본고에서는 쿼드셉트의 라이브러리 구조와 관리 환경에 대해 서술하고자 한다. 쿼드셉트와 같은 전자 캐드(ECAD) 프로그램을 이용하여 회로도 설계와 PCB 아트워크를 하려면 필수적으로 각 회로 부품에 대한 라이브러리 파일이 필요하다. 라이브러리 파일은 일반적으로 회로도 용 Symbol(심볼)과 아트워크 용 Footprint(풋 프린트)의 조합으로 생성되는데, 정확하고 쉬운 생성 과정과 효율적인 관리가 무엇보다 중요하다. 지금부터 쿼드셉트의 라이브러리 구조 및 관리 환경에 대해 알아보자.

쿼드셉트의 라이브러리

쿼드셉트는 커뮤니티(무료) 버전과 프로페셔널(유료) 버전에 관계 없이 약 250,000개의 라이브러리 파일을 무료로 제공하고 있다. 라이브러리 파일들은 제조사, 부품의 종류, Pin수 이렇게 세 가지 기준으로 분류되어 있으며, 원하는 라이브러리를 분류된 카테고리 내에서 직접 찾거나 키워드로 검색하여 찾을 수 있도록 환경이 구성되어 있다. 각각의 라이브러리 파일 안에는 로옴(Rohm)이나 디지키(Digikey) 또는 칩원스톱(Chip1Stop)의 Part number를 가지고 있는데, 라이브러리 파일이 가지고 있는 Part number로 3사(로옴, 디지키, 칩원스톱)의 홈페이지와 실시간 연동이 되어 있어 부품의 단종 여부나 실시간 가격, MOQ(최소 구매 수량)정보 그리고 Data sheet 정보 등을 확인할 수 있다. 설계가 끝난 후에는 연동된 Part Number로 손쉽게 BOM 데이터를 작성할 수 있으며 이때, BOM에 작성된 부품에 대해 연결된 Part Number를 이용하여 원-클릭 주문도 가능하다. 

그림 1은 쿼드셉트의 라이브러리 서버 화면이다. 이 화면에서 라이브러리 파일을 회로에 직접 불러다 사용할 수 있는데, 라이브러리 파일을 선택하면 그림과 같이 아래 미리 보기 창에서 회로 심볼과 풋프린트 파일을 확인할 수 있다. 또 Chip1Stop Part Number나 Digi-key Part Number의 ⓘ 모양 아이콘을 누르면 각 서버로 접속되어 해당 부품의 속성 값들을 한번에 확인할 수 있다.

▲ 그림 1. 쿼드셉트의 라이브러리 환경

만약 원하는 부품이 없을 경우에는 직접 라이브러리를 만들어 사용할 수 있는데, 라이브러리 환경이 앞에 언급한 3사와 모두 연계되어 있어 라이브러리를 생성한 다음, 해당 부품의 정보(부품의 용량 값이나 높이 정보, Datasheet Link와 같은 속성값 등)를 3사의 서버로부터 내가 생성한 라이브러리 파일에 불러올 수 있다. 

▲ 그림 2. 쿼드셉트의 라이브러리 서버 화면

다음으로 라이브러리를 구성하고 있는 Symbol(심볼), Footprint(풋프린트), Component(컴포넌트)의 개별 환경에 대해 설명하고자 한다. 

COMPONENT

쿼드셉트의 라이브러리 구조는 그림 3과 같이 하나의 Component 단위로 구성되어 있다. Component 라는 최상위 단위 안에 Symbol과 Footprint가 서로 쌍으로 연결되어 있는 구조로, Symbol의 Pin과 Footprint의 Pad가 서로의 Pin번호로 연결된다. Component 안에 Symbol을 여러 개 담을 수도 있으며 마찬가지로 Footprint를 여러 개 담을 수도 있다. 

▲ 그림 3. 쿼드셉트의 라이브러리 구조 I

그림 4와 같이 하나의 Component 안에 Symbol이 Gate 형태로 들어갈 경우, 이는 각각의 Gate로 나눠져 Multi-Gate(Gate를 여러 개 가지고 있는) Component로 구성된다. 이런 Multi-Gate 구조의 Component는 100pin이상의 BGA나 QFP와 같이 Pin수가 많은 부품의 Symbol을 생성할 때 주로 사용된다.

▲ 그림 4. 쿼드셉트의 라이브러리 구조 II

그림 5와 같이 하나의 Component안에 Symbol 형상은 하나만 등록하고, Footprint 형상을 여러 개 등록할 수도 있다. 이 기능은 주로 같은 기능을 하는 부품이기는 하나 부품의 외형 형상이 여러 버전으로 존재할 경우, 동일한 형상의 Symbol을 하나만 등록해 놓고 각 외형의 형상 별로 Footprint를 등록하여 사용하는 방식이다. 예를 들어 동일한 기능의 IC가 있다고 가정해보자. 이 IC는 Hole에 Lead를 꽂아서 사용할 수 있는 PTH Type과 SMT 공정을 거쳐야 하는 SMD Type을 제공한다. 두 IC는 기능과 Pin map(핀 배열)은 같으나 겉으로 보여지는 외형의 형상이 다르다. 이럴 때 하나의 Component 파일 안에 IC의 Symbol 형상은 하나만 등록하고 PTH Type의 Footprint와 SMD Type의 Footprint 두 개를 등록하면 PCB에 실장 하고자 하는 Package Type을 상황에 따라 선택적으로 선택하여 사용할 수 있다. 예제 그림 5의 경우도 마찬가지이다. 저항이나 캐패시터에 대해 회로도용 Symbol은 하나만 등록한 다음, 부품 사이즈 별로 혹은 실장 Type별로 Footprint를 저장해 놓으면 원하는 형상의 Footprint를 상황에 따라 선택적으로 사용할 수 있다. 

▲ 그림 5. 쿼드셉트의 라이브러리 구조 III

SYMBOL

Symbol 환경은 처음 쿼드셉트를 접하는 사람들도 쉽게 접근할 수 있도록 매우 직관적으로 구성되어 있다.

▲ 그림 6. Symbol의 Draw Tab Menu 구성

Symbol을 만들면서 꼭 필요한 기능들이 모두 Draw Tab에 저장되어 있는데, 나열된 기능들만 가지고 Symbol 하나를 간단하게 완성할 수 있다. (이 Draw Tab의 Menu 구성은 사용자가 원하는 대로 추가/삭제 하거나 위치를 변경할 수 있는데 이 점은 Footprint 환경 역시 동일하다) 

또 Pin List(그림 7)라는 기능을 활용하면 일일이 Pin을 클릭하지 않고도 Pin Name과 Pin Number를 한번에 수정/관리할 수 있다. 이 기능은 Copy & Paste기능을 제공하고 있어 Pin List가 많은 부품의 경우 [Copy All]을 이용해 Micro office-Excel로 데이터를 가져가 Pin List를 정리하고, 정리된 내용을 [Paste All]을 이용해 다시 쿼드셉트로 붙여 넣을 수 있다.

▲ 그림 7. Symbol의 Pin List

FOOTPRINT

Footprint를 손쉽게 만들 수 있는 Wizard 환경도 구축되어 있다. 실제 부품의 Lead 폭과 길이 그리고 Pitch(Lead간 간격) 사이즈 등 형상 정보를 입력하면 IPC에서 제공하고 있는 규격에 따라 Footprint를 자동으로 만들어준다. IPC규격 외에도 사용자가 원하는 규격을 만들 수 있어 사내 규격에 따라 Wizard 환경에서 Footprint를 만들 수 있다. 현재 쿼드셉트에서는 BGA, CHIP, QFP, SOP 이렇게 네 가지 타입의 Footprint Wizard에 대해 지원하고 있다. 

▲ 그림 8. IPC 규격에 따른 Footprint Wizard

Copper의 형상을 쉽게 다룰 수 있다는 점이 쿼드셉트의 큰 장점 중 하나이다. Copper의 형상처럼 이형 Pad의 형상도 손쉽게 작업이 가능한데, Pad위에 Copper 형상을 덧대어 원하는 모양의 Pad 형상을 만들 수 있다. 이형 Pad를 만들기 위해서는 원하는 형상의 Copper를 Draw Tab에서 불러 그림 9와 같이 Pad위에 올려 놓으면 된다. 그리고 Merge기능을 이용해 두 개체를 하나의 개체로 합칠 수 있다. 개체가 합쳐 지더라도, 개체의 원점은 기존에 배치되어 있던 Pad의 원점을 그대로 따르게 된다. 

▲ 그림 9. 이형 Pad 생성

권슬아 과장, 캐드닉스