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기고문: MCAD와 통합된 회로 설계 솔루션 SOLIDWORKS PCB

작성자
솔리드웍스
작성일
2017-03-09 18:35
조회
2706
MCAD와 통합된 회로 설계 솔루션 SOLIDWORKS PCB
SOLIDWORKS는 최근 몇 년 동안 신제품을 출시할 때 마다 고객의 제품 개발 프로세스를 지원하고 있다. SOLIDWORKS Electrical이 그랬고, SOLIDWORKS MBD, SOLIDWORKS Visualize가 현재 고객 제품 개발 프로세스에서 자리잡는 중이다. 이번 SOLIDWORKS 2017을 출시하면서 올해도 어김없이 신제품이 포함됐는데, 이것이 바로 SOLIDWORKS PCB이다.

SOLIDWORKS PCB
SOLIDWORKS PCB는 다쏘시스템 솔리드웍스와 30년 동안 PCB시장에서 인정받은 알티움(Altium)과의 기술제휴로 개발된 제품이다. 신뢰할만한 PCB 설계를 위한 전용 제품이라 말할 수 있으며 SOLIDWORKS PCB는 EDA (Electronic Design Automation)에 속하는 제품으로 기존의 수많은 회로설계 제품과는 차별화된 요소를 가지고 있다.
이제부터 자세한 내용을차근 차근 알아보도록 하겠다. SOLIDWORKS PCB는 기본적으로 PCB 설계의 전체 프로세스에서 활용 가능한 PCB 설계 솔루션이다. 스키매틱(Schematic) 설계 화면을 보면 (그림 1)과 (그림 2) 와 같이 논리적인 스키매틱(개념도)과 PCB 레이아웃(Layout)을 직접 볼 수 있다. 스키매틱(Schematic)은 라이브러티(library)를 이용해 드래그앤드롭(Drag & Drop)으로 편리하게 작업할 수 있다.


그림 1. SOLIDWORKS PCB의 기본 스키매틱 편집 UI. 시각적으로 정돈되고 SOLIDWORKS와 유사한 인터페이스를 가지고 있다.



그림 2. PCB 레이아웃(Layout) 작업 화면, 많은 부품과 패턴이 정교하게 표현되고 있다.


라이브러리 화면 역시 매우 편리한데, (그림 3)을 보면 편리한 검색 도구부터 시작해서, 심볼의 형상, 풋프린트 등의 상세한 정보가 나열된다. 이 정보는 인터넷을 통해 제조사 홈페이지의 내용에 직접 접근하는 방식으로 항상 최신 정보로 업데이트된다. 심지어 구매 단위별 가격정보도 확인할 수 있다.


그림 3. 라이브러리 조회 화면, 검색 기능 및 부품의 심볼, 풋프린트 외에 경우에 따라 부품의 스펙정보에 추가적으로 가격정보까지 제공한다.


첫 번째로 수행하는 것은 스키매틱 설계다. 설계자의 창조적 역량은 여기에서 충분히 발휘될 수 있다. 적절한 부품을 선정하고, 이 부품을 찾아 배열한다. 그리고 각종 정보를 업데이트하고 이 부품들을 연결하면 된다. 이는 PCB 설계에서 가장 중요한 시점이다. 부품 배열부터 각종 정보를 최소한으로 입력할 수 있게 도와주므로 사용자는 소프트웨어가 아닌 설계에 집중할 수 있다.
이렇게 완성된 스키매틱을 기반으로 이제 실제 부품을 PCB 위에서 구현하는 작업이 들어간다. 실제로 많은 시간이 걸리고, 기구적인 압박을 느끼기 시작하는 시점이다. 적절한 부품 배치를 하고 패턴작업을 한다. 이 과정에서 SOLIDWORKS PCB는 설계자가 고려해야할 여러가지 문제들을 같이 고민하거나 혹은 대신 고민해 준다. 그리고 자동화된 기능으로 고객의 반복적인 작업을 최소화 해 준다. (그림 4)에서는 패턴작업을 보여준다.


그림 4. 부품 레이아웃을 기반으로 패턴을 연결하고 있다. 가운데에서는 두개의 패턴을 동시에 연결하는데, 그 간격의 양쪽이 다르지만 적절하고 자연스럽게 조정되는 것을 볼 수 있다.


검토 중에 SOLIDWORKS PCB에서 차별화 되는 요소는 기구 설계와의 협업이다. SOLIDWORKS PCB는 단순히 멋지게 보기 위해 PCB를 3D 형태로 보여주는 것은 아니다. 기구 부품을 불러와서 PCB와 형합성을 검토해볼 수 있다. (그림 5) 에서는 3D로 표현된 PCB위에 기구 부품을 불러와 조립해 보고 문제점을 파악한다. 이렇게 되면 기구적 형합성에 대해서 기구팀에 끌려다닐 수 밖에 없다고 생각했던 회로팀은 이제 형합성 검토에서 주체적으로 전면에 나설 수 있다. 예를 들어 외부에 보이는 LED를 배치하는 데 그 위치는 기구와 회로 양쪽의 문제다. 이런 상황에서 무조건 기구팀 의견에 의존하지 않고, 회로팀 내에서 기구부품을 배치해 보고 회로팀의 주장을 관철할 수 있다. 물론 이렇게 공격적으로 표현하는 것보다는 부드럽게 표현할 수도 있겠다. 기구개발과 회로개발이 단지 자신이 소속된 팀만의 업무만 하는 것이 아니라, 회사 차원에서 프로젝트 성공을 위하여 훨씬 더 완성도 높은 설계가 가능한 것이다.


그림 5. SOLIDWORKS PCB 내에서 기구 부품을 불러와서 배치하여 형합성 검토를 하고 있다.


경우에 따라서는 PCB 데이터를 바로 기구 개발 쪽으로 보내줄 수도 있다. 사이에 어떤 매체 (파일의 송부, e-mail 등)도 없이 PCB 데이터를 바로 서버에 저장하고, 그 데이터를 서버에서 바로 MCAD인 SOLIDWORKS로 불러오는 것이다. 심지어는 MCAD인 SOLIDWORKS에서 보스홀이나, PCB외관, 부품의 위치를 수정해서 이 데이터를 다시 업데이트할 수 있다. 물론 중간에 수정된 내용을 확인하고, 이를 수용할 것인지에 대한 프로세스도 SOLIDWORKS PCB에 포함한다. 이렇게 되면, 계속되는 설계 변경사이에서 정확한 커뮤니케이션 수단이 되어, 실시간 협업에 가까운 업무 프로세스가 기구팀과 회로팀 사이에서 이뤄질 수 있는 것이다.
여기에는 SOLIDWORKS PCB Connector 가 기본적으로 탑재돼 있고, 이것이 서버 역할을 하면서 SOLDIWORKS PCB와 SOLIDWORKS 간에 데이터를 보관하고 전달해 주는 매체가 된다. (그림 6 )에서 SOLIDWORKS PCB connector의 접속 화면을 보여준다. 여기에서 프로젝트 관리, 사용자 관리, 각종 파일 관리, 로그 추적등을 제공한다. 이러한 ECAD와 MCAD의 협업은 반드시 SOLIDWORKS 와 SOLIDWORKS PCB간에만 할 수 있는 것은 아니다. SOLIDWORKS와 알티움 디자이너(Altium Designer)와의 협업도 가능하다. 이를 위해서는 알티움 디자이너(Altium Designer)를 위한 SOLIDWORKS PCB Connector를 추가로 확보해야 가능한 점을 잊지 말아야 한다. 더 쉬운 이해를 위해 (그림 7)을 살펴보자.


그림 6. SOLIDWORKS PCB Connector에서 사용자별 업무 정의 화면



그림 7. SOLIDWORKS와 SOLIDWORKS PCB, 알티움 디자이너(Altium Designer) 상관 관계도


여기에서 기구설계 분야의 이점을 조금 더 언급하면, SOLIDWORKS PCB에서 작성된 PCB는 단지 두께를 갖고 있는 얇은 판이 아니라, (그림 8) 과 같이 패턴 정보 역시 SOLIDWORKS로 전달 가능하다. 이로 인해 PCB의 문제 중의 하나인 발열에 대한 좀 더 심층적인 접근이 가능하다. SOLIDWORKS PCB, SOLIDWORKS, SOLIDWORKS Flow Simulation의 환상적인 통합으로 제품의 발열문제에 대해 실제적인 검증을 프로토타입을 제작하지 않고 제품 개발 초기에 먼저 검증해 보는 것이 가능하다


그림 8. SOLIDWORKS에서 불러온 PCB 데이터에 패턴정보가 그대로 반영되어 있다.


그 다음으로 진행할 단계는 바로 DRC (Design Rule Check)이다. PCB를 실제로 제작하는 것은 많은 시간과 비용을 동반한다. 그런데 샘플로 제작한 PCB에서 예상치 못한 문제가 발생한다면 개인 및 프로젝트 전체 일정, 나아가서는 회사에 심각한 피해를 발생시킨다. 이럴 때 DRC 단계에서 많은 문제를 해소하고 진행한다면, 이런 예상치 못한 문제는 현저히 줄어들 것이다. 이것이 바로 PCB 설계 전용 솔루션을 사용하는 이유기도 하다. SOLIDWORKS PCB에서 다양한 회로적, 기구적 규제 수준을 입력하고, 규격에 맞게 설계가 됐는지 검증하는 것이다.


그림 9. 기본 setting된 Input / Output 관계와 문제점의 위험 수준 매트릭스. 이 기준에 따라 설계상의 문제점을 한눈에 파악할 수 있다.


SOLIDWORKS PCB가 SOLIDWORKS 제품 포트폴리오에 추가되면서 단지 PCB 설계 작업도 가능하다는 의미가 아니라, 일반적인 제품 개발 프로세스에서 있을 수 있는 거의 모든 단계를 위한 솔루션을 공급한다는 데에 그 진정한 의미가 있다.
이 글을 읽는 독자의 회사내에서 PCB 설계 팀과 기구 설계팀이 협업을 한다면 SOLIDWORKS PCB에 대해 더 자세히 알아보기를 바란다. PCB 설계 도구 변경의 의미가 아니라, 회사 차원에서 프로젝트 진행 시 설계 품질을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 계기가 될 것이기 때문이다.

다쏘시스템코리아 솔리드웍스 사업부 이승철 부장의 캐드앤그래픽스에 기고한 전문입니다.
출처 : CAD&Graphics 2016년 12월호
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