손쉽고 빠르고 간편한 시제품 제작

54-SMD 패키지를 수동으로 손쉽게 수동 납땜하는 방법을 알고 계신가요(그림 1)?

그림 1: 시제품 제작을 위해 u-blox의 ZED-F9T GNSS 모듈과 같은 표면 실장 부품을 수동 납땜하는 것은 거의 불가능합니다(이미지 출처: u-blox).

저도 잘 모릅니다.

표면 실장 제품을 다루는 것은 불가능한 일은 아니지만, 분명히 장벽이자 걸림돌이 될 수 있습니다. 다행히, 고급 납땜 기법에 대해 깊이 파고들 필요는 없습니다. 개발 기판에서 쉽고 빠르게 시제품을 제작할 수 있는 다른 방법이 있기 때문입니다.

평가 기판, 데모 기판, 평가 브레이크 기판과 같은 제품을 비롯한 개발 기판은 주요 부품을 편리한 방식으로 장착할 수 있는 부품 실장 인쇄 회로 기판입니다. 이 기판은 마이크로 컨트롤러, 센서, 푸시 버튼, 통신 모듈 또는 마이크와 같은 특정 제품을 갖추고 있어 장치의 성능을 탐색할 수 있습니다. 또한 통신과 같은 목적을 달성하기 위한 부품 조합일 수 있습니다. 이 기판의 범위는 편리한 핀아웃과 함께 중요 부품이 PCB에 실장되어 있는 간단한 설계부터 수동 부품, 커넥터, 버튼, LED, 컨버터 등 모든 필수 부품이 최대로 실장되어 있는 복잡한 설계까지 다양합니다.

이러한 개발 기판이 설계 및 실장되어 있어 바로 사용할 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 원래 장치 및 인증된 부품을 조달하고, 기판을 설계하고, 모든 것이 도달하기를 기다리는 데는 몇 주 이상이 걸릴 수 있습니다(표 1). 이와 비교하여, DigiKey가 재고를 보유하고 있는 개발 기판은 하루 만에 신속하게 시제품 제작을 시작할 수 있음을 의미합니다.

표 1: 평가/개발 기판을 처음부터 설계하는 경우와 바로 사용이 가능한 기판을 조달하는 경우의 리드 타임을 비교합니다.

54-SMD 패키지의 납땜 설계에 대한 제 이전 질문으로 다시 돌아가 보겠습니다. 이는 센티미터 수준의 정확도를 제공하는 소형 장치인 u-blox의 ZED-F9T GNSS 모듈에 대한 제 연구에서 시작되었습니다.  저는 규격서에서 54개 핀아웃을 분석하고, MyLists에서 BOM을 구성하고, DKRed PCB를 구축한 후 모든 것이 도착하기를 기다리는 데 상당한 시간을 소비할 수도 있습니다. 또는 Sparkfun의 ZED-F9T 브레이크아웃 기판(그림 2)을 구매하여 즉시 작업을 시작할 수도 있습니다. 이를 통해 저는 장치로 처음부터 시작하는 것보다 훨씬 빠르게 개념 증명 작업을 시작할 수 있습니다.

그림 2: Sparkfun ZED-F9T GNSS 타이밍 브레이크아웃 기판을 사용하면 u-blox ZED-F9T GNSS 모듈을 신속하게 평가할 수 있습니다(이미지 출처: Sparkfun).

u-blox 모듈이 탑재된 Sparkfun 제품은 개발 기판을 장치 제조업체가 직접 제작할 수도 있고, 제3 업체가 생산할 수도 있다는 또 하나의 중요한 점을 보여줍니다. STM32 마이크로 컨트롤러를 생산하는 제조업체(예: STMicroelectronics)는 비용 효과적이고 단순한 옵션(예: Nucleo 기판)부터 더 복잡하고 포괄적인 평가 기판에 이르기까지 폭넓은 개발 기판 포트폴리오를 보유하고 있습니다. 여기에서 ST의 STM32 시제품 제작 하드웨어 옵션의 다양한 유형에 대해 자세히 알아보세요.

Adafruit, Sparkfun, Seeed, MikroElektronika, DFRobot과 같은 제3 업체는 엔지니어와 설계자가 신속하게 시작할 수 있도록 사용하기 쉽게 설계된 여러 혁신적 개발 기판을 제공하며, 시작하는 데 도움이 되는 예제 프로젝트, 연결 안내서, 코드가 함께 제공됩니다.

개발 기판의 필수 요소

표 2에는 일부 개발 기판 예와 해당 특징이 나열되어 있습니다.

표 2: 일부 개발 기판 및 해당 주요 특징을 간략하게 설명합니다.

플랫폼 필수 요소

표 3에는 설계자가 프로젝트에 사용할 수 있는, 널리 사용되는 세 개의 개발 기판이 설명되어 있습니다.

표 3: 널리 사용되는 개발 기판 플랫폼.

개발 기판은 가격, 목적, 견고성, 의도가 다양할 수 있습니다. 전문 엔지니어들은 개발 기판을 활용해 빠른 전환이 가능한 개념 증명(그림 3)을 지원할 수 있으며, 브레이크아웃 기판 단계에서 최종 설계에 이르는 장치 개발 과정에도 도움이 될 수 있습니다. 학생, 애호가, 메이커들은 개발 기판의 뛰어난 접근성과 합리적인 가격을 높이 평가할 것이며, 이를 자신의 설계에도 통합할 수 있습니다.

그림 3: 여기에 표시된 Seeed의 ETA9740 배터리 충전기 평가 기판과 같은 평가/개발 기판을 사용하면 상당한 설계 시간을 절약할 수 있습니다(이미지 출처: Seeed 이미지로 작성자가 생성함).

결론

캡스톤 프로젝트에 도전하는 학생이든 개념을 검증하는 R&D 엔지니어든, 개발 기판만큼 뛰어난 접근성과 효율성을 제공하는 도구는 거의 없습니다. 이러한 기판은 신속한 시제품 제작을 단순화해 아이디어를 실제로 신속하게 구현하고, 거친 스케치에서 전문적인 수준의 솔루션으로 매끄럽게 전환할 수 있도록 도와줍니다.