민선생의 전자공방 ・ 2026. 10. 5. 10:17
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📌 예비 엔지니어를 위한 아두이노 3축 로봇 프로젝트 피지컬 코딩 실무능력 향상 프로젝트 [6/7] — 3일 · 21시간 집중 과정 전 과정 공개 1일차 (7시간) — 아두이노 기초 + 자작 아두이노 부트로더 2일차 (7시간) — PCB 설계 (Altium Designer) 3일차 (7시간) — PCB 제작 + SMD 납땜 + 3축 로봇 완성 이 글은 그 중 6번째 / 7편 입니다. |
피지컬 컴퓨팅 기본기 · 민선생의 전자공방 [피지컬 코딩 실무능력 향상 프로젝트 6/7] 🔧 내 손으로 만드는 전자회로 기판 가공 · SMD 납땜 · 조립 검사 · Rework 실습 |
1일차에서 아두이노와 자작 아두이노를 만들었고, 2일차에서 PCB를 설계했습니다. 이제 3일차입니다. 오늘은 설계한 PCB를 실제로 가공하고, SMD 부품을 납땜해서 완성된 전자회로 보드를 만드는 날입니다. 물론 제가 미리 설계해서 주문해 놓은것입니다. 실제 기판을 PCB가공기로 만들어 사용하려해도 한개당 몇시간의 가공시간과 양면기판의 경우 스루홀 가공등을 포함하면 하루를 잡아야 하고, 인터넷에 기판을 주문해도 3~5일은 걸리니. 미리 준비해 놓은것입니다.
아이디어에서 시작해 회로도를 그리고, PCB를 설계하고, 직접 기판을 가공하고, 부품을 납땜해 실제로 동작하는 전자회로를 만드는 것 — 이것이 바로 진짜 피지컬 코딩의 완성입니다.
3일차 준비물 컴퓨터, 기판 가공기, 납땜 용품 (인두기·인두 받침대·납·플럭스) 양면 PCB 원판, 서보모터, 레이저포인터, BOM 리스트 부품 회로시험기(멀티미터) — 선생님 개인 준비 |
5편에서 완성한 PCB 거버파일을 사용해 기판 가공기로 샘플 PCB를 직접 제작합니다. 기판 가공기는 거버파일과 드릴 데이터를 읽어 실제 PCB를 깎아냅니다.
① 가공 데이터 준비 Altium에서 추출한 거버파일과 드릴파일을 가공기 소프트웨어에 불러옵니다. PCB 거버 및 드릴파일 추출 시 데이터 설정값으로 가공기를 설정합니다. ② 원판 고정 양면 PCB 원판(FR4)을 가공기 테이블에 평탄하게 고정합니다. ③ 가공 실행 앞면(Top Layer) 가공 → 드릴 → 뒤집어 뒷면(Bottom Layer) 가공 순서 ⚠ 양면 정합이 중요합니다 — 앞뒤 구멍 위치가 맞아야 합니다! |
이건 시범으로 대체했습니다.
인터넷으로 PCB 주문도 함께 경험합니다! 가공기 샘플 제작과 동시에 JLCPCB, PCBway 등 업체에 거버파일 업로드 온라인 견적 확인 → 주문 → 2~5일 후 완성된 PCB 수령 체험 실제 양산 PCB 사양: FR4, 두께 T1.6, 녹색, 표면마감 HASL, 동박 1Oz |
기판이 완성되면 이제 SMD 부품을 납땜합니다. SMD 납땜은 처음에는 어렵게 느껴지지만 기본 요령을 익히면 누구나 할 수 있습니다. 핵심은 올바른 도구와 순서입니다.
⚠ 납땜 작업 전 반드시 확인하세요! • 인두기 온도: SMD 납땜 320~360°C / THD 납땜 280~320°C • 전원·RC 서보모터·레이저포인터 연결 시 극성에 주의! • 콘덴서(C)는 극성이 있습니다 — 긴 다리(+)·짧은 다리(-) 확인 • 다이오드(D)도 극성이 있습니다 — 줄무늬 쪽이 캐소드(-) • IC 방향 확인 — 1번 핀 위치를 반드시 확인하고 납땜! |
납땜할 부뭄이 작으니 이 종이 위에 올려놓고 작업하면 편리합니다.
| 순서 | 작업 | 요령 |
| ① | 플럭스 도포 | 패드 위에 플럭스를 얇게 도포해 납땜성을 높입니다 |
| ② | 한쪽 패드 예비납 | 한쪽 패드에만 납을 미리 올려놓습니다 (칩저항·콘덴서) |
| ③ | 부품 위치 고정 | 핀셋으로 부품을 잡고 예비납 쪽을 인두로 녹이며 위치 고정 |
| ④ | 반대쪽 납땜 | 반대쪽 패드에 납을 대고 인두로 납땜합니다 |
| ⑤ | 검사 | 육안 및 멀티미터로 단락·미납 확인 |
| ⑥ | Rework | 불량 발견 시 열풍기(히트건) 또는 인두로 수정 |
| 부품 납땜 순서 — 작은 것부터 큰 것 순서로! |
납땜 순서 원칙: 낮고 작은 부품 → 높고 큰 부품 ① SMD 저항·콘덴서 (R1~R3, C1~C4) — 가장 작고 낮음 ② SMD 다이오드 (D1, D2) ③ ATmega328P IC (U1) — IC 방향 1번 핀 확인 필수! ④ 레조네이터 (X1) — 16MHz 클록 공급 ⑤ 커넥터류 (J1~J5, J7) — 서보모터·전원·FTDI 연결 ⑥ 스위치 (S1, SW1) — 리셋·입력 스위치 ⑦ LED (D1, D2) 확인 및 최종 검사 |
PCB 부품 조립 및 검사 (a) 프로젝트용 양면 PCB 기판 (b) 납땜 및 검사 완료 기판
| 🔍 STEP 3 — 조립 검사 및 Rework |
납땜이 완료되면 반드시 검사를 합니다. 전원을 넣기 전에 육안 검사와 멀티미터 검사를 통해 불량을 미리 찾아야 합니다. 불량을 발견하면 Rework(재납땜)으로 수정합니다.
PCB 납땜, SMD 부품 Soldering
① 육안 검사 부품 방향·위치·납땜 상태를 눈으로 확인합니다. 확대경 사용 권장 ② 멀티미터 도통 검사 전원(VCC)과 GND 사이 저항값 측정 — 0Ω이면 단락! (납땜 브리지 의심) ③ 전원 인가 전 최종 확인 모든 커넥터 방향·극성 재확인 후 전원 공급 ④ 동작 확인 전원 인가 후 LED 점등 확인 → FTDI 연결 → 프로그램 업로드 → 서보모터 동작 확인 |
SMD 부품 납땜 및 배선
로봇 프로그램 테스트 가조립(모터 3개, 레이져포인터)
| 불량 유형 | 원인 | Rework 방법 |
| 납 브리지 | 납이 인접 패드 연결 | 인두로 납을 흡수하거나 흡납기(납빨대)로 제거 |
| 냉납 | 온도 부족·급냉 | 인두로 재가열하거나 납을 추가해 재납땜 |
| 부품 이탈 | 납 부족·충격 | 부품 재배치 후 납땜 |
| SMD 방향 오류 | 방향 미확인 | 열풍기로 부품 제거 후 올바른 방향으로 재납땜 |
| 맨하탄(일어섬) | 양쪽 납 온도 차 | 인두로 부품을 눌러 평평하게 재납땜 |
납땜 순서대로 부품을 올려놓고 작업합니다. 부품을 하나씩 확인하면서 납땜하면 실수를 줄일 수 있습니다.
| 기호 | 부품명 | 수량 | 비고 |
| R1~R3 | 저항 | 3 | SMD 2012 (0805) 규격, 값은 BOM 참조 |
| C1~C4 | 콘덴서 | 4 | C1·C2: 디커플링, C3·C4: 바이패스 — 극성 확인! |
| D1·D2 | 다이오드/LED | 2 | 방향 확인 — 줄무늬 쪽이 캐소드(-) |
| X1 | 레조네이터 | 1 | 16MHz — 방향 없음 |
| U1 | ATmega328P | 1 | 1번 핀 위치 반드시 확인! (DIP-28핀) |
| S1 | 리셋 스위치 | 1 | Through hole 부품 |
| SW1 | 입력 스위치 | 1 | D3 핀 연결 — 로봇 동작 시작 스위치 |
| J1~J3 | 서보모터 커넥터 | 3 | 3축 서보모터 연결 (3핀 커넥터) |
| J4·J5 | 전원 커넥터 | 2 | 배터리 전원 연결 — 극성 주의! |
| J7 | FTDI 커넥터 | 1 | USB FTDI UART 모듈 연결 — 프로그램 업로드용 |
오늘 배운 핵심 내용 ① 기판 가공기로 거버파일을 이용해 샘플 PCB를 직접 제작 ② SMD 납땜 순서: 작고 낮은 부품부터 → 크고 높은 부품 순 ③ 극성 있는 부품 주의: 콘덴서(+/-), 다이오드(줄무늬=캐소드), IC(1번핀) ④ 검사 순서: 육안 → 멀티미터 → 전원 인가 → 동작 확인 ⑤ 불량 유형과 Rework: 브리지(흡납기), 냉납(재가열), 방향오류(열풍기) ⑥ 인터넷 PCB 주문 체험 — 거버파일 업로드 → 2~5일 후 완성된 기판 수령! |
3일차 오전을 마치며 설계한 PCB에 부품을 직접 납땜해 완성된 전자회로 보드를 만들었습니다. 오후에는 이 보드에 프로그램을 올려 드디어 3축 로봇을 완성합니다! |
📌 다음 편 예고 — 7/7 🏁 최종편! 자작 아두이노 3축 로봇 완성! ▸ FTDI 모듈로 자작 아두이노에 프로그램 업로드하기 ▸ 배열(Array)로 3축 로봇 동작 정의하기 ▸ 로봇 구조물 조립 → 3축 로봇 완성! |
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