먼저 알아둘 용어
1번 핀(pin)·극성 — 1번 핀은 IC의 단자 번호 기준입니다. 극성은 부품 단자를 정해진 방향으로 연결해야 하는 성질입니다. 방향 표시는 실제 풋프린트(footprint)와 단자 번호에 맞아야 합니다.
피듀셜(fiducial)·글로벌·로컬 — 피듀셜은 장비가 기판 위치를 읽는 기준 마크입니다. 글로벌은 보드(board) 전체의 위치 기준, 로컬은 미세 피치(pitch) 부품 등 특정 영역의 위치 기준으로 사용합니다.
미세 피치(pitch) — 인접 단자 사이 간격이 좁은 구조입니다. 작은 위치 오차도 접합에 영향을 줄 수 있어 장비와 공정이 요구하는 위치 기준을 확인합니다.
이 요령은 부품의 전기적 연결을 바꾸라는 뜻이 아닙니다. 배치의 자유가 있는 곳에서 방향을 일관되게 정해 조립자와 검사자가 확인할 기준을 단순하게 만드는 것입니다. 부품마다 1번 핀 위치를 새로 찾아야 하는 배치에서는 같은 확인 작업을 반복하게 됩니다. 회로 연결과 배선 제약 때문에 회전이 필요한 부품까지 무조건 같은 방향으로 돌리지는 않습니다.
패키지 모서리의 작은 점과 기판의 흰 원형 인쇄가 가까워 보여도 두 표시가 같은 1번 핀을 뜻한다고 곧바로 단정하지 않습니다. 정확한 부품 데이터시트의 핀 1 표시와 도면의 보는 방향을 확인하고, 풋프린트의 패드 번호 및 회로도 연결과 차례로 대조한 뒤 배치 방향을 정합니다. 인쇄 표시와 실제 패드 번호가 다르면 모양만 맞춰 납땜하지 말고 도면과 출력물을 먼저 바로잡습니다.
부품 방향과 보드 위치는 서로 다른 기준입니다
1번 핀 표시는 부품 방향을 읽는 기준이고 피듀셜은 장비가 기판 위치를 인식하는 기준입니다. 방향 통일이 장비 위치 기준을 만들지는 않으며, 기준 마크가 있어도 부품 극성이 자동으로 검증되지는 않습니다.
보드의 서로 떨어진 위치에 글로벌 마크를 두고 필요한 미세 피치 영역에는 로컬 마크를 검토합니다. 마크의 개수·크기, 주변을 비워 두어야 하는 범위와 표면 처리 조건은 실제 장비와 공정에 맞춥니다. 보드 가장자리·부품·패널(panel) 구조가 인식을 방해하지 않는지도 확인합니다.
배치 검토에 적용하는 순서
방향 기준을 도면에서 정한 다음 실제 조립 출력까지 확인합니다.
- 보드 외곽과 커넥터(connector) 등 방향이 고정되는 부품을 기준으로 조립 도면의 기준 방향을 정합니다.
- 같은 종류의 IC를 살펴보고 회로·배선 제약을 해치지 않는 범위에서 1번 핀 방향을 일관되게 배치합니다. 회전시킨 부품은 실제 풋프린트 핀 번호와 회로 연결을 다시 확인합니다.
- 저항·비극성 커패시터처럼 극성이 없는 수동 부품도 같은 외형끼리 방향을 정해 배치하면 조립 도면에서 예외를 찾기 쉽습니다. 다만 방향을 맞추는 것만으로 납땜 품질이 보장되지는 않습니다. 부품 위치 파일(component placement file)은 실장할 부품의 중심 좌표와 회전 각도를 기록합니다. 파일을 내보낸 뒤 실제 풋프린트의 위치·회전과 맞는지 확인합니다. 다이오드·극성 커패시터는 보기 좋은 정렬보다 전기적 극성·핀 번호와 회로 연결이 우선입니다. 위치 파일의 항목과 내보내기 조건은 KiCad의 부품 위치 파일 설명에서 확인할 수 있습니다.
- 예외 방향으로 놓인 부품을 조립 도면에서 쉽게 구분할 수 있게 표시합니다. 실크(silkscreen) 인쇄가 부품에 가려지는지도 확인합니다.
- 글로벌 및 필요한 로컬 피듀셜의 위치를 정한 뒤 조립업체의 마크 조건과 대조합니다. 부품이나 패널 구조가 마크 인식을 방해하는지 함께 검토합니다.
- 최종 제조 파일과 조립 도면에서 방향 표시와 기준 마크가 실제로 포함돼 있는지 확인합니다. 프로젝트 편집 화면만으로 검사를 끝내지 않습니다.
극성이 있는 부품의 극성 표시와 IC의 1번 핀 표시는 실제 단자 배정에 맞춰 실크스크린 층에 구분해 둡니다. 최종 실크 파일을 패드·부품 외형과 겹쳐, 표시가 패드 때문에 잘리거나 실장한 몸체에 가려지지 않는지 확인합니다. 설계 화면에 표시를 넣은 것만으로 제조 출력과 조립 후 가독성이 확인된 것은 아닙니다.
공정 여유를 임의의 공통 숫자로 고정하지 않습니다
부품 사이 간격, 보드 가장자리 여유, 미세 피치 부품 주변 공간은 사용하는 조립 장비와 공정의 요구로 정합니다. 패드(pad) 간격뿐 아니라 몸체 최대 외형·코트야드(courtyard)와 공구가 들어갈 공간을 함께 확인합니다. 코트야드는 부품의 몸체와 조립에 필요한 여유 공간을 나타내는 배치 경계입니다. 어떤 설계 예시에 쓰인 간격 하나를 모든 패키지(package)와 공정에 공통으로 적용하지 않습니다.
예를 들어 같은 IC 네 개 중 하나만 180도 돌아가 있다면, 먼저 그 부품의 연결·배선 제약을 확인합니다. 변경할 수 있으면 방향을 맞추고 핀 번호·배선을 재검사합니다. 변경하기 어렵다면 도면의 예외 표시를 강화합니다. 방향 통일을 위해 필요한 회로 성능이나 배선 조건을 희생하지 않습니다.
앞판에 닿는 부품은 실장할 면부터 맞춥니다
회로 연결과 부품 방향이 맞아도 손잡이나 표시창이 케이스 반대쪽을 향하면 조립할 수 없습니다. 앞판(front panel)은 사용자가 손잡이를 돌리거나 표시를 읽는 쪽의 판입니다. 앞판에 맞물리는 부품은 기판의 어느 면에 몸체를 놓을지 먼저 정해야 합니다. 설계 도구가 부르는 ‘윗면’이 제품의 앞쪽과 같지는 않습니다.
손잡이로 저항값을 바꾸는 가변저항(potentiometer), 회전량을 전기 신호로 읽는 로터리 인코더(rotary encoder), 화면과 표시용 발광 다이오드(LED, Light-Emitting Diode)를 예로 들어 보겠습니다. LED는 전류가 흐를 때 빛을 내는 부품입니다. 앞판의 구멍에 축·표시부가 맞도록 조립한 단면을 그린 뒤, 각 부품의 몸체가 어느 면에 있고 리드가 어느 쪽으로 나오는지 표시합니다. 부품을 끼우는 실장면(mounting side)과 인두를 대는 납땜면(soldering side)을 구분하면 ‘뒤쪽에 납땜한다’는 말의 모호함을 줄일 수 있습니다.
기판을 뒤집어 볼 때에는 핀 번호와 극성도 다시 대조합니다. 화면에서 왼쪽에 보이던 단자가 반대 면에서는 오른쪽에 보일 수 있습니다. 가변저항은 가운데 가동 접점인 와이퍼(wiper)와 양 끝 단자, 인코더는 출력·공통 단자의 실제 번호를 부품 도면과 맞춥니다. 부품을 반대 면에 끼운다고 해서 전기적 핀 순서까지 바뀌는 것은 아닙니다.
최종 납땜 전에는 전원을 연결하지 않은 상태에서 실제 앞판·부품·기판 지지대를 임시로 맞춰 봅니다. 축이 구멍 중앙에 오는지, 화면과 LED가 가려지지 않는지, 부품 높이가 서로 다른데 앞판이 억지로 눌리고 있지는 않은지 확인합니다. 기판 고정과 손잡이 체결에 필요한 공간도 봅니다. 앞판으로 부품을 강제로 끌어당겨 맞추지 말고 위치나 지지 높이를 수정합니다. 형상이 맞으면 조립 도면에 각 부품의 실장면과 납땜 순서를 적고, 조립 후 단락·연결 상태와 조작 방향을 확인합니다.
양면 조립은 두 번째 가열 때의 방향까지 확인합니다
리플로 납땜(reflow soldering)은 미리 인쇄한 솔더 페이스트(solder paste)를 가열해 부품을 접합하는 공정입니다. 양면 기판은 한 면을 납땜한 뒤 뒤집어 다른 면을 가열할 수 있습니다. 이때 먼저 붙인 부품은 기판 아래쪽을 향하고, 납이 다시 녹을 수 있습니다. 아래쪽 부품을 붙잡는 납의 표면장력(surface tension)과 부품 무게의 관계가 중요해집니다.
무거운 부품은 보통 나중에 납땜하는 면에 배치하는 방향으로 검토합니다. 도면에 ‘상면’이라고 적혀 있다는 사실만으로 해결되지는 않습니다. 어느 면을 먼저 조립하는지, 각 가열 단계에서 부품이 어느 방향을 향하는지 조립업체와 확인해야 합니다. 양쪽에 무거운 부품이 있으면 무게만 보지 말고 패드 크기·납 합금·고정 방법과 실제 가열 조건으로 유지 여부를 검증합니다. 필요하면 배치나 공정 순서를 바꾸고, 부품의 허용 재가열 횟수도 확인합니다.
스루홀 부품(through-hole component)이 섞인 기판에서는 그 부품을 납땜할 공정도 따로 정합니다. 웨이브 납땜(wave soldering)은 용융된 납과 기판의 납땜면을 접촉시키는 방식입니다. 실제로 납이 닿아야 할 리드와 주변 부품, 공정용 지그가 서로 방해하지 않는지 확인합니다. 리플로용 방향 기준을 정했다고 스루홀 조립 순서까지 자동으로 정해지지는 않습니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
