 구현함으로써 설계 원본 데이터의 모든 정보를 담아 사용자가 쉽고 편리하게 데이터를 검색, 분석할 수 있도록 지원하는 전자캐드 데이터 디자인 리뷰용 전문 뷰어다.

전자캐드 전문 뷰어인 PollEx의 제조 공정에서의 활용은 Real 3D 부품라이브러리 DB 구축과 함께 적용 범위가 크게 확장된다.

‘PollEx’는 엔지니어 간에 캐드(CAD) 프로그램의 종류가 다르면 설계 데이터를 공유하기 어려웠던 점에 착안해 개발됐으며, 서로 다른 전자캐드 프로그램으로 설계된 PCB 데이터를 한 곳에서 읽을 수 있도록 변환해 하드웨어 엔지니어부터 제조, 생산 관리자까지 설계 데이터를 쉽고 빠르게 공유하고 협업할 수 있다.

회로 개발 프로세스 관리시스템(UDE)에서의 PollEx 뷰어 활용 범위는 직관적인 데이터 확인과 이력 관리를 위해 중요하다.

또한 전자제품을 개발하는 기업에서 사용되는 각종 전자캐드 데이터를 정확히 읽어들이므로, 설계 툴의 라이선스가 제한적이라 하더라도 기존의 거버 데이터나 PDF 데이터와 같이 그림 속성의 데이터로 육안 검사를 하던 수준에서 벗어나, 설계의 모든 속성을 확인하고 필요한 데이터를 출력해 보다 빠르고 정확하게 디자인 리뷰를 할 수 있다.

PollEx 에서 읽을 수 있는 각종 전자캐드 PCB 데이터 포맷 확장자


이와 더불어 변환된 PollEx 데이터를 통해 다음과 같은 옵션 소프트웨어나 써드파티 시뮬레이션 툴과의 인터페이스, 제조장비 포맷 변환, 관리시스템 등과 연계 활용도 가능하다.

•PCB 설계의 생산성 규격 자동 검증 시스템 DFM(Design for Manufacturing)
•PCB 설계의 전기적 특성(신호/전원/EMI/ESD) 규격 자동 검증 시스템 DFE(Design for Electrical Engineering)
•Real 3D PCB 설계의 조립성 자동 검증 시스템 DFA(Design for Assembly)
•PCB 설계의 신호 무결성 시뮬레이션 SI(Signal Integrity)
•PCB 설계의 전원 안정성 시뮬레이션 PI(Power Integrity)
•PCB 설계의 온도 분석 시뮬레이션 Thermal Analysis
•회로도-PCB-BOM 데이터들의 리비전(Revision) 비교와 3점 정합 비교
•Gerber(거버) 데이터를 PCB 설계 정보로 변환하는 Gerber to PCB
•ERP/PLM 연계 회로 개발 관리 프로세스인 UDE 시스템 내 회로/PCB 데이터

전자캐드 데이터 전문 뷰어 PollEx PCB의 주요 기능
보안을 위한 선택적 데이터 저장 기능, Restricted PDBB

데이터 보안을 위한 Restricted PDBB

기술 교류나 업무상 설계 데이터를 주고 받는 경우에 발생할 수 있는 보안 문제를 PDBB 데이터(PollEx PCB 출력 데이터)를 활용해 해결할 수 있다.
데이터의 특정 영역을 지정해 저장할 수 있어, PCB 외형 정보를 제거하고 저장할 수도 있으며, 특정 대상만 지정해 저장할 경우, 대상 외 정보를 제거하거나 부품/Net 조합, Net/부품 조합을 구성해 저장할 수 있다.
부품 업체와 연계하는 경우는 해당 부품과 연결된 Net만 선택적으로 출력하거나 특정 영역에 해당하는 Net과 부품만 선택해 출력할 수 있다. 또한, 협력 업체와 데이터 공유 시 부품 속성을 제거하거나 회로 내 부품 정보만 출력할 수도 있다.

작업지도서와 데이터 출력 기능

데이터 출력, 작업지도서 출력 기능

제조기술 부서의 요청 시 ‘Component Arrangement’ 기능을 통해 생산 작업지도서를 출력할 수 있다. PCB 데이터에 부품명 표기, 1번 핀 표기, 속성, 색상 등의 사용자 설정과 PDF 데이터로의 출력도 가능하다.
‘PCB Data Extractor’기능을 통해 사용자 설정에 따라 PCB 데이터의 부품 리스트와 Net 데이터 등을 출력하며, 엑셀 리포트 형식으로 저장되므로 문서화 도구로 활용할 수 있다. 예를 들어 자삽 데이터 출력을 위해 부품명, 위치, 각도, 배치 층 등의 출력이 가능하다.

데이터 공유와 커뮤니케이션 기능

커뮤니케이션을 위한 Redmark 기능

PCB 설계 외주업체나 협력업체와의 의사소통에 활용되는 Redmark 기능은 아트웍 데이터에 이야기하고자 하는 환경과 대상을 표현하고, 전달하고자 하는 내용을 기술해 정확하게 의사표현을 할 수 있다.
설계 변경 요청 시 변경 내용을 기록한 후 데이터를 보내면 수신자는 그 변경된 내용을 설계 데이터와 함께 확인할 수 있으며, 설계 데이터 외에 참고 자료를 함께 첨부해 상대방에게 보낼 수 있다.

PCB 설계 데이터의 Net 분석 기능: Net 3D Viewing / Net Topology / Net Analyzer 

Net 분석을 위한 기능들

Net 3D Viewing은 하드웨어 개발자가 PCB의 배선 분석에 활용할 수 있는 유용한 기능으로, Net 구성 상태를 3D로 확인할 수 있어 Net의 3차원 추적이 가능하다.
Net Topology는 Net의 구성이 도식화되므로 Net Topology를 한눈에 파악할 수 있을 뿐만 아니라, PollEx SI(Signal Integrity)와 연동되기 때문에 설계 변경 없이 배선 구성을 수정하거나 해석할 수 있다.
Net Analyzer는 Layer/Width별, 그리고 Pin/Branch별로 구분해, Net 구성을 도표화해 명확한 수치로 표현되고, 해당 데이터는 엑셀 형식으로 출력할 수 있다.

글 | 민경일 캐드닉스 대표이사

#아트웍#PCB#캐드닉스#폴리오그#ECAD#전자캐드#PollEx#폴렉스

민경일 캐드닉스 대표이사  kimin@cadnix.com

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