마스크 · 페이스트 · 드릴 홀

패드(pad)의 구리 도형은 시작일 뿐이다. 그 도형에 무엇을 얼마나 더하고 뺄 것인가가 실제 제조 결과를 정한다.

1. 솔더마스크 개구

마스크 개구는 구리 도형에서 바깥으로 여유를 준 도형이다.

1.1 개구를 크게 두는 이유

마스크 인쇄는 정합 오차를 갖는다. 개구를 패드와 똑같이 만들면, 오차만큼 밀렸을 때 마스크가 패드 한쪽을 덮는다. 덮인 자리에는 납이 붙지 않는다.

공장의 정합 능력	권하는 여유(한쪽)
±0.05 mm	0.05 mm
그보다 못한 경우	0.10 mm 이상

값은 공장이 정한다. 규격의 일반값보다 거래하는 공장의 능력치가 우선이다.

1.2 여유의 세 층위

여유는 한 곳에서만 정하지 않는다.

층위	무엇
보드 기본값	이 보드의 모든 패드에 적용
풋프린트(footprint)	그 부품의 패드에 적용
패드 하나	그 패드만

주의

“정하지 않았다” 와 “0 으로 정했다” 는 다른 사실이다. 정하지 않은 패드는 위 층위의 값을 따라가고, 0 으로 정한 패드는 여유 없음으로 고정된다. 이 둘을 같은 값으로 다루면 보드 기본값을 바꿨을 때 의도하지 않은 패드까지 함께 움직인다.

1.3 덮기(tenting)

개구를 아예 만들지 않고 마스크로 덮어 버리는 선택도 있다. 비아(via)에서 흔히 쓴다.

덮는 이유	열어 두는 이유
이물질·납이 들어가지 않는다	검사 탐침을 대야 한다
인접 도체와의 단락을 줄인다	수리·재작업이 필요하다
외관이 깔끔하다	큰 홀은 덮어도 막히지 않는다

앞뒤 면을 따로 정할 수 있어야 한다. 앞은 덮고 뒤는 여는 경우가 실재한다.

2. 페이스트 개구

페이스트 개구는 구리 도형에서 안으로 줄인 도형이다. 마스크와 반대 방향이다.

항목	내용
줄이는 값	절대값 또는 패드 크기에 대한 비율
왜 줄이는가	넘친 납이 옆 패드와 이어지는 것을 막는다
나누는 경우	넓은 패드는 여러 창으로 나눈다 — 방열 패드
내지 않는 경우	삽입 부품 · 눌러 끼우는 단자 · 나사 자리

삽입 부품에 페이스트가 들어가 있으면 스텐실에 쓸모없는 개구가 뚫리고, 그 자리에 발린 페이스트가 홀을 막는다. 출도 전에 확인할 항목이다.

3. 드릴 홀

3.1 드릴 지름과 최종 지름은 다르다

홀은 뚫은 뒤 벽을 도금한다. 그래서 완성된 홀은 뚫은 것보다 작다.

드릴 지름  −  2 × 도금 두께  =  최종 홀 지름

도금 두께는 보통 25 µm 안팎이므로 지름이 0.05 mm 남짓 줄어든다. 설계에서 지정하는 값이 어느 쪽인지 — 대개 최종 지름 — 를 공장과 맞춰 두어야 한다.

3.2 드릴 홀의 종류

축	값
모양	원형 · 장공(리드가 납작한 부품)
도금	도금 · 비도금
범위	관통 · 블라인드 · 베리드

3.3 종횡비

종횡비 = 보드 두께(또는 홀이 지나는 깊이) ÷ 드릴 지름

종횡비	판정
8 : 1 이하	표준 공정
10 : 1	관리된 공정에서 가능
그 이상	특별 공정 — 미리 협의

깊은 홀일수록 도금액이 안쪽까지 들어가지 못한다. 도금이 얇아진 홀은 열 충격에서 끊어진다. 이 값은 보드 두께에 좌우되므로 스택업(stackup)과 함께 봐야 한다 (레이어와 스택업 §5).

4. 랜드와 애뉼러 링

애뉼러 링은 홀 가장자리에서 랜드 가장자리까지 남는 고리 폭이다.

링 폭 = (랜드 지름 − 홀 지름) ÷ 2

항목	값
일반 규격의 최소 링	0.05 mm(한쪽)
실제 설계 권장	공장 능력에 따라 0.10 ~ 0.15 mm

4.1 링이 끊어진다는 것

드릴과 구리 층은 완전히 같은 자리에 정합되지 않는다. 드릴 정밀도·층간 정합·재료 신축이 겹쳐 홀이 랜드 중심에서 밀린다. 밀린 만큼 한쪽 링이 얇아지고, 다 먹으면 링이 끊긴다.

끊긴 링은 트랙(track)을 홀에서 분리한다. 전기적으로 끊어지는 것이므로 보드가 죽는다.

4.2 랜드 지름 정하기

삽입 부품의 랜드는 이렇게 잡는다.

최소 랜드 지름 = 리드 최대 지름 + 2 × 최소 링 + 가공 여유

가공 여유는 요구 등급에 따라 0.6 · 0.5 · 0.4 mm 로 낮아진다. 등급을 올리면 랜드를 줄일 수 있지만 공장 단가가 오른다.

5. 층마다 다른 랜드

홀이 지나는 모든 층에 랜드가 필요한 것은 아니다.

층	랜드가 필요한가
배선(routing)이 붙는 층	필요하다
동판(copper pour)에 이어지는 층	필요하다(연결 방식은 종류와 형상)
아무것도 잇지 않는 층	없어도 된다

세 번째를 지우면 그 층에 배선 통로가 생긴다. 조밀한 부품 아래에서 효과가 크다. 다만 §4 의 정합 문제가 남는 층에서는 지우지 않는 편이 안전하다.

6. 동판을 지나갈 때 — 안티패드

홀이 전원·접지 동판을 지나가기만 할 때는, 닿지 않도록 그 층의 동판을 둥글게 비운다. 이 빈자리를 안티패드라 한다.

값	판단
작다	절연 거리가 모자란다 — 내압에서 문제
크다	동판이 그만큼 크게 비어난다

큰 쪽의 대가가 잘 보이지 않는다. 안티패드가 촘촘하게 늘어서면 그 층의 동판이 사실상 갈라진다. 그 위를 지나던 신호의 리턴 전류가 멀리 돌아가게 되고, 그것은 배선을 봐서는 보이지 않는다. 커넥터·BGA 아래처럼 홀이 몰리는 자리에서 특히 확인해야 한다.

7. 확정 전 점검 항목

축	확인
마스크	개구가 패드보다 큰가 — 공장 정합 능력에 맞는 여유인가
마스크	앞뒤 면을 각각 의도대로 정했는가
마스크	“미지정” 과 “0” 을 구분해 두었는가
페이스트	삽입 부품에 페이스트가 들어가 있지 않은가
페이스트	넓은 패드를 나눴는가
홀	지정한 값이 최종 지름인지 드릴 지름인지 공장과 맞췄는가
홀	종횡비가 8 : 1 이내인가
링	최소 링이 공장 능력 이상인가
링	랜드 지름을 리드 최대 지름에서 계산했는가
안티패드	절연 거리를 만족하는가
안티패드	몰린 자리에서 동판이 갈라지지 않는가