안산드레아스

** 이 포스팅은 OrCAD PCB Professional Mode에서만 가능합니다.

Rigid FPCB에서는 Rigid 즉, 단단한 부분의 PCB와 Flexible 즉, 유연성이 있는 부분의 PCB가 나눠지게 되는데,

이때 설계시 서로 구역을 나누기 위해서는 Zone이라는 것을 설정해야 한다.

1. Zone을 생성한다.

    setup - zones - create

   그러면 오른쪽 옵션창이 아래와 같이 바뀌게 된다.

   옵션 선택창에 Zone의 이름을 정하고, 어떤 Layer를 할지 선택한다.

2. 오른쪽 옵션창이 활성화된 상태에서 마우스 클릭으로 드레그가 가능해진다.

   아래와 같이 Zone을 설정한다.

   필자의 경우 Grid 1mm로 설정하여 다음과 같이 1번 클릭후 2번 클릭하여 저 부분을 Primary Layer로 설정하였다.

3. 같은 방법으로 나머지 Zone을 설정해준다.

(추가.) 혹시 실수를 해서 Zone을 지우거나 수정할 때, 아래와 같이 한다.

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(추가) Zone 수정하기

1. Setup - Application Mode - Shape Edit 을 활성화 한다. (오른쪽 마우스 클릭에도 같은 기능있음)

2. Zone - manage 모드를 활성화 하면 옆에 옵션창이 아래와 같이 나타나는데,

   아래와 같이 체크박스를 활성화 시켜준다.

   그러면 Zone 구역 영역을 바꿀 수 있는 모드가 활성화 된다.

< FPCB > 관련 아래 참고

https://ansan-survivor.tistory.com/59?category=352322

https://ansan-survivor.tistory.com/63?category=352322

https://ansan-survivor.tistory.com/91

사용버전: OrCAD Professional 17.2

* 본 FPCB작업은 OrCAD Professional 버전에서만 가능.

본 작업을 튜토리얼 자료를 참고해 만들었다.

아래 영상은 Layer를 만드는 과정을 담았다. 참고하길 바란다. 그러나 일부 과정들이 생략되어 좀 더 상세히 작성한다.

https://www.youtube.com/watch?v=L_APAvB3d4o

기본적으로 Layer를 만드는 방법을 안다는 가정하에 시작한다.

Cross Section을 추가하여 4층 Layer로 진행한다.

기존 Rigid PCB Layer와 같다.

1. 상단의 Cross-Section 아이콘을 클릭하여 창을 연다.

2. 오른쪽 마우스 클릭 - Add Layer 기능을 아래와 같이 4층 레이어를 만든다. (Rigid Layer)

3. Cross-Section 아이콘을 클릭하고, Edit - Site File 을 클릭한다.

   (Site File은 User가 원하는 Cross Section 데이터를 추가할 수 있게 하는 .xml 형식의 데이터 이다.)

3. Site Fite을 누르고 만약 .xml 파일이 있으면 아래와 같이 Cross Section 데이터가 Display가 되고,

   데이터가 없을시 아무것도 없다. 만약 .xml 파일이 없다면 <Add> 로 데이터를 만들고,

   <Save as..> 으로 .xml 파일을 저장하면 된다. 필자의 데이터는 아래와 같다.

   저장한 Cross-Section .xml 데이터는 이 파일을 이용해 다른사람이 재사용 가능하다.

   만들기 귀찮으신 분들을 위해 아래와 같이 첨부한다.

   OK를 눌러서 Cross-Section 데이터를 적용시킨다.

4.  아래와 같이 2개의 Layer를 추가(1번) 하고, 2번 3번과 같이 수정한다.

5. View - Mulit Stackups mode 를 활성화 하여 아래와 같이 Primary층이 보이도록 한다. 

   (Mulit Stackups mode는 추가한 Layer를 따로 따로 볼 수 있게 해준다.)

6. + 또는 Add Stackup을 클릭하여 Stackup 레이어를 추가한다.

   FLEX_MAIN 이라는 이름으로 stack을 추가한다.

7. All stackups 텝을 누르고 Flex Main의 아래 스텍을 체크하여 추가한다. 그러면 오른쪽에 그래픽으로 업그레이드가 된다.

8. Add Layer를 이용해 Top과 Bottom layer를 추가한다.

9. 새로운 stack을 추가한다. 

   이번엔 FLEX_STIFFNER 라고 명명하고, Flex Main stack을 복사해서 생성한다.

10. 추가적으로 Top윗층에 아래와 같이 stack을 또 생성한다.

11. 다음과 같이 순서를 수정한다.

    Edit - Mask Layer Order 를 사용

    체크박스를 수정하여 아래와 같이 stack을 만든다.

< FPCB 관련 아래 참고 >

https://ansan-survivor.tistory.com/59?category=352322

https://ansan-survivor.tistory.com/64

라오까이는 중국과 국경지대에서 제일 큰 도시이며, 인구도 꽤 많다. 미국과 협상을 위해 김정은이 베트남에 왔을 때, 이곳 라오까이 역에서 레드카펫을 깔았던 곳이기도 하다.

하노이에서 사파를 갈때, 2가지 방법이 있는데, 하나는 버스타고 한방에 사파를 가는 방법.

사파 - 하노이 버스 : 약 6시간

사파 - 라오까이 기차: 약 7~8시간

다른 하나는 하노이역에서 기차타고 라오까이 역에 도착해서 버스타고 가는 방법이다.

만약 기차를 타고 사파를 가고싶다면, 반드시 라오까이역을 들려야 한다.

기차와 버스 모두 Sleeping 의자를 배치해 놓았기 때문에, 자면서 갈 수 있다.

중국과 국경지대로 무역하는 사람들이 많았고, 특히 중국인들이 엄청 많다. 한국인은 찾아보기 힘들었고, 베트남사람들이 중국인으로 착각하여 중국어로 말을 걸기도 한다.

사파에서 버스타고 1시간 반정도 가면 도착하는 곳, 크게 국경지대 말고 볼거리는 없다...

가는 방법 사파시내에서 라오까이 가는 버스가 수시로 있으니 그냥 타고가면 된다.

아래 건물이 베트남 - 중국 출입국 사무소 이다. 저 건물을 통해 출입국 심사를 하고 반대로 넘어가면 중국땅으로 넘어 갈 수 있다. 단, 주의해야 할 점은 베트남 거주증 없이 베트남에서 출국하여 중국 땅을 밟고 다시 넘어오려면 비자를 발급해야 한다. 베트남은 출국 후 30일 이내 재입국시 비자가 필요하다

아래 저 선 하나가 중국과 베트남의 국경이다. 건너편이 중국땅이고, 안쪽이 베트남 땅이다. 중국과 베트남의 경제력 차이가 느껴지는 곳이기도 하다. 이 국경선 하나로 중국땅의 건물은 삐까번쩍하고, 베트남 건물들은 초라할 뿐이다.

라오까이에서 하노이로 가기 위해 기차를 이용했다.

국경지대에서 역까지 거리가 좀 되므로 택시를 이용했다.

이곳 역시 Grab이 이용가능한데, 가격이 하노이보다 조금 비싸다.

약 7~8시간 여정 끝에 다음날 아침 하노이역에 도착했다.

베트남 북부 중국과 국경지대에 위치한 Sapa, 너무 인상적이여서 1차여행, 2차여행으로 2번씩이나 갔다. 솔찍히 한번 더 가고 싶기도 하다. (아래 2차 여행)

https://ansan-survivor.tistory.com/60

금,토 밤에는 Love Market 이라고 야시장이 열리며, 평일에는 열리지 않는다. 야시장을 보고 싶으면 요일을 잘 맞춰가길 바란다. 

하노이에서 Sleeping Bus 타고 약 6시간을 달려가면 도착한다. 추천하는 시간은 저녁 10시쯤 타서 Bus에서 자고 다음날 아침에 도착하는게 이상적이다. 휴게소는 2번정도 들르고, 소변이 때문에 물은 되도록이면 안먹는 것을 추천한다.

휴게소에서는 여러가지 잡상품과 간단한 스넥 음료수 등을 판매한다.

코스.

하노이->사파 (야간 슬리핑 버스)

함종산 등산

판시팡 산 (케이블카 타고 이동)

깟깟마을

Sapa에 이른 아침에 도착하면 보통 안개가 찐하게 껴있다. Sapa는 안개의 도시처럼 아침과 저녁에 짙은 안개로 감춰진다. 내리는 순간 굶주린 하이에나 마냥 택시기사들이 때로 몰려온다...  그러나 Sapa는 생각보다 크지 않아서 걸어가도 괜찮은 거리가 많다.

판시팡 산에 오르기 위해 케이블카를 타러 가는데, 여러가지 상점들이 길목에 있다.

아래 아이들을 보며 소수민족의 삶에 고달픔을 느껴진다...

아래 포스팅은 깟깟마을 이다. Sapa원주민들이 아직도 살고 있으며 일정 코스를 개방해 놓은 상태이다.

https://ansan-survivor.tistory.com/60?category=349437

https://coupa.ng/bNzGsg

파트너스 활동을 통해 일정액의 수수료를 제공받을 수 있음

Sapa는 베트남에 거주하는 소수민족중 하나가 살며. 트레킹 코스로 유명하다.

한국사람에 비해 서양사람이 더 많고 정말 한국에서 볼 수 없는 신기한 모습을 지닌다.

프랑스 식민시절 건물과 베트남 건물이 공존하며, 날씨가 좋아 옛날에 프랑스 군사기지로 쓰였다고 한다.

원주민 아이들의 구걸하는 모습이 안타깝지만, 그들에게 돈을 주어서는 안된다. 그 뒤에 포주에게 가기 때문이다. 차라리 먹을 것으로 주는 것이 낫다.

사파는 너무 인상깊었기 때문에 2번씩이나 여행을 갔다. 1번째와 2번째여행은 확실히 달랐다. (아래 1차 여행)

https://ansan-survivor.tistory.com/61

코스.

사파 시내 구경

Ham Rong 산에서 사파의 전경 구경

케이블카 타고 판시팡산 정상에 있는 사원 구경

오토바이 타고 외곽의 라오차이 마을 구경

PCB 기술도 진화하면서 아래 사진과 같이 FPCB(Flexible PCB)가 등장하게 되었다. 주로 핸드폰, 노트북 같은 첨단 전자제품에 사용되며 반복적으로 접히고 펴지는 곳에 강한 설계가 되었다. 특히 힌지(Hinge) 부분에 주로 배선이 통과할 때 사용되며, FPCB는 진보된 PCB가 아닐까 생각한다.

OrCAD 17.2가 등장하면서, FPCB에 대한 지원이 강화되었다. 그러나 Cadence 튜터리얼에서 FPCB에 대한 내용은 보기가 힘들었다... 아니면 검색력이 부족한건지 모르겠다.

그래서 저 Arc가 있는 외곽선을 어떻게 만드는지 이것저것 만들어보며 포스팅한다.

먼저 아래와 같은 기본 Main PCB형상을 만들었다. 여기서 오른쪽으로 FPCB를 만들 예정이다. Cadence 데모버전에 보면 아래와 같은 형상을 볼 수 있다. 그래서 저렇게 만들어 보고자 한다. (Mechanical Mode로 보드 형상 만들기이다)

1. 먼저 좌표를 찍어 만드려고 아래와 같이 다각형상 그리기를 선택했고,16.6버전과 다르게 17.2 버전에서는 Outline을 Board Geometry - Design_Outline 으로 만들어야 한다.

(Design_outline을 써야 하는 이유 - 영어영상)

www.youtube.com/watch?v=xApXb3Fld5Y

필자가 그린 보드는 아래와 같이 command Line을 이용해 그렸다. (mm단위) (x : 절대좌표, ix/iy : 상대좌표)

x 0 0 => ix 83 => iy 83 => iy 45 => ix -6 =>iy 35 => ix -71 =>iy -35

=> ix -71 => iy -35 =>ix -6 => iy -45

2. Fine 창에서 Other segs 만 선택하여 외곽선만 선택할 수 있게 만든다.

3. 옵션창에서 Board Geometry Mode를 확인하고, Design_Outline으로 되어있는지 확인한다. (외곽선이므로)

   아래 Segment commands에서 Click했을 때 Add Notch 로 하겠다 하고 설정한다.

   그리고 아래 옵션에 반드시 Add Notch 의 각도를 90도로 설정했는지 확인한다. 

   (선택한 2개의 notch에서 위로 뻗어나갈 각도를 뜻함)

   원하는 만큼 오른쪽으로 쭉 빼준다.

4. 같은 방법으로 위로 Notch를 빼준다.

   이때 꼭지점부터 찍으면 Chamber/Fillet이 적용되므로 내측(1)부터 찍고 바깥쪽(2)을 찍는다. 그리고 위로 올린다.

5. 이제 Finish부분을 같은 방법으로 양쪽으로 늘린다.

   필자의 경우 Grid를 켜고 15칸씩 옮겼다. (클릭하여 commend 창에 ix -15 ix 15 방식으로 쳐도 된다)

6. 이제 코너부분에 Fillet을 줘서 아래 그림과 같이 곡선을 만들 것이다.

   옵션에서 Round 에 체크를 한다. (Fillet적용), 그리고 각도를 입력한다. 필자는 반지름 30의 Arc로 했다.

   ** 반드시 Set trim size by cursor를 해제해야 적용된다.

7. 클릭하여 다음과 같이 만든다.

   내각의 Arc가 15이면, 외각은 30이 되어야 비율이 맞게 된다.

8. 옵션 Arc를 5로 정해서 모서리 부분을 Fillet처리 해 주었다.

   그러면 위 Demo에서 나온 모양의 Outline을 유사하게 완성하게 된다.

완성된 모습.

< FPCB 관련 아래 참고 >

https://ansan-survivor.tistory.com/64

https://ansan-survivor.tistory.com/63

저속 신호에는 문제가 없지만, 고속 신호에서는 EMI/EMC 즉, 전자파 문제가 대두가 된다. PCB를 다 설계하고 전자파 시험에서 Fail이 나면, 그만큼 디버깅시간이 오래 걸릴 것이고, 이를 차폐하는데 비용이 증가할 것이다. 고로 처음 설계할 때 EMI/EMC를 고려하여 설계해야 한다.

1. 커넥터를 설계시 GND핀이 신호선과 거리가 가까운 위치에 있어야 한다. => Loop Area 가 줄어들기 때문.

   아래와 같이 5핀 커넥터가 있을 때, GND핀을 보통 바깥으로 하지만, 내측에 있을 수록

   신호핀 아래 GND판이 있으면 좋겠지만, 이는 많은 비용을 초래한다.

   GND를 많이 달면 좋지만, 사용할 수 있는 신호 핀이 줄어든다.

   신호선과 GND핀이 가까울수록 Loop Area가 줄어듦으로, EMI/EMC가 감소하는 설계 방향이다.

Loop Area에 관해서는 아래 링크를 참조하길 바란다.

https://ansan-survivor.tistory.com/56

2. TP (Test Pin)을 만들 시, 따로 모아서 외곽으로 배치하지 말고, 길목에 SMD Pad형태로 배치한다. => Loop Area문제

   아래 Bad case 으로 설계 할 시, Common Mode Radiation이 증가한다. 또한 Pin 타입이 아닌 SMD를 하는 이유는,

   Pin도 안테나의 형상을 가지고 있으므로, 외부의 전자파를 잘 흡수하면서 동시에 전자파를 방출하는 EMC에 취약한

   구조이므로, 최소화 하기 위해 SMD 타입을 해야 한다.

3. 고주파 전송선로(High frequency transmission Line) 배치는 가능한 거리는 짧게, Trace각도는 Arc형태

   IC칩의 배치를 바꿔서라도 최단거리를 만드는 방향으로 설계한다.

4. Return Path가 흐르는 Ground Plate는 끊김 없이 이어져야 한다. (최단거리 확보)

   고속 신호의 Return path는 Trace가 놓인 아래 GND plate를 따라 함께 움직인다. (아래 그림)

   그러나 갑자기 GND plate가 없어지면, return path는 그 중 최단거리를 찾아 그쪽으로 이동하게 되는데,

   이때 신호가 깨지거나, 노이즈가 발생한다. 

  링크 참고.

  https://ansan-survivor.tistory.com/57?category=358806

5. 고속 Signal via옆에 Return GND via가 있어야 함.

   Power via 옆에 Return GND via가 있어야 함.

고속신호에서 설계할 때, Return Path가 어떻게 되냐에 따라 노이즈와 신호무결성이 보장된다.

그로인해 Ground설계를 조심스럽게 해야 하는데, 고속 Trace아래 반드시 Return path를 위한 GND plate가 따라와야 한다.

위에 자료를 해석해보면,

전류의 Return path로써 Ground Plane

DC 전류는 최소의 저항이 있는 부분을 찾아 흐른다.

즉, GND plate 전체에서 최단거리를 찾아 이동한다. (거리가 짧을수록 저항이 적다)

그러나 AC가 되어 frequency가 증가하게 되면 더이상 R의 영향은 줄어 들고, w(오메가)의 간섭이 시작된다.

R의 값이 점점 무시되어질 정도로 f 값이 커지면 아래 와 오른쪽같이 변화한다.

신호가 초고속 신호가 되어 frequency(f) 가 매우 빠르게 증가하면, 더이상 R의 값은 무시되어지고, f값이 임피던스값을 지배하게 된다. 즉, trace를 따라 그 바로 아래 GND plate로 return path가 함께 이동하며 왼쪽 그림과 같게 된다.

추가로 참고하면 좋을 블로그 자료가 있어서 첨부한다.

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=rlaghlfh&logNo=110127561157&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

https://www.nwengineeringllc.com/article/how-to-design-your-pcb-return-current-path.php#:~:text=A%20PCB%20return%20current%20path,outputs%20to%20further%20downstream%20components.

OrCAD PCB에서 고속 신호 사용

https://ansan-survivor.tistory.com/207