천공형 브레드보드 또는 비납땜형 브레드보드 위 여기 저기로 날라 다니는 지저분한 전선들에 진절머리가 나신 분이 있나요? 보드를 더 작고 전문적으로 만들고 싶은 분은 있나요? 본 게시글은 PCB 밀링에 대한 일반적인 팁에 중점을 둘 것입니다. 개인 프로젝트에 Bantam의 데스트톱 밀링 머신을 사용해서, 본 게시글에서도 이 하드웨어와 소프트웨어를 참조할 것입니다. 참고로, 해당 밀링 머신의 Digi-Key 부품 번호는 1932-1000-ND(제조업체 제품 번호 OM1002. Digi-Key 미국 전용, 한국에서는 구매 불가)입니다. 이 머신은 초보자를 위한 개발 보드 몇 가지와 공구 몇 가지가 옵션으로 딸려오며, 문제 해결을 위해 많은 지원이 이뤄지고 있습니다.
PCB 밀링이 처음이라, 아두이노와 연동되는 간단한 오디오 비주얼라이저를 만들기로 하였습니다. 보드를 밀링할 때 몇 가지 실수가 있었으니, 아래의 제안들을 검토 해보시기 바랍니다.
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구리 단선을 사용하는 전선의 직접 연결을 위한 패드를 만들거나 PCB에 전선을 직접 납땜하지 않도록 하십시오.
누군가는 기술적으로 전선을 패드에 직접 납땜할 수 있겠지만, 저는 이렇게 하지 않을 것을 충고하겠습니다. 애초에 패드가 너무 작기 때문에, 납땜은 전선을 동판 표면에 강하게 결합시킬 수 없습니다. 전선이 너무 쉽게 빠져버리는 것을 종종 목격했습니다. 사실 이런 종류의 납땜에는 구리 연선을 사용하는 것이 더 낫긴 하지만, 납땜을 보다 쉽게 하기 위해 와이어 대 기판 헤더 또는 보드 대 보드 헤더를 사용하는 것을 여전히 추천합니다. -
가능한 큰 솔더 패드를 사용하고, 트레이스 폭은 조금이라도 더 넓히도록 하십시오.
얇은 트레이스가 연결된 작은 솔더 패드는 문제를 일으켰습니다. 사용한 보드의 동판 두께는 1oz이며, 흠집을 냈다거나 납땜 인두를 너무 오래 대고 있을 경우 작은 패드와 작은 트레이스는 동판이 파손되는 문제를 일으켰습니다. 폭이 좁은 트레이스는 너무 많은 열을 가하면 파손이 되거나 납땜을 하다가 흠집을 많이 내면 회로가 개방(open)이 될 수 있습니다. (일부의 사람들은 작은 인두 팁이 없을 수 있어서)인두 팁의 크기가 제한적인 경우라면 작은 패드와 트레이스는 납땜하기가 매우 어려울 수도 있습니다. -
각 부품이 어떻게 설계되었는지 확인하고 패드에의 납땜성을 미리 계획하십시오.
특정 부품은 디자인 상 납땜이 꽤나 어려울 수 있습니다. 수 핀 헤더는 바닥면보다는 윗면에서 납땜하는 것이 더 쉬우며, 이런 부품을 바닥면에서 납땜하면 정렬이 틀어질 수도 있습니다. 일종의 플라스틱 하우징 아래에 핀이 있는 다른 부품들이 스루홀 부품이라면 바닥면에서 납땜하는 것이 더 쉽습니다. 윗면에 납땜이 되는 부품들을 연결할 경우 트레이스를 위해 비아를 만들어야 할 수도 있습니다. 부품이 표면 장착형인데 표준 납땜 인두로는 패드에 닿지 않을 경우, 리플로우 패드에 솔더 페이스트를 사용해야 합니다. 납땜할 면이 여러 면이면 하나 이상의 접지면이 필요할 수 있습니다. -
배치도내 부품의 방향을 돌려서라도 보드의 한 면에만 배치하도록 하십시오.
모든 부품이 한 면에 있으면 모든 게 보다 쉬우며 장기적으로 볼 때 비용도 적게 듭니다. -
밀링 시간을 줄일 수 있도록 적절한 드릴 비트를 사용하십시오.
잘못된 공구를 몇 번 사용하다 보니 밀링 시간이 훨씬 길어졌을 뿐만 아니라 큰 드릴 비트가 더 적합한 면에 잘못된 크기를 사용해서 드릴 비트를 부러뜨리기도 했습니다. KiCad의 기본 트레이스 간격을 사용한다면, 0.005인치 PCB 밀링 비트가 트레이스에는 적합할 것입니다. 사이즈가 큰 스루홀은 1/32인치 비트가 적합할 것이며, 사이즈가 작은 스루홀은 1/64인치 비트가 필요할 것입니다. 모서리 절단(일명 외부 테두리)에는 1/16인치 비트가 재료의 낭비를 줄이고 밀링 시간을 단축하는 데 적합할 것입니다. 예를 들어, Bantam 밀링 머신의 소프트웨어는 선택한 절단할 면에 특정 비트가 적합한지를 알려줍니다. 적합하다면 빨간색 표시가 나타나지 않습니다. Start Milling을 클릭하기 전에 표시된 예상 시간을 알고 계시기 바랍니다. 한 번에 (홀, 보더 및 트레이스 등)한 면씩 하시기 바랍니다. -
PCB 측정 공구를 사서 기판의 높이를 항상 측정하십시오.
캘리퍼스로 보드를 측정하거나 규격서만 따르다 보면 간혹 밀링 작업의 마지막에 오류가 발생할 수 있습니다. PCB 측정 공구인 Digi-Key 부품 번호 1932-1004-ND, 제조업체 부품 번호 UP1007을 추천합니다. 기판을 자르기 전 기판의 두께를 측정하기 위해 Bit Breaker 메뉴를 사용해 지시를 따릅니다. 기판을 자르기 전 측정 공구를 기판으로부터 치웁니다. 이 공구는 Bantam 밀링 머신 전용이므로, 여러분의 용도에 맞는 적당한 공구를 준비하시기 바랍니다. -
양면 접착 테이프를 사용해 가이드로 기판을 단단히 고정하십시오.
기판 가이드(브래킷)는 밀링 머신이 절단할 위치를 찾는 데 도움이 되는 유용한 공구입니다. 브래킷의 위치를 찾기 위해서는 척(chuck)에 큰 절삭 공구를 체결하고 "Locate"를 클릭합니다. 접착 테이프로 기판을 베드위에 완전히 고정 시키지 못했을 경우, 절단이 시작되면 비트가 기판을 이리저리 움직일 것입니다. 스포일보드에 새 기판을 테이프로 붙이기 전에 스포일보드에 잔여물이 없이 깨끗한지 확인합니다. 로케이트 기능은 밀링 머신마다 다를 수 있습니다. -
세 번 측정하고 한 번 자르십시오.
밀링을 하기 전 패드 치수와 함께 기판 레이아웃 치수가 정확한지 반드시 확인하십시오. 아두이노 우노용 쉴드를 처음 제작할 때 잘못 측정해서 왼쪽으로 2.44mm 정도 벗어나는 바람에 전체 측면의 핀 홀이 없어지는 결과를 초래하였습니다. 밀링 머신과 기판이 무료라서 이 경우에는 새로운 기판을 절단하는 것이 비용이 적게 들었지만, 전문적인 기판은 다시 밀링을 하기에는 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. -
절단에 사용하기 전에 드릴 비트를 검사하십시오.
기판을 절단하기 전에 비트가 부러지거나 무디어지지 않았는지 확인하십시오. 부러지거나 무디어진 비트는 원하는 것보다 더 깊이 보드 안으로 들어가거나 전체 기판을 다시 절단해야 할 정도로 절단하는 주변의 모든 것을 파괴할 수 있습니다. -
기판을 절단하는 과정과 순서를 따라야 하는 단계가 있습니다.
A. 스포일보드를 장착합니다.
B. 브라켓을 부착하고 "위치 찾기(Locate)"를 하십시오.
C. 주문 제작한 크기의 기판을 사용하는 지 표준 단면/양면 기판을 사용하는 지 선택하십시오.
D. 전면, 후면, 테두리 및 드릴 구멍을 포함하는 전체 평면도를 로드하십시오
E. 양면 접착 테이프가 부착된 동판을 장착하십시오.
F. (한 면의 트레이스를 먼저 선택하여)밀링 공구를 적절한 공구로 변경한 후 위치를 찾도록 합니다. 동판이나 절단할 물체가 아닌 스포일보드 바닥면에 닿도록 하십시오.
G. Bit Breaker 메뉴를 사용하여 기판 높이를 측정하십시오.
H. 트레이스의 밀링을 시작하고 필요한 경우 비트를 변경합니다(특정 비트가 적합하지 않으면 밀링 머신이 알려줄 것입니다).
I. (해당되는 경우)트레이스의 작업이 완료된 후 권장되는 비트로 스루홀을 밀링합니다.
J. 보다 큰 공구를 사용하여 모서리 절단(테두리)을 마지막으로 밀링합니다.
양면 기판에 동일한 순서가 적용될 수 있지만, 한 면의 트레이스를 먼저 작업한 후 다른 면의 트레이스, 홀 그리고 테두리를 작업하는 것을 추천합니다. 드릴이 기판을 관통해서 드릴 구멍을 뚫지 못한다면 뒤집어서 다시 뚫을 수도 있지만, 어쨌든 해당 드릴 비트로 거의 모두 뚫었을 것이므로 장착된 동일 드릴 비트로 나머지 부분을 뚫어 내는 것이 더 수월합니다. 위의 과정은 Bantam 데스크톱 밀링 머신을 사용한 저자의 경험에 따른 것입니다. -
장착한 동판과 스포일보드가 깨끗한지 확인하십시오.
스포일보드 또는 동판이 깨끗하지 않고 위에 무언가 있으면 높이가 부정확하게 측정되어 밀링 시 오류가 발생합니다. 머신을 사용한 후 매번 진공청소하십시오. -
Bantam 소프트웨어는 슬롯 가공을 위한 Opcode를 처리할 수 없습니다.
KiCad의 타원 홀을 사용하면 .drl 파일을 Bantam 밀링 소프트웨어에 로딩 시 오류가 발생합니다. 밀링 머신이 기판을 절단하지 못해서 스크린에 오류 메세지를 띄울 것입니다. 해당 스루홀 지름의 절반을 약간 넘게 같은 축으로 홀을 겹쳐 동일한 드릴로 절단하는 방법으로 타원 홀을 가공할 수는 있습니다.
영문 원본: PCB Milling Tips