패드의 구조

패드(pad)는 부품의 단자가 보드에 붙는 자리다. 화면에는 도형 하나로 보이지만, 실제로는 여러 층에 걸친 도형과 드릴 홀(drill hole)과 개구가 한 축에 모인 묶음이다.

패드는 층 하나의 도형이 아니라, 한 자리에 대한 여러 층의 약속이다.

1. 패드가 갖는 것

항목	무엇인가
구리 형상	층마다 정해지는 도형 — 모양과 크기
드릴 홀	지름과 모양. 없으면 SMD 다
마스크 개구	솔더마스크(solder mask)를 열 자리
페이스트 개구	스텐실을 뚫을 자리
번호	심볼(symbol)의 핀 번호와 맞물리는 유일한 키
넷	이 패드가 속한 전기적 연결
종류	도금 홀(plated hole) · 표면 실장(surface mount) · 커넥터 · 비도금
용도 속성	BGA · 테스트포인트 · 기준점 · 방열 등
기준점과 오프셋	홀 중심에서 구리가 얼마나 어긋나 있는가

앞의 넷이 서로 다른 레이어에 그려진다. 그래서 패드를 옮기면 넷이 함께 움직여야 하고, 이 묶음을 한 덩어리로 들고 있는 것이 풋프린트다.

패드는 페이스트·솔더마스크·앞면 구리·기판과 홀·뒷면 구리가 한 축에 겹친 묶음이다

층을 분리해 보면 세 가지가 드러난다.

크기가 층마다 다르다 — 마스크 개구가 가장 크고, 구리 랜드가 그다음이고, 페이스트가 가장 작다. 같은 크기로 그리면 안 되는 이유는 마스크·페이스트·드릴 홀에서 다룬다
홀은 하나이고 랜드는 층마다 있다 — 홀은 축이고, 그 축이 지나는 각 층에 랜드가 형성된다
페이스트는 바깥 면에만 있다 — 내층(inner layer)에는 페이스트도 마스크도 없다

이 축이 어긋나면 패드가 깨진다. 홀이 랜드 가운데를 벗어나면 링이 얇아지고, 마스크가 랜드를 덮으면 납이 붙지 않는다. 패드 설계의 대부분은 이 축을 유지하는 일이다.

패드스택은 모든 층이 같은 한 벌·앞과 내부와 뒤 셋·층마다 따로 세 가지로 정할 수 있다

모든 층의 랜드가 같을 필요는 없다. 그래서 패드는 층별 형상을 담는 그릇으로 되어 있고, 이것을 패드스택이라 부른다.

두 번째 방식이 실무에서 가장 쓸모가 있다. 통과 홀이 지나가는 내층에서 랜드를 줄이면 그 층에 배선을 통과시킬 여유가 생긴다. 특히 조밀한 커넥터 아래에서 그렇다.

SMD 패드는 한 면에만 있고 PTH 패드는 홀을 통해 양면과 내층에 랜드를 갖는다

네 갈래로 세분된다.

패드의 위치는 홀의 중심으로 정해지는 것이 기본이다. 그런데 구리 랜드가 그 중심에서 어긋나 있어야 하는 경우가 있다.

그래서 패드는 홀 중심에 대한 구리의 오프셋을 따로 갖는다. 이 값이 있는 패드는 회전할 때 주의해야 한다 — 회전의 중심은 홀이지 구리가 아니다.

패드 번호는 심볼의 핀 번호와 맞물리는 유일한 키다. 이름도 위치도 아니다.

축	내용
형상	원 · 사각 · 장원 · 사다리꼴 · 둥근 사각 · 모따기 사각 · 자유 형상 일곱
드릴 홀 모양	원형 · 장공
종류	도금 홀 · 표면 실장 · 커넥터 · 비도금
용도 속성	BGA · 기준점(전역·국부) · 테스트포인트 · 방열 · 캐스틸레이션 · 기계 · 압입
패드스택	한 벌 · 앞/내부/뒤 · 층마다 세 방식
층 질의	층을 주면 그 층에 적용되는 형상을 답한다
마스크·페이스트	앞면과 뒷면이 각각 여유·덮기·페이스트 없음을 따로 갖는다
미지정과 0	다른 사실로 구분한다 — “정하지 않았다” 와 “0 으로 정했다” 는 다르다
홀 유무	지름이 0 이면 홀이 없다(표면 실장)

마지막에서 두 번째 줄이 설계상 중요하다. 여유를 “정하지 않은” 패드는 보드의 기본값을 따르고, 0 으로 정한 패드는 여유 없음이다. 이 둘을 한 값으로 다루면 기본값을 바꿨을 때 의도하지 않은 패드까지 따라 움직인다.