나사 머리의 아랫면이 가공 모양을 결정합니다
인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)의 접시구멍(countersink)은 관통 구멍의 입구를 원뿔형으로 넓힌 가공입니다. 머리 아랫면이 경사진 접시머리 나사에 맞춥니다. 자리파기(counterbore)는 입구를 원통형으로 넓혀 바닥을 평평하게 만든 가공입니다. 머리 아랫면이 평평한 원통형 머리 나사나, 설계상 허용되는 와셔가 들어갈 공간을 마련할 때 사용합니다. 와셔(washer)는 나사 머리 아래에 놓는 받침 부품입니다.
이름이 비슷해도 두 가공은 바꿔 쓸 수 없습니다. 평평한 아랫면의 머리를 원뿔형 홈에 얹으면 의도한 면으로 지지되지 않을 수 있습니다. 반대로 경사진 접시머리를 평평한 바닥에 놓아도 접촉 상태가 달라집니다. 나사 머리의 윗면이 평평해 보이는지보다, 기판과 닿는 아랫면의 형상과 각도를 실제 부품 도면에서 확인합니다. 접시머리는 제품마다 포함각(included angle, 원뿔 양쪽 경사면이 이루는 각도)이 다를 수 있으므로 임의의 한 각도를 모든 나사에 적용하지 않습니다.
머리가 기판 표면과 정확히 같은 높이에 있어야 하는지도 먼저 정합니다. 실제 목적이 덮개와 부딪히지 않는 것이라면 허용되는 돌출 높이 안에만 들어도 됩니다. 단순 관통 구멍과 다른 머리 형식으로 해결되거나, 기판 대신 케이스 쪽에 머리 공간을 만들 수 있다면 기판을 파지 않는 편이 나을 수 있습니다.
가공 면과 완성 치수를 도면에 따로 적습니다
먼저 체결할 나사의 정확한 형번을 정하고 머리 외경, 머리 높이, 아랫면 형상, 사용할 와셔와 공구의 크기를 확인합니다. 나사의 호칭 지름만으로 머리가 들어갈 넓이와 깊이를 알 수는 없습니다. 다음으로 아래 항목을 제조 도면과 제작 데이터에서 구분합니다.
| 확인할 항목 | 도면에서 정할 내용 |
|---|---|
| 관통 구멍 | 나사 몸통이 지나갈 완성 후 지름을 정합니다. 도금 전 공구 지름과 혼동하지 않습니다. |
| 접시구멍 | 어느 면을 가공할지, 입구 지름과 나사에 맞는 포함각을 정하고 깊이 조건을 함께 확인합니다. |
| 자리파기 | 어느 면을 가공할지, 넓은 원통부의 지름과 평평한 바닥까지의 깊이를 정합니다. 와셔가 안에 들어간다면 와셔 외경과 두께도 포함합니다. |
| 전기적 의도 | 관통 구멍과 넓힌 부분의 도금 여부, 나사와 닿는 구리의 연결 또는 절연 요구를 각각 명시합니다. |
도금 관통홀(PTH, plated through hole)은 구멍 벽에 금속층이 형성된 홀이고, 비도금 관통홀(NPTH, non-plated through hole)은 그 벽을 도금하지 않은 홀입니다. 관통부가 도금되어 있다고 넓힌 부분까지 같은 상태로 가공된다고 가정하지 마세요. 반대도 마찬가지입니다. 제작사가 지원하는 조합과 가공 순서를 확인해야 합니다. 드릴 파일에 관통 구멍만 있고 별도 자리파기 정보가 빠지면 의도한 단면이 전달되지 않을 수 있으므로, 제조용 출력과 단면 지시를 함께 검토합니다.
머리 돌출을 줄인 만큼 남는 기판을 확인합니다
기판 전체 두께를 t, 윗면에서 평평한 자리파기 바닥까지의 깊이를 d라고 하겠습니다. 이때 t − d는 자리파기 아래에 기하학적으로 남는 기판 두께입니다. 공차를 고려할 때는 가장 얇게 완성될 수 있는 기판 두께 t_min에서 가장 깊게 가공될 수 있는 깊이 d_max를 빼서 확인합니다. t_min − d_max가 제조사가 해당 적층과 가공에 요구하는 남은 두께보다 작다면, 나사 머리가 들어가더라도 그 설계를 그대로 진행할 수 없습니다.
t − d는 기하학적 길이일 뿐, 체결 강도나 절연 성능의 합격값이 아닙니다.원뿔형 접시구멍은 입구 지름과 각도에 따라 깊이가 달라지고, 나사 머리가 실제로 닿는 위치에 따라 돌출 높이도 달라집니다. 머리 높이만 기판 두께에서 빼서 맞는다고 판단하지 않습니다. 자리파기 역시 실제 머리와 와셔의 치수·공차를 넣어야 합니다. 나사가 표면 아래에 들어가더라도 드라이버가 닿지 않으면 조립이나 수리가 어렵습니다.
이 계산은 두께의 출발점만 알려 줍니다. 구멍 주위에 얼마의 재료가 남아야 체결력을 견디는지, 반복 분해나 진동을 견디는지는 적층재·가공 형상·받침대·체결 조건에 따라 달라집니다. 얇은 기판에 깊은 자리파기를 넣기 어려우면 나사 형식이나 머리 위치를 바꾸고, 기판을 받치는 지지대 또는 케이스 쪽 형상을 다시 설계합니다. 강도가 확인되지 않은 기판을 더 세게 조여 해결하지 않습니다.
깎일 동박과 금속 나사의 접촉을 분리해 봅니다
동박(copper foil)은 기판에 형성된 구리 배선·패드·면의 재료입니다. 여러 층으로 된 기판에서는 바깥면뿐 아니라 안쪽에도 구리 배선과 면이 있습니다. 접시구멍이나 자리파기의 넓은 외곽과 모든 층의 동박을 겹쳐 보세요. 가공으로 윗면 패드가 제거되거나 내층 구리가 노출·손상될 위치인지 확인해야 합니다. 남는 기판 두께가 양수라고 해서 필요한 전기적 절연 두께가 남았다고 판단할 수는 없습니다.
나사를 접지 경로로 사용할지, 회로에서 절연할지도 먼저 정합니다. 접지를 의도한다면 실제 머리·와셔가 닿는 금속면과 해당 구리의 연결을 확인해야 합니다. 절연을 의도한다면 관통부, 넓힌 부분, 머리와 와셔까지 포함한 금속 외곽을 기준으로 동박을 이격합니다. 솔더마스크(solder mask, 구리 위를 덮는 얇은 보호막)만 믿고 금속 나사와 전압이 있는 배선의 접촉을 막는 구조로 설계하지 않습니다. 가공부의 동박 이격과 도금 가능 범위는 선택한 제조사의 조건으로 검토합니다.
완성 기판과 실제 나사로 간섭을 확인합니다
- 설계 화면에서 체결할 나사·와셔·공구의 외형을 접시부/자리파기와 겹쳐 봅니다. 기판의 윗면·아랫면 방향과 케이스 기준면을 뒤집지 않았는지 확인합니다.
- 제조 도면의 관통부·넓힌 부분·가공 면·깊이·도금 의도를 제작 파일과 대조합니다. 선택한 제조사의 가공 가능 깊이와 남는 두께, 동박 이격 규칙을 확인합니다.
- 완성 기판에 실제 체결품을 넣어 머리 돌출, 드라이버 진입, 덮개·부품·배선 간섭을 살펴봅니다. 가공 가장자리의 돌기와 구리 노출도 확인합니다.
- 기판을 지지대 위에 놓고 지정된 체결 조건으로 조립합니다. 체결 후 균열·박리·휨·부품 접촉이 없는지 확인합니다. 의도한 접지 경로 또는 절연도 전원을 넣기 전에 별도 전기 검사로 확인합니다.
나사 머리가 걸리지 않는다고 기판의 강도가 검증된 것은 아닙니다. 특히 경사진 접시머리가 기판 구멍을 벌리려는 방향으로 힘을 줄 수 있으므로, 원뿔형 홈을 만들었다는 이유만으로 균열 위험이 줄었다고 말할 수 없습니다. 하중, 반복 탈착, 진동이나 특정 체결 수명이 요구된다면 해당 제품의 적층·지지 구조와 실제 체결품으로 별도 시험 기준을 정해야 합니다.