먼저 돌기와 기판 홀의 기준 치수를 나눕니다
격자 피치(grid pitch)는 이웃한 돌기 중심 사이 거리이고, 스터드(stud)는 블록 윗면의 둥근 돌기입니다. 한 설계안은 중심 피치 8.0 mm, 돌기 지름 4.8 mm, 컴퓨터 지원 설계(CAD, Computer-Aided Design)에 넣은 기판 홀의 드릴 지름 4.9 mm를 사용했습니다. 두 지름의 차이는 0.1 mm이므로, 두 부품을 완벽한 원과 입력 치수 그대로 가정할 때 한쪽의 명목상 반지름 여유는 (4.9 − 4.8)/2 = 0.05 mm입니다. 이는 실제 완성 홀의 최소 여유가 아닙니다. 블록 돌기의 편차, 기판 가공 공차, 도금과 홀 벽 상태를 아직 반영하지 않은 도면 계산입니다.
풋프린트(footprint)는 기판의 패드와 홀 위치를 저장한 설계 도형입니다. 이 설계안의 풋프린트 일곱 종은 모두 지름 6.0 mm의 원형 구리 패드에 4.9 mm 드릴 입력값을 둔 관통 패드(thru-hole pad)입니다. 즉, 원본은 도금 관통 홀(PTH, Plated Through Hole)을 의도한 설계입니다. 기계적 지지만 필요해 구리 패드와 홀 벽 도금을 빼고 싶다면 비도금 관통 홀(NPTH, Non-Plated Through Hole)로 별도 설계하고, 제조사에 요구하는 완성 홀 치수를 확인해야 합니다. NPTH는 원본 풋프린트의 속성이 아닙니다.
인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)의 환형 링(annular ring)은 홀 둘레에 남긴 구리 띠입니다. 이 예시에서 (6.0 − 4.9)/2 = 0.55 mm는 도면상 패드 외경과 드릴 입력 치수의 반경 차이입니다. 완성 후 최소 구리 폭이나 돌기와의 끼움 공차로 읽어서는 안 됩니다. 홀 위치 오차와 도금 후 내경을 포함한 실제 치수는 제작 조건에 따라 따로 확인해야 합니다. 또 구리 띠가 있다고 해서 플라스틱 돌기와 전기 접촉이 생기는 것은 아닙니다. 전기 연결을 의도한다면 접촉 재료·압력·표면 상태를 별도로 설계하고 시험해야 합니다.
한 칸 돌기 하나의 설계 공간 경계인 코트야드(courtyard)는 8 × 8 mm, 연속한 두 칸은 8 × 16 mm처럼 돌기 수에 맞춰 잡을 수 있습니다. 코트야드는 배치 기준선이지 실제 보드 외곽이나 구리가 아닙니다. 사례에서는 보드 외곽을 그 경계 안쪽으로 0.25–0.50 mm 들여 그렸습니다. 이 값은 제조사의 보편적인 구리-외곽 이격 규칙이 아니며, 실제 블록과 이웃 부품에 부딪히지 않는지 확인하기 위한 설계안입니다.
위 평면도는 CAD 드릴 입력값을 흰 원의 경계로 개념적으로 표시합니다. 원의 크기와 간격은 실척이 아니며, 흰 원이 완성된 도금 홀의 실제 내경을 나타내는 것은 아닙니다. 특히 원본의 PTH에서는 홀 벽에 구리가 형성될 수 있으므로 아래 단면처럼 드릴 입력값과 완성 내경을 분리해서 봐야 합니다.
한 장의 기판보다 시험 조각으로 먼저 확인합니다
- 사용할 블록을 정해 실측합니다. 서로 떨어진 돌기 여러 개에서 중심 간격과 외경을 재고, 블록 종류가 바뀌면 같은 값이라고 가정하지 않습니다. 기판이 놓일 면의 평탄도와 부품·납땜면의 높이도 함께 봅니다.
- 홀 중심을 격자에 맞춥니다. CAD에서 원하는 돌기 위치에 홀 중심을 놓고, 두 개 이상의 홀로 기판의 회전 방향을 정합니다. 홀 한 개만으로는 기판이 그 주위를 돌 수 있습니다. 보드 외곽·커넥터·케이블 경로는 별도로 확인합니다.
- 드릴 입력값과 완성 홀을 구분합니다. CAD에
4.9 mm를 입력하더라도 제작사가 이를 실제 드릴 공구 지름으로 해석하는지, 보정 후 완성 홀 목표값으로 관리하는지 확인합니다. PTH에는 홀 벽 도금 공정이 추가되므로 완성 내경을 CAD 입력값만으로 단정할 수 없습니다. 시험 조각에는 선택한 제조 공정과 PTH/NPTH 유형을 명시하고, 필요하면 서로 다른 후보 홀 치수를 나란히 배치합니다. - 완성된 시험 조각을 끼워 봅니다. 모든 홀이 동시에 무리 없이 들어가는지, 한쪽만 먼저 끼웠을 때 다른 쪽이 비틀리는지, 빼는 과정에 보드가 휘거나 홀 주변이 손상되는지 확인합니다. 힘을 줘야 들어가면 홀을 키우기 전에 피치 오차·가공 뒤 홀 가장자리에 남는 돌출부인 버(burr)·도금·블록 편차를 구분합니다. 쉽게 빠지면 설계안의 작은 지름 차이를 ‘스냅 결합’의 증거로 해석하지 않습니다.
- 실제 케이블과 함께 시험합니다. 받침대를 움직이고 케이블을 연결·분리하면서 기판의 들림, 흔들림, 커넥터 하중을 봅니다. 필요하면 별도의 캡·지지대·나사로 빠짐을 막습니다. 전원선과 신호선의 도통은 블록 장착과 별도로 검사합니다.
이 설계안에서 확정하지 않은 것
제시한 8.0/4.8/4.9/6.0 mm 조합은 특정 블록과 풋프린트를 위한 출발 치수입니다. 이 치수만으로는 제작 후 실제 끼움과 고정력을 알 수 없습니다. 기판을 돌기 위에 놓은 모습만으로도 홀 공차나 이동 중 유지력을 수치로 입증할 수는 없습니다. 따라서 어느 블록에서나 4.9 mm 홀이 딱 맞는다거나 접착 없이 고정된다고 단정하지 마세요. 사용하려는 부품·기판·공정으로 시험 조각을 만들어, 조립성·반복 탈착·케이블 하중을 확인한 뒤 최종 보드 치수를 정해야 합니다.