배선이란?

1. 배선이 하는 일

회로도(schematic)는 무엇이 무엇과 이어지는가만 말한다. 부품 두 개의 핀이 같은 넷(net)에 속한다는 사실이 거기 적혀 있다. 그러나 기판에는 그 연결을 실제로 만드는 동박(copper)의 길이 있어야 한다. 그 길을 만드는 일이 배선이고, 만들어진 동박의 길이 트랙이다.

배선이 정하는 것
두 핀을 잇는 동박이 어느 층의 어느 경로를 지나는가
그 동박이 얼마나 넓은가
이웃한 다른 트랙과 얼마나 떨어져 있는가
층을 바꾸는 자리가 어디인가

배선은 연결을 만드는 일이면서 동시에 소자를 만드는 일이다. 동박에는 저항이 있고, 전류가 지나면 자기장이 생기고, 이웃한 동박과 마주 보면 전기장이 생긴다. 회로도에는 없던 성분이 배선에서 생겨난다.

2. 트랙의 구성 요소

트랙의 폭 두께 기준면까지의 거리 간격 길이

트랙 하나는 다음 값으로 규정된다.

값	무엇
폭	트랙의 가로 넓이. 설계자가 정하는 값이다
두께	동박의 두께. 층의 동박 규격이 정한다
길이	시작 패드에서 끝 패드까지 실제로 지나는 거리
기준면까지의 거리	트랙 아래 또는 위의 기준면(reference plane)까지의 절연층 두께
간격	이웃한 트랙·동판(copper pour)까지의 거리

이 다섯 값 중 설계자가 직접 정하는 것은 폭·길이·간격 셋이다. 두께와 기준면까지의 거리는 스택업(stackup)이 정한다. 그래서 배선을 시작하기 전에 스택업이 먼저 확정되어야 한다.

3. ratsnest 에서 트랙이 되기까지

ratsnest 에서 미리보기를 거쳐 트랙이 되기까지

배선 전의 기판에서 연결은 아직 실물이 없는 상태로 표시된다.

단계	화면에 보이는 것	실체
배선 전	ratsnest — 이어져야 할 두 지점을 잇는 가는 직선	없다
배선 중	커서를 따라오는 미리보기	아직 확정되지 않았다
배선 후	트랙	제조 데이터로 나가는 동박

ratsnest 는 “여기를 이어야 한다”는 표시일 뿐 경로가 아니다. 두 지점을 곧게 이은 선으로 보이지만 실제 트랙은 부품과 다른 트랙을 피해 돌아간다. 그래서 ratsnest 의 길이와 트랙의 길이는 같지 않다.

4. 배선을 보는 두 가지 관점

같은 트랙을 선으로 보는 관점과 소자로 보는 관점

같은 트랙을 두 가지로 볼 수 있고, 어느 쪽이 맞는지는 신호가 정한다.

	선으로 보는 관점	소자로 보는 관점
트랙은	두 점을 잇는 도선이다	저항·인덕턴스·커패시턴스를 가진 소자다
따지는 것	이어졌는가 · 전류를 견디는가 · 간격이 충분한가	임피던스 · 지연 · 결합 · 방사
정하는 값	폭 · 경로	왼쪽 전부 + 기준면 · 형상 · 이웃과의 간격
성립하는 곳	저속 회로 · 전원 · 저주파 아날로그	고속 디지털 · RF

선으로 보는 관점이 틀린 것은 아니다. 저속 회로에서 트랙의 기생 성분은 회로의 다른 요소에 묻힌다. 그러나 신호가 빨라지면 그 성분이 파형에 나타나고, 그때부터 트랙은 연결이 아니라 전송선(transmission line) 이 된다.

경계가 어디서 갈리는지는 고속과 고주파의 구분에 있다.

5. 이어지는 문서

문서	층위	다루는 것
기하와 전기적 성질	기본 이론	폭·길이·거리가 R·L·C 로 어떻게 가는가
배선 폭 결정	기본 이론	전류 · 임피던스 · 제조 한계
배선의 고주파 거동	심화 이론	표피 효과 · 코일 성분 · 안테나 효과 · 코너와 곡선
배선 방법	적용	순서 · 격자 · 층 배정 · 티어드롭
배선에서 주의할 점	적용	흔한 결함과 점검표