먼저 알아둘 용어
환형 링(annular ring)·편심(eccentricity) — 환형 링은 홀 둘레에 남는 구리 폭입니다. 편심은 홀 중심과 패드 중심의 어긋남으로, 한쪽 링을 넓히면서 반대쪽 링을 줄입니다.
설계 지름·완성 경계 — 설계 패드 지름, 천공 직경과 도금 후 완성 홀은 다른 치수입니다. 판정할 내층·외층의 홀 경계 정의에 맞춰 같은 기준으로 계산해야 합니다.
명목 링과 좁은 쪽 링을 따로 계산합니다
원형 패드 지름 D와 같은 기준의 홀 지름 d에서 명목 링 폭은 (D−d)/2입니다. 크기는 그대로이고 홀 중심이 e만큼 이동하는 이상적 경우 최소 폭은 (D−d)/2−e입니다. D·d·e는 같은 길이 단위를 사용합니다.
설명 예시로 D=0.60 mm, d=0.30 mm, e=0.06 mm이면 명목 폭 0.15 mm가 좁은 쪽에서 0.09 mm가 됩니다. 이 식에는 실제 에칭(etching)·크기 공차 등이 모두 들어 있지 않으므로 그대로 합격식으로 사용하지 않습니다.
편심 입력값은 실제 공정 조건으로 확인합니다
기판 두께와 재료·적층 구성, 공구와 정합 조건에 맞는 위치·치수 공차를 제조자와 확인합니다. 층수만으로 드릴(drill)의 옆 방향 이탈이 정해지지는 않습니다. 다른 기판에서 관찰한 드릴 이동량을 현재 기판의 허용 위치 오차로 그대로 사용하지 않습니다.
홀 종류·연결층·패드 지름·천공과 완성 지름·필요 잔존 링·검사 기준을 함께 적습니다. 패드를 키웠다면 주변 배선과 안티패드(antipad) 간격도 다시 확인합니다. 각 층에 패드를 두는 요구와 모든 층을 같은 넷(net)에 연결하는 요구는 서로 다릅니다.
FPC의 내층 패드도 실제 구멍 위치를 기준으로 봅니다
연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit, FPC)은 얇은 절연 필름과 구리층으로 만듭니다. 제조 중 재료의 치수가 달라질 수 있으므로 설계 파일에서 내층 패드와 드릴 중심이 일치해도 완성품에서 같은 위치라고 단정할 수 없습니다. 연결할 내층 패드의 한쪽 환형 링이 줄어드는 방향과, 인접 배선 쪽으로 홀이 가까워지는 방향을 함께 검토해야 합니다.
제작자에게 해당 필름·구리·적층 구조와 패널 공정에서 관리할 층 정합(서로 다른 구리층의 위치가 맞는 정도) 및 홀 위치 공차를 확인합니다. 이 값으로 각 연결층의 최소 잔존 링과 비연결 배선까지의 최소 간격을 모두 확인합니다. 패드를 넓히면 링은 늘어도 배선과의 공간은 줄 수 있으므로 두 조건을 동시에 만족하도록 패드·배선·홀 배치를 조정합니다. 첫 제작품에서는 필요한 내층의 단면과 실제 홀 위치를 확인합니다. 특정 FPC 공차값 하나를 모든 재료와 제작 방식에 적용하지 않습니다.
윗면에서 중심이 맞아도 아래층의 링은 다를 수 있습니다
드릴 편향(drill wander)은 천공 중 드릴의 진행 방향이 옆으로 벗어나는 현상입니다. 구멍 입구가 패드 중심에 가까워도 깊이 내려가며 위치가 달라지면 아래층에서 남는 링이 좁아질 수 있습니다. 반면 정합 오차(registration error)는 층별 구리 패턴끼리 또는 패턴과 구멍의 상대 위치가 어긋나는 문제입니다. 두 영향이 함께 나타날 수 있으므로 윗면 사진 하나로 내부 접속까지 판단하지 않습니다.
검사할 때에는 구멍이 연결해야 하는 층을 먼저 표시합니다. 외층의 양면 상태와 필요한 내층 단면을 정해 각 층에서 가장 좁게 남는 부분을 확인합니다. 앞의 계산에서 편심 e는 해당 층의 홀 중심과 패드 중심 사이 거리입니다. 윗면에서 얻은 e를 모든 층에 똑같이 넣으면 깊이에 따른 변화를 놓칠 수 있습니다. 기판 두께에 일정 비율을 곱해 e를 정하기보다 해당 재료·적층·공구 조건에서 관리되는 위치 공차를 사용합니다.
고신뢰성 용도처럼 더 엄격한 품질 기준을 요구할 때에도 이름만 적어 두지 않습니다. 적용 규격과 개정판, 내층·외층의 측정 경계, 최소 잔존 링과 허용하지 않는 끊김 조건을 검사 문서에 명시합니다. 검사에서 필요한 완성 치수와 제작을 위해 설계 도면에 확보할 여유는 같은 값이 아닙니다. 더 큰 패드나 다른 구멍 크기를 검토할 때에는 연결할 부품의 요구와 주변 구리 간격도 함께 확인합니다.
비아를 줄이기 전에 해당 제작 조건의 최소 구멍 크기를 확인합니다
좁은 공간에 배선을 통과시키려고 비아(via, 서로 다른 구리층을 연결하는 도금 구멍)를 줄일 때는 환형 링 계산부터 시작하지 않습니다. 먼저 선택한 제작 공정에서 그 구멍을 만들 수 있는지 확인합니다. 양면 기판에서 쓰던 규칙을 다층 기판에 그대로 적용하거나, 다층 기판의 최소값을 양면 기판에 옮기면 실제 제작 조건과 어긋날 수 있습니다. 층수가 많아지면 반드시 더 작은 비아를 만들 수 있다는 뜻은 아닙니다.
제작 가능 크기는 층수뿐 아니라 기판 재질·두께, 구멍이 통과할 층과 가공 방식, 도금·표면 처리 조건을 함께 보고 확인합니다. 지원하는 가장 작은 구멍과 일반 작업에서 권장하는 구멍도 구분합니다. 작은 지름을 선택했을 때 추가로 요구되는 조건이 있다면 그 조건까지 설계에 반영해야 합니다. 예전에 사용한 수치나 설계 프로그램의 기본값만으로 제작 가능 여부를 판단하지 않습니다.
자료에 적힌 ‘비아 크기’가 무엇인지도 확인합니다. 구멍 지름(hole diameter)과 그 둘레를 포함한 패드 바깥지름(pad diameter)은 서로 다른 치수입니다. 구멍 지름 역시 도금 전 천공 지름인지 도금 후 완성 지름인지 구분해야 합니다. 허용 구멍 크기를 확인한 뒤, 앞 절의 방법으로 위치·치수 공차를 반영해 필요한 환형 링이 남도록 패드를 정합니다. 구멍을 작게 그렸다는 이유만으로 패드도 같은 비율로 줄이지 않습니다.
설계 규칙에는 구멍과 패드 크기를 각각 넣고, 연결층·주변 구리 간격·구멍 사이 간격도 검사합니다. 기판 두께나 적층을 바꾸면 기존 비아가 새 조건에서도 가능한지 다시 확인합니다. 이미 배선이 끝난 상태라면 비아를 조정한 뒤 좁아진 통로와 연결 상태를 다시 검사하고, 제조 파일에 출력된 구멍 정보까지 대조합니다. 최소 가공 크기를 만족하더라도 완성된 비아의 접속·신뢰성이 충분한지는 따로 확인해야 합니다.
공차 완화 요청은 바뀌는 대상과 범위를 먼저 확인합니다
요청을 받으면 어떤 홀·어떤 층·어떤 경계의 요구가 바뀌는지 표시합니다. 원래 요구와 제안값을 같은 검사 방법으로 비교하고 설계 변경으로 해결할 대안도 검토합니다. 최종 사용 조건과 신뢰성 영향에 대한 담당자의 판단을 거칩니다.
예외를 적용하기로 했다면 어느 홀과 층에 허용하는지, 이유와 허용 범위, 검사 방법을 정합니다. 수정 도면과 검사 문서에도 같은 내용을 반영합니다. 제작을 계속할 수 있다는 사실을 원래 요구가 충족됐다는 기록으로 바꾸지 않습니다.
편심·접선·끊김은 가장 좁은 위치에서 구분합니다
다음은 같은 원형 패드와 홀에서 중심 위치만 옮긴 자체 도해입니다. 금색은 패드 구리, 흰색은 홀, 붉은 표시는 가장 좁아지는 쪽입니다. 치수와 도금·에칭은 단순화했으며 제품 사진이나 규격 판정 도해가 아닙니다.
이상적 원형 모형에서 g = (D − d)/2 − e라 두면, g > 0은 좁은 쪽에도 구리가 남은 상태, g = 0은 두 경계가 접하는 접선 상태입니다. g < 0은 음의 구리 폭이 존재한다는 뜻이 아니라 홀 경계가 패드 밖으로 넘어가 링이 끊기는 breakout 형상입니다. 실제 검사에서는 어느 층의 도금 전·후 경계를 쓰는지 먼저 정하고 가장 좁은 위치를 확인합니다.
이 세 형상의 구분과 IPC 합격 판정은 별개입니다. 적용 개정판·등급·조항과 내층·외층 요구를 확인하지 않은 상태에서 접선이나 breakout을 허용 또는 불합격으로 일괄 표시하지 않습니다. 기존의 최소 잔존 링·연결·공차 요구를 함께 대조합니다.
English summary. The original schematic distinguishes positive minimum copper width, tangency and geometric breakout. A negative model gap indicates a breached boundary, not negative copper; these shapes alone do not establish IPC acceptance.