실상 많은 개발자들은 제품개발시 Artwork의 중요성을 인지하지 못하는 경우가 많습니다. 제품이 작동만 되면 된다는 생각을 가지고 개발에 임하는 개발자도 많습니다. 그러나 제품개발시 치밀하게 Artwork를  하지 못하고 시간에 쫓겨서 개발하게 된다면 차후에 제품의 성능에 문제가 될수가 있습니다. 특히 고주파나 고전류 회로, 또는 아날로그 회로의 경우 매우 민감하므로 주의가 요구됩니다.아래에 기술한 내용은 필자가 몸소체험한 내용과 학습한 내용을 정리한 것입니다

용어 설명
 시작하기 전에 초보자를 위해서 간단한 용어설명을 하겠습니다.

필자 개인적으로 가장 중요시하는 사항이다. 그래서 이글의 앞부분에 특별히 큰제목으로 다루었다. 부품의 배치를 효율적으로 하였을 경우, 필자는 현재 진행중인 Artwork를 70%정도는 휼륭하게 진행했다고 생각한다. 즉 이것을 어떻게 하냐에 따라서 Artwork의 완성도가 결정이 되며, 설계자의 완숙도가 드러나게 된다. 만일 이작업을 비효율적으로 하였을 경우에는 아예 작업을 진행하지 말고 푹 잠이나 잔후에 새로 시작하는 것이 생산적이고 시간도 절약될 것이다. 부품의 배치는 우선 회로도상의 신호의 흐름을 따라서 부품들을 배치하는 것이 기본이다. 또한 전체적으로 Soldering 방향을 결정한 후에 Soldering이 시작되는 쪽은 형상이 작은 부품을 그리고 형상이 큰 부품들은 뒤쪽에 배치하면 작업시 생산성이 높아진다.그리고 기계설계자돠 충분하게 협의를 거쳐서 시작할 것이며, 특히 콘넥터는 되도록 외곽에 설치하는 것이 기본이다. 그리고 최대한 Pattern들이 단거리로 연결이 될수 있도록 설계하며, 이 부분은 많이 해보면 감으로 느낄수가 있다. 그리고 사용전원이 여러 가지인 경우에는 같은 전원끼리 모아서 배치해야하며, Digital과 Analog회로가 혼용된 회로는 꼭 이들을 분리하여 배치한다. 또한 고압부와 저압부도 분리하여 배치해야 하며, 온도가 높아지는 부위와 Analog Signal을 처리하는 회로등은 충분히 이격시켜서 열에의한 영향을 없애야 한다. 또한 양산후 수리시를 고려해서 배치해야 하며, 차후에 회로가 보강되어질 부분을 예측하여 여분의 공간을 확보해서 배치해야 한다. 또한 요즘은 자동 설비의 발전으로 PCB 조립도 자동화가 급진전되고 있고 우리나라 역시 이러한 자동화가 일반적인 상황이다. 그러므로 Outo Mount를 충분히 고려한 배치가 필요하다.  

a.제품 최종 사이즈를 결정한다. -
이 사이즈에 따라서 단면,양면,멀티로 작업을 진행할지를 결정하게 된다. 한편 제품개발시 단면개발이  가장 양산단가를 낮출수가 있다. 그러나 단면의 경우 제품의 사이즈가 커지고 패턴 완성도가 떨어지므로 효율적이지 못하다.  양면의 경우 회로에 입각한 효율적인 패턴 형성이 용이하나 멀티에 비해서 집적도가 떨어지고 제품의 형상이 커져서 양산시 단가가 높다는 단점이 있다. 멀티의 경우에는 적극 추천하는 방법이다. 우선 제품의 사이즈를 극소화 시킬수 있어서 PCB형상을 작게 만듦으로서 원천적인 단가하락이 가능하다. 또한 PCB가 작아짐으로서 제품외장박스의 기구부 극소화가 가능하므로 양산단가를 낮출수가 있다. 또한 전원부와 그라운드부가 가상 무한평면과 같은 분위기를 조성함으로서 노이즈대책에 용이 하다는 장점도 갖추고 있다. 많은 개발자들이 멀티개발을 하면 단가가 높아진다고 생각하는 분들이 많은데 절대로 그렇지가 않다. 왜냐하면 PCB자체가 작아지고 멀티로 개발시 거의 대부부의 부품을 SMD 제룸으로 개발하기 때문에 제품의 사이즈를 양면의 절반으로 줄어들며 제품양산시 SMT Machine을 사용하게 됨으로서 수조립시와는 양산단가가 비교않될 정도로 떨어지게 되며 PCB조립을 전문외주업체에 아웃소싱하게 됨으로서 제품의 품질이 향상된다.. 또한 제품의 재연성이 높아지는 생산성 극대화를 꾀할수가 있다.

b.사용부품의 Packing을 결정한다. -
이것은 단면(양면)인지 또는 멀티로 개발할 것인지에 따라서 좌우될 소지가 많다. 대개 단(양)면시에는 제품의 크기를 고려하지 않해도 되는 경우가 대부분이거나, 개발업체가 아직 고밀도 실장의 기술을 습득치 못한 낙후된 기술  업체인 경우일 것이다.  필자는 SMD Type 제품을 추천하는 바이다. 왜냐하면 Dip Type제품에 비해서 단가가 싸고 형상이 극히 작다는데 있다. 다만 Dip Type의 경우에 소량구매가 용이하다는 장점이 있다. 반면에 SMD제품의 경우에는 소량구매가 어렵고 대개가 롤단위로 3000개에서 5000개로 대량구매를 해야한다는 점이다. 그러나 미래의 전자산업에서 살아남기위해서 제룸의 소형화와 PCB의 극소화기술, 대량생산을 통한 양산단가의 낮춤, 노이즈내성이 강한 제품개발등이 요구될 것이며, 이에따라서 현재 Dip Tyoe제품의 단종의 길을 급속하게 걷고 있다. 그러므로 Dip Type을 이용한 제품생산은 날로 높은 양산 단가를 요구할 것으로 예상된다.

c.회로에 입각한 Artwork구현계획을 세운다. -
회로의 흐름에 따라서 Artwork을 진해하는 것이 원칙이다. 회로는 하나의 강으로 생각하면  좋다고 생각한다. 강이 형성되기 위해서는 강의 원천인 발원지가 존재하며 이곳은 강의 원천이다. 또한 이 작은 발원지에세 시작한 물은 계속적으로 모이고 흘러서 작은 하천을 형성하고 결국은 강을 이루게 된다. 이때 살아 숨쉬는 강이 되기 위해서 물고기, 조류, 플랑크톤, 햇볕, 바람등의 많은 요소들이 협력하여 살아 숨쉬는 강이 생성된다. 즉 발원지는 전자제품의 소스인 전원부나 신호 발생부가 된다. 그리고 많고 작은 회로들을 걸쳐서 특정 펑션을 구현하며, 강에서 조류의 정화작용과 같이 회로에도 필터부가 존재하게 되며 최종적으로 강의 물을 이용해서 수력발전을하듯이 전자제품도 이 발생된 신호를 이용해 특정 최종 펑션을 구현하게 된다.  한마디로 회로는 강이며 Artwork역시 물으 흐름처럼 해야한다는 것이다. 너무 급하게 꺽여 서도 않되며, 물이 흐르는 통로가 너무 작아서도 커서도 안되는 것이다. 또한 강의 경우 강의 넓이와 함께 깊이도 중요하듯이 전자회로에서도 패턴의 폭과함께 패턴의 두께도 아주 중요하다. 패턴의 굵기를 1/2온스로 할 것인지, 1온스로 할 것인지 2온스로 할 것인지를 회로에 맞게 설계해야 한다. 참고로 파워회로의 경우에 회로를 충분히 고려시 사이즈가 커지는 경향이 있는데 이때 패턴을 2온스화 함으로서 작은 형상으로 고신뢰성을 가진 제품을 용이하게 개발할수가 있다.  *참고로 PCB원판의 패턴부께를 알아보기로 하자. 이를 잘 이해하지 못하는 개발자들이 많은데 1온스락 하는 것은 PCB원판  (1야드*1야드)에 동 1온스를 입혔기에 이렇게 부르는 것이다. 참고로 온스는 무게 단위라는 점을 상기바란다.  *^^*

d.회로의 특성에 맞는 패턴구성을 계획한다. -
회로도를 토대로 회로특성에 맞는 패턴의 굵기를 정하고, 주의해야 할부분을 따로 정리한다.  이런 세심한 개발계획은 제품의 완성도를 높여주며, 디버깅 시간을 최소화시키고 개발계획 스케줄에 맞게 일을 진행시켜주는 기초가 된다. 그러므로 초기투자한 시간으로 효율적인 개발이 이루어져 결국은 시간을 버는 좋은 결과를 유도한다.  본인의 경험에 따르면 초기 개발계획을 세밀하게 세우지 못하고, 주먹구구식으로 시작해서  결국은 아트웍을 처음부터 새롭게 재시작하는 경우도 많이 보아왔다. 이것은 결국 시간을 헛되게 허비함으로서 제품개발 시간을 길게 하는 원인이 된다.  아무리 회로설계가 잘되어있으면 무었하겠는가? 회로설계와 번듯이는 아이디어만이 개발능력인 것은 아니다. 어느 개발자들은 회로설계능력만 갖추고 있으면 휼륭한 개발자라고 생각하시는 분들이 있다. 그러나 그 아이디어와 완벽한 회로를 가지고 제품의 완성도를 높이는 일도 무척 중요하다는 점을 잊지 말아야한다. 패턴의 굵기는 그 회로부위의 동작주파수와 비례하여 넓혀주고, 전류와도 비례적으로 설계해야 한다. 자세한 내용은 본론에 들어가서 서술하겠다.

설계자들에 따라서 많은 이견이 많은 것이 분명하다. 하지만 본인은 아래와 같은 원칙에 따라서 제품을 개발하고 있다. (단 제품사용 원판은 1/2온스를 타겟으로 잡았을 때이다.)  전류 1A당 패턴 굵기는 1mm를 확보한다. - 40mil 굵기 전압 1v당 0.005 ~ 0.007 mm 굵기를 확보한다. - 500v의 경우 2.5mm에서 3.5mm정도의 굴기를 확보할 것. 위에 언급한 내용은 원칙적인 내용이므로 공간이 허용된다면 고주파 부분이나 고전류 부위는 되도록 굵은 패턴을 확보하는 것이  바람직하다. 왜냐하면 임피던스 정합문제 때문이다. 신호 전송회로는 등가적으로 분포상수회로로 볼수가 있다. 이때 전송로 상의 임피던스는 신호원측과 부하측, 그리고 전송로 특성임피던스로 나누어진다. 이 세가지중 한가지라도 같지가 않을 때 문제가 된다. 이상적인 신호 전송선로는 세가지 임피던스가 같은 임피던스 정합이 형성되어서 신호원에서 보낸 신호가 부하측에 100% 모두 전송되어 소비되어진다. 그러나 실제 회로는 완벽한 임피던스 정합이란 존재하지 않는다. 즉 보내지는 신호가 모두 부하측에 흑수되지 않고 일부 돌아오게 되는 것이다. 그러므로 패턴의 굵기와 형상은 직접적으로 임피던스 정합과 관련이 되므로 매우 중요하다. 여기에서 손쉽게 전송선로의 실효저항이나 인덕턴스를 감소기킬수 있는 방법은 그라운드를 최대한 굵고 넓게 확보하면 된다.

그라운드는 최대한 굵고 넓게 확보한다. 그라운드는 패루프를 형성해서는 안된다. - 많은 개발자들이 실수하고 있는 중요한 부분이다. 원래 폐루프는 크면 클수록 안테나 역할을  충실하게 수행하게 된다. 즉 필요없는 공중의 방사노이즈를 적극적으로 받아들이는 악영향을 끼친다. 그라운드는 굵고 넓게 구성하는 것을 원칙으로 하되 폐루프는 절대로 피해야 한다.  멀티 PCB의 내층과 같이 그라운드패턴과 양전원 측의패턴의 패턴을 평행하게 일치시키면 무한원판과 같은 효과를 줌으로서 노이즈를  능동적으로 차단할수가 있다. 양면기판의 경우에도 콤퍼넌트면엔 그라운드를 솔더면에는 전원부를 폴리건처리하는 것이  노이즈대책에 용이하다. 이때 노이즈가 다량으로 발생되는 부위의 경우 그라운드를 특히 강화하여 처리해야 한다.  노이즈가 심하게 발생하는 스위칭부등은 가능하다면 펄스트랜스나 포토 커플러를 이용하여 절연함으로서 노이즈의 유입을 원천적으로  회로적인 테크닉에 의해 제거함이 좋다.  적극적이고 근본적인 노이즈 대책수립을 권하고 싶다. 많은 개발자들은 회로 설계시에 노이즈 대책을 충분히 고려하지 못하고서, 양산후에 나중에 문제가 생겨서 주먹구구식으로 해결하는 경향이 있다.  이러한 소극적인 노이즈 대책은 개발자의 고달푼 노동시간을 요구할따름이다.

Noise가 방생하는 부분은 전압과 전류가 변화하는 부분, 즉 dv/dt 와 di/dt가 발생하는 부분이다.또한 회로으 특성상 이러한 부분이 없을수는 없는 것이다. 즉 노이즈는 필연적으로 발생하는 것이라고 생각하면 된다. 그러므로 어떻게 하면 노이즈에 영향이 없고 노이즈를 줄일수 있는 Artwork를 할수 있을까? 이에 대한 답은 노이즈를 없애는 Artwork란 존재하지 않는 다는 것이다. 다만 줄이거나, 회로에 영향을 줄인다는 점을 할 수 있을 뿐이다. Noise대책은 80%이상이 회로설계 단계에서 결정이 된다는 점을 명심하기 바란다. 그외에 20%정도가 제품화 단계에서 결정된다고 생각하면 된다. 그러면 Artwork시 Noise 방지책에 대해서 기술한다. 부품 실장 밀도를 60%이하로 한다. 그리고 패턴의 길이를 최대한 짧게 줄여서 Inductance Impedance를 최대한 줄인다. 또한 되도록 다층기판을 채택해서 개발하도록 한다. 다층기판은 기본적으로 노이즈 대책이 되어있다고 보면된다. 왜냐하면 GND와 Vcc가 매우 넓게 내층에 깔려 있기 때문이다. 또한 GND는 신호의 궤환선으로 사용되므로 최대한 넓고 짧게 함으로서 Pattern Impedance를 줄인다. 또한 다른 패턴들도 최대한 굵고 짧게 함으로서 Inductance를 줄임으로서 근본적으로 Noise가 적게 발생하도록 설계한다. 또한 동종의 신호는 근접시켜서 배선한다. 즉 Address Line은 Address Line끼리 등등.... 또한 Digital부와 Analog부는 구분하여 실장 배선한다. 또한 대개 Digital 회로에서 발생한 Noise는 Analog 회로에 매우 큰 영향을 주므로 Analog부의 전원은 독립 전원으로 사용함이 좋다. 또한 GND와 Vcc는 서로 형상이 비슷하게 평행으로 곂쳐져 있는 것이 좋다. 또한 공통 임피던스는 최대한 줄인다. 그리고 전원 패턴사이에 고주파 특성이 좋은 콘덴서를 기판에 최대한 밀착시켜서 장착한다.  그리고 회로에 이상이 없다면 Digital부의 부품을 필요이상의 고속으로 사용하지 말라는 것이다. 어떤 개발자는 무조건 속도가 빠른 부품을 사용해 놓고는 가슴이 뿌듯해서 혼자좋아하는 사람들도 있다. 이 얼마나 바보스런 일인가? 화를 자초해서 부르고 있으니.... 참고로 로직 소자의 속도관계를 적어본다.  CMOS(4000 Series) < C CMOS < Standard TTL < HC CMOS < LS TTL < ALS TTL < S TTL < F TTL < F TTL < AC CMOS < AS TTL 순이므로 으를 참고로 해서 제품을 선정하고 양산시에도 이를 지킬 것을 권장해야 할 것이다. 또한 고주파를 사용하는 신호선의 경우에는  그라운드를 친구로 만들어서 동행시켜서 길을 떠나보내면 노이즈가 다른 신호선에 영향을 적게준다. 그리고 패턴은 최대한 예각으로 배선하면 노이즈를 줄일수가 있다. 아까도 언급했듯이 노이즈는 변화하는 곳에서 발생한다. 고속 로직부나 클럭부, Reset 신호선등은 서로 격리시킨다. 아참 아날로그와 디지털 전원이 같을 경우에는 그라운드를 서로 다르게 포선한후에 나중에 한곳에서 짧게 묶어준다.