레이어의 구성과 용도
PCB 문서는 그림 한 장이 아니다. 같은 자리를 여러 장이 서로 다른 목적으로 그린 것이 겹쳐 있다. 그 한 장 한 장이 레이어다.
레이어는 도형이 배치되는 평면이고, 평면마다 그 도형을 읽어 갈 공정이 정해져 있다.
1. 레이어 구분의 목적
섹션 제목: “1. 레이어 구분의 목적”보드 한 장을 만드는 데는 서로 다른 공정이 여럿 들어간다. 동박을 남기는 공정, 잉크를 덮는 공정, 스텐실을 뚫는 공정, 글자를 인쇄하는 공정이 각각 다른 기계에서 돈다.
공정마다 필요한 그림이 다르다. 그러므로 설계 문서는 공정 수만큼의 그림을 갖고 있어야 하고, 그것을 겹쳐 두는 방식이 레이어다.
| 레이어가 하는 일 | 없으면 |
|---|---|
| 공정별로 그림을 갈라 둔다 | 무엇을 어느 기계에 줄지 사람이 골라내야 한다 |
| 같은 자리의 서로 다른 의미를 구분한다 | 구리와 잉크와 글자가 한 그림에 섞인다 |
| 보고 그릴 대상을 좁힌다 | 4층 보드에서 지금 그리는 층을 알 수 없다 |
| 검사의 단위가 된다 | “이 층에서 간격 위반(violation)” 이라고 말할 수 없다 |
2. 레이어의 네 갈래
섹션 제목: “2. 레이어의 네 갈래”
| 갈래 | 무엇인가 | 파일로 나가는가 |
|---|---|---|
| 구리 | 전기가 지나는 도체 — 배선(routing)·패드(pad)·동판(copper pour) | 나간다 |
| 제조 보조 | 도체가 아니지만 공정을 지시한다 — 마스크·페이스트·실크(silkscreen)·접착 | 나간다 |
| 문서·기구 | 사람과 기구를 위한 것 — 외곽(board outline)·치수·조립도·점유 영역 | 나간다(일부는 도면으로) |
| 화면 전용 | 편집기가 보여 주는 것 — 넷 이름·격자(grid)·선택 표시 | 나가지 않는다 |
네 번째 갈래를 따로 세는 것이 중요하다. 편집기의 레이어 목록에는 파일이 되지 않는 항목이 함께 있고, 그것을 제조 레이어와 같은 것으로 다루면 출력 설정에서 혼란이 생긴다.
3. 구리 레이어
섹션 제목: “3. 구리 레이어”전기가 지나는 층이다. 앞면·내층(inner layer)·뒷면으로 나뉘고 순서가 곧 물리적 위치다.
| 위치 | 이름의 예 | 쓰임 |
|---|---|---|
| 앞면 | CU_FR | 부품이 배치되고 배선이 지난다 |
| 내층 | CU_IN1 · CU_IN2 … | 배선 또는 전원·접지 동판 |
| 뒷면 | CU_BK | 배선 · 뒷면 실장 |
3.1 구리 레이어에도 종류가 있다
섹션 제목: “3.1 구리 레이어에도 종류가 있다”같은 구리라도 그 층을 무엇으로 쓸 것인지를 선언해 둔다. 이 선언은 배선 도구와 검사와 출력이 함께 읽는다.
| 종류 | 뜻 |
|---|---|
| 신호 | 배선이 지나는 층 |
| 전원 · 접지면(ground plane) | 층 전체가 하나의 동판 |
| 혼합 | 동판 위에 배선이 함께 있는 층 |
전원면으로 선언한 층을 음화(negative)로 다루는 방식도 있다. 그리는 것이 구리가 아니라 구리를 걷어 낼 자리가 되는 방식이다. 그리는 양이 크게 줄어 큰 보드에서 유리하지만, 화면에 보이는 그림과 실제 구리가 반대라 해석할 때 주의가 필요하다.
3.2 순서가 곧 위치다
섹션 제목: “3.2 순서가 곧 위치다”구리 레이어의 번호 순서는 임의로 정한 것이 아니다. 앞면에서 뒷면으로 내려가는 물리적 차례이며, 그래서 다음이 성립한다.
- 비아(via)의 층 범위를 “어느 층에서 어느 층까지” 로 말할 수 있다
- 배선이 어느 두 층 사이에 있는지 알 수 있다 — 리턴 경로(return path)를 따질 근거다
- 층 수가 바뀌면 내층의 번호가 바뀐다
마지막 항목이 실무에서 걸린다. 4층에서 6층으로 늘리면 기존 CU_IN2 가 가리키던 물리적 위치가
달라진다. 층 구성은 배선을 시작하기 전에 확정해야 한다.
4. 제조 보조 레이어
섹션 제목: “4. 제조 보조 레이어”도체가 아니지만 공정에 지시를 내리는 레이어들이다. 각각이 다른 기계로 간다.
| 레이어 | 무엇을 그리는가 | 어디로 가는가 |
|---|---|---|
| 솔더마스크(solder mask) | 잉크를 덮지 않을 자리 | 마스크 노광 |
| 페이스트 | 솔더 페이스트를 바를 자리 | 스텐실 가공 |
| 실크 | 인쇄할 글자와 도형 | 실크 인쇄 |
| 접착 | 접착제를 찍을 자리 | 파형 납땜 전 부품 고정 |
| 코트야드 | 부품이 차지하는 영역 | 배치 간섭 검사 |
| 조립(Fab) | 부품의 외형·극성(polarity)·조립 지시 | 조립 도면 |
| 외곽 | 보드의 바깥 모양 | 재단·라우팅 |
| 치수 | 치수선과 주석 | 제조 도면 |
| 여백 | 외곽에서 안쪽으로 남길 거리 | 배치·배선 제한 |
4.1 마스크와 페이스트는 다른 것이다
섹션 제목: “4.1 마스크와 페이스트는 다른 것이다”
이름이 비슷해 자주 섞이지만 가는 곳이 다르다.
| 솔더마스크 | 페이스트 | |
|---|---|---|
| 목적 | 납이 붙지 않게 덮는다 | 납을 바를 자리를 뚫는다 |
| 결과물 | 보드 위의 잉크 층 | 금속 스텐실 — 보드에 남지 않는다 |
| 패드와의 크기 | 패드보다 크게 연다 | 패드보다 작게, 큰 패드는 나눈다 |
| 통과 부품 | 뚫는다 | 없다 — 삽입 부품에는 페이스트가 없다 |
크기가 다른 이유가 각각 있다.
- 솔더마스크를 크게 여는 이유 — 잉크가 패드 위로 조금 올라오면 납이 퍼지지 못한다. 제조 공차(tolerance)만큼 여유를 준다
- 페이스트를 작게 여는 이유 — 페이스트가 패드를 넘치면 인접 패드와 이어진다. 큰 패드를 여러 조각으로 나누는 것도 같은 이유이며, 부품이 페이스트에 떠오르는 것을 막는다
4.2 한 자리를 여러 레이어가 그린다
섹션 제목: “4.2 한 자리를 여러 레이어가 그린다”
패드 하나에도 레이어 넷이 관여한다 — 구리로 패드를 만들고, 마스크로 그 자리를 열고, 페이스트로 납을 바르고, 실크로 그 옆에 이름을 쓴다.
그래서 패드를 옮기면 넷이 함께 움직여야 한다. 풋프린트(footprint)가 이 관계를 한 덩어리로 들고 있는 이유가 이것이다. 레이어별로 따로 그리면 하나를 옮길 때 나머지가 남는다.
5. 문서·기구 레이어
섹션 제목: “5. 문서·기구 레이어”보드를 만들지는 않지만 보드를 다루는 데 필요한 정보가 담긴다.
| 무엇 | 예 |
|---|---|
| 보드 외곽 | 재단선 · 내부 개구 · 모서리 반경 |
| 기구 정보 | 체결 홀 · 높이 제한 · 케이스 간섭 영역 |
| 치수와 주석 | 치수선 · 공차 · 재질 지시 |
| 제한 영역 | 배선 금지 · 부품 금지 · 동판 금지 |
| 사용자 레이어 | 조직이 정하는 용도 — 검사 지점 · 개정 표기 등 |
제한 영역은 도체가 아니라 규칙이다. 그림이 그려질 뿐 아무것도 제조되지 않고, 검사 도구가 그것을 읽어 위반을 보고한다. 그러므로 이 레이어의 도형은 정확한 경계로 그려야 한다.
6. 화면 전용 레이어
섹션 제목: “6. 화면 전용 레이어”편집기가 화면을 구성하려고 두는 항목들이다.
- 넷 이름 표시 — 구리 층마다 하나씩
- 비아·패드·동판을 켜고 끄는 표시 스위치
- ratsnest · 검사 표식 · 선택 강조 · 커서 · 격자
이것들은 파일이 되지 않는다. 레이어 목록에 함께 나오는 이유는 가시성을 켜고 끄는 단위가 같기 때문이지, 제조 대상이어서가 아니다.
7. 레이어가 갖는 속성
섹션 제목: “7. 레이어가 갖는 속성”레이어 하나는 그림을 담는 그릇이면서 그 자체로 속성 묶음이다.
| 속성 | 쓰임 |
|---|---|
| 정식 이름 | 파일과 교환에서 쓰는 이름. 바뀌면 안 된다 |
| 사용자 이름 | 사람이 붙이는 이름 — CU_IN1 을 “GND 면” 으로 |
| 종류 | 신호 · 전원면(power plane) · 혼합 등 (§3.1) |
| 가시성 | 지금 화면에 보이는가 |
| 색 | 구분을 위한 표시. 제조와 무관하다 |
| 순서 | 겹쳤을 때 무엇이 위에 그려지는가 |
| 반대면 짝 | 앞면 레이어의 뒷면 짝 — 부품을 뒤집을 때 쓴다 |
| 활성 여부 | 지금 그리면 어느 층에 배치되는가 |
활성 레이어가 실무에서 가장 자주 실수를 만든다. 배선을 시작하기 전에 활성 층을 확인하지 않으면 의도한 층에 배치되지 않고, 그 트랙(track)은 화면상 정상으로 보인다. 색으로 구분되지만 화면을 확대해 보고 있으면 눈에 띄지 않는다.
8. ImEDA 에서의 레이어
섹션 제목: “8. ImEDA 에서의 레이어”| 축 | 내용 |
|---|---|
| 구리 | 앞면·내층·뒷면. 층 수는 스택업(stackup)이 정한다(레이어와 스택업) |
| 제조 보조 | 실크 · 접착 · 페이스트 · 솔더마스크가 앞뒤 쌍으로 있다 |
| 문서·기구 | 치수 2종 · 보드 외곽 · 여백 · 코트야드 앞뒤 · 조립(Fab) 앞뒤 |
| 사용자 | 범용 그리기 레이어를 여러 장 둔다 |
| 화면 전용 | 넷 이름·패드·비아·동판·ratsnest·검사 표식 등 별도 구간 |
| 종류 선언 | 레이어마다 신호·전원·혼합 등의 종류 속성을 갖는다 |
| 반대면 짝 | 레이어가 자기 반대면 짝을 안다 |
| 편집기별 집합 | 풋프린트 편집기와 보드 편집기가 다루는 레이어 집합이 다르다 |
마지막 줄이 구조적으로 중요하다. 두 편집기는 같은 레이어 체계 위에 서 있고 다루는 집합만 다르다. 그래서 풋프린트에서 그린 패드가 보드에서 같은 레이어로 해석된다.
9. 확정 전 점검 항목
섹션 제목: “9. 확정 전 점검 항목”| 축 | 확인 |
|---|---|
| 구리 | 층 수가 스택업과 같은가 |
| 구리 | 각 층의 종류(신호·전원면)를 선언했는가 |
| 외곽 | 외곽이 한 레이어에 닫힌 도형으로 그려졌는가 |
| 마스크 | 마스크 개구가 패드보다 큰가 |
| 페이스트 | 삽입 부품에 페이스트가 들어가 있지 않은가 |
| 페이스트 | 큰 패드를 나눴는가 |
| 실크 | 실크가 패드 위를 덮지 않는가 |
| 제한 | 배선·부품 금지 영역이 정확한 경계로 그려졌는가 |
| 출력 | 파일로 낼 레이어와 화면 전용 레이어를 구분했는가 |