전자회로 실무 / PCB·기구

장착 홀의 비아(via) 고리는 나사 접촉과 실제 접지 연결을 함께 확인합니다

장착 나사와 와셔(washer)를 통해 기판 접지를 금속 고정부에 연결하려는 설계에서는 구멍 주변의 접촉면과 비아(via)가 실제 전류 경로를 이루어야 합니다. 반대로 절연이 필요한 장착부에는 같은 구조를 그대로 쓸 수 없습니다. 장착부의 목적을 먼저 정한 뒤 접촉하는 구리부터 내부 접지층까지 연결을 확인하겠습니다.

먼저 알아둘 용어

장착 홀·섀시(chassis) — 장착 홀은 나사 등으로 보드(board)를 고정하는 구멍입니다. 섀시는 장치의 금속 구조물 등 외함을 뜻하며 회로 접지와 연결할지 절연할지는 시스템 요구로 정합니다.

비아(via) 고리·열 릴리프(thermal relief) — 장착 홀 주변의 비아 고리는 주변 구리를 내부 층에 여러 지점으로 연결할 수 있습니다. 열 릴리프는 납땜 때 열이 빠지는 정도를 조절하는 가는 스포크 연결로 역할이 다릅니다.

넷(net)·도금 홀 — 넷은 배선으로 이어져 같은 전기적 노드(node)를 이루는 연결점들을 말합니다. 홀 벽이 도금되어 있는지, 주변 패드(pad)와 비아가 어느 넷에 연결되는지에 따라 같은 모양도 다른 전기 경로가 됩니다.

장착 홀·구리 링·주변 비아와 와셔의 접촉 범위를 겹친 평면도입니다.
장착 홀·구리 링·주변 비아와 와셔의 접촉 범위를 겹친 평면도입니다. · 클릭하면 확대됩니다.

고리 모양보다 접속층과 넷을 확인합니다

접지된 장착 홀에서는 주변 구리를 여러 비아로 내부 접지층에 연결할 수 있습니다. 중앙 홀의 도금 여부, 주변 랜드(land)의 넷, 각 비아의 넷과 접속층을 설계 도구에서 확인합니다. 다른 넷이나 비도금 장착 홀에 모양만 복사해도 같은 기능을 얻지는 못합니다.

장착 홀 패드에서 회로 접지까지 가는 길에 부품이 놓여 있다면, 그 부품을 건너뛰고 두 지점이 바로 연결됐다고 판단하지 않습니다. 0 Ω 링크(zero-ohm link)는 두 지점을 잇기 위해 실장하는 명목 저항값 0 Ω의 부품입니다. 홀 패드와 접지 사이에 이런 부품 자리를 두고, 조립 선택에 따라 저항이나 커패시터(capacitor)를 넣는 구성도 있습니다. 이들이 같은 전기적 효과를 내는 대체품이라는 뜻은 아닙니다. 홀 심벌 옆의 GND 표시뿐 아니라 중간 부품의 번호와 실제 실장값을 확인해야 합니다.

회로도에서 홀 패드→연결 부품→회로 접지 순서로 경로를 표시하고, 해당 기판 개정의 부품표와 실제 실장을 대조합니다. 연결 부품을 바꾸거나 빼면 전기적 연결 조건도 바뀌므로, 다른 기판에서 본 부품값을 그대로 적용하지 않습니다. 그 부품 자리가 있다는 사실만으로 적절한 저항값·커패시터 용량이나 전자파 성능이 정해지는 것은 아닙니다. 실장 선택이 의도한 연결·절연 요구에 맞는지 확인한 뒤, 아래의 나사·와셔 접촉 검사와 실제 조립 상태의 검증까지 이어갑니다.

여러 비아로 층 사이 구리를 잇는 방법을 비아 스티칭(via stitching)이라고 합니다. 연결 지점을 여러 개 두면 전류가 한 곳으로만 지나가지 않도록 경로를 나눌 수 있습니다. 다만 모든 비아가 같은 가는 구리 목을 거쳐 접지면에 연결된다면 그 목은 여전히 공통 병목입니다. 비아 개수만 세지 말고 각 층에서 구리가 실제로 이어지는지 확인합니다.

비아의 구리는 열이 다른 층으로 전달되는 경로이기도 합니다. 장착 홀 주변 구리가 넓은 구리 면과 연결되면 국부적인 열을 퍼뜨리는 데 도움이 될 수 있습니다. 반대로 작은 구리 섬만 층 사이로 연결하면 비아가 있어도 열이 주변으로 충분히 퍼지지 않을 수 있습니다. 방열 효과가 필요하다면 연결된 구리 면적과 열이 빠져나갈 곳을 확인하고, 실제 조립 상태에서 온도를 비교합니다. 비아 고리만으로 나사나 외함이 방열판 역할을 한다고 판단하지 않습니다.

구리 연결을 여러 곳에 둔 것과 체결 강도가 충분한 것도 구분해야 합니다. 비아가 있다고 해서 큰 체결 토크(tightening torque)를 허용할 수 있는 것은 아닙니다. 체결 토크는 나사를 조이는 회전력입니다. 기판 두께, 구멍 주변 여유, 와셔와 지지대의 접촉 조건을 기구 설계와 맞추고, 체결 후 구리 박리·균열·기판 휨이 없는지 확인합니다. 손상된 중앙 홀을 주변 비아가 대신 보완해 준다고 가정하지 않습니다.

나사·와셔의 실제 접촉면을 대조합니다

섀시와 회로 접지를 연결할지 절연할지는 시스템 요구에 따릅니다. 기구 도면에서 나사·와셔가 닿는 영역과 필요한 절연 간격을 확인하고, 체결 뒤 인접 배선이나 부품에 접촉하지 않는지 봅니다.

전기적 접촉이 필요 없는 고정 홀에서는 나사 머리·와셔·지지대가 닿을 수 있는 윤곽을 기구 도면에 겹쳐 표시하고, 절연을 유지해야 하는 범위에 구리 금지 영역(copper keep-out)을 검토합니다. 비도금 홀이라는 표시는 홀 벽에 도금이 없다는 뜻이지, 주변 구리와 금속 체결물이 닿지 않는다는 보증은 아닙니다. Eurocircuits의 홀–구리 이격 정의도 연결되지 않은 도금·비도금 홀과 가까운 구리를 별도로 다룹니다. 제조상 홀 이격과 실제 와셔 접촉 범위는 같은 값으로 간주하지 않습니다.

홀과 기판 외곽 사이에 남는 폭, 홀 위치 공차와 필요한 절연 여유를 해당 기구·제조 자료에서 함께 확인합니다. 실제 체결 부품의 크기와 허용 위치 변동을 반영하고 조립 후 접촉·손상 여부를 검사합니다. 이 확인 순서가 모든 기판에 적용할 최소 거리나 허용 체결 토크를 정해 주지는 않습니다.

비아 고리 하나가 전자파 적합성이나 신호·전원 성능을 보장하는 것은 아닙니다. 의도한 연결·절연이 유지되는지 전기 검사와 조립 검사로 확인하고, 필요한 시스템 시험은 실제 케이스와 케이블(cable) 조건에서 수행합니다.

작업 순서를 다시 확인합니다

장착 홀의 비아 고리는 나사 접촉과 실제 접지 연결을 함께 확인합니다 — 설명용 도해
장착 홀의 비아 고리는 나사 접촉과 실제 접지 연결을 함께 확인합니다 — 설명용 도해 · 클릭하면 확대됩니다.