전원 배선이 가늘어지는 실수를 넷 클래스(Net Class)로 줄입니다

넷 클래스는 같은 배선 조건을 공유하는 묶음입니다

넷(net)은 전기적으로 연결되어야 하는 핀과 도체의 집합입니다. 넷 클래스(net class)는 여러 넷에 배선 폭, 도체 사이 간격, 비아 크기 등의 설정을 함께 적용하는 분류입니다. 전원선에 이름만 붙이는 것과 실제 배선 규칙을 지정하는 것은 다릅니다.

층을 바꾸는 도금 연결을 비아(via)라고 합니다. 넷 클래스의 비아 설정에는 바깥 구리 지름과 구멍 지름 등이 포함됩니다.

신호와 전원을 서로 다른 폭으로 관리하면 화면에서도 용도를 구분하기 쉽습니다. 그러나 ‘신호는 6 mil, 전원은 20 mil’처럼 고정값을 모든 기판에 쓰지는 않습니다. mil은 0.001 inch, 즉 0.0254 mm입니다. 6 mil은 약 0.152 mm이고 20 mil은 약 0.508 mm이지만, 이 폭 자체가 특정 허용 전류를 보증하지는 않습니다.

허용 전류보다 먼저 설계 조건을 적습니다

전류를 흘렸을 때의 온도는 구리 두께, 외층·내층 여부, 주변 구리 면, 기판 구조, 주변 온도와 냉각에 따라 달라집니다. 손으로 만져 뜨겁지 않았다는 관찰만으로 온도 상승이나 장기 신뢰성을 판정하기도 어렵습니다.

전원이라는 이유로 무조건 넓히는 것도 적절하지 않을 수 있습니다. 고속 신호의 폭은 목표 임피던스와 연결되고, 스위칭 전원의 민감한 노드는 구리 면적과 기생 용량도 영향을 줍니다. 같은 ‘전원’ 안에서도 요구 조건이 다른 넷은 나눠 관리합니다.

기본 폭과 최소 허용 폭을 따로 설정합니다

설계 규칙 검사(DRC, Design Rule Check)는 배선이 지정한 폭·간격 등 조건을 어겼는지 자동으로 확인하는 기능입니다. 배선 도구의 기본 폭은 선을 새로 그릴 때 제안하는 값입니다. 모든 기존 선이 그 폭 이상이라는 뜻은 아닙니다.

예를 들어 KiCad 9의 넷 클래스 폭은 배선 도구가 사용할 기본값입니다. 다른 폭으로 직접 배선해도 넷 클래스 값과 다르다는 이유만으로 DRC 오류가 발생하지는 않습니다. 전원선에 최소 폭을 강제하려면 별도의 사용자 규칙에서 해당 넷 클래스의 최소 배선 폭을 제한해야 합니다. 사용 중인 도구에서도 ‘권장값’과 ‘검사 조건’이 어떻게 구분되는지 확인합니다.

1. 회로의 실제 넷 이름을 기준으로 클래스를 지정합니다. 이름 패턴으로 자동 분류한다면 분류 결과에서 빠진 전원 넷이 없는지 확인합니다.
2. 열·전압 강하 검토로 정한 값을 기본 폭과 검사 규칙에 각각 반영합니다. 예외가 필요한 핀 탈출 구간은 길이와 위치까지 정합니다.
3. 전원 핀부터 부하까지 넷을 강조 표시합니다. 짧은 목, 층 변경 비아, 커넥터 핀, 접합부를 하나씩 따라갑니다.
4. 검사용 복사본에서 일부 구간을 의도적으로 최소 폭보다 가늘게 바꿔 DRC가 검출하는지 확인합니다. 검출되지 않으면 규칙 적용 대상이나 우선순위가 잘못된 것입니다.
5. 원래 폭으로 복구한 뒤 전체 DRC와 최종 제조 데이터의 폭을 확인합니다. 완성 기판에서는 정해 둔 최대 부하·주변 조건에서 전압과 온도를 측정합니다.

폭 하나가 아니라 가장 약한 구간을 확인합니다

넓은 배선이 끝에서 작은 비아 하나로 이어지면 그 비아와 접속부가 제한 요소가 될 수 있습니다. 넓은 구리 면이 얇은 써멀 릴리프(thermal relief)로만 연결되는지도 봅니다. 써멀 릴리프는 납땜할 때 열이 큰 구리 면으로 지나치게 빠지는 것을 줄이는 가는 연결부이며, 전류 경로에서는 그 단면도 계산에 들어갑니다.

검토 결과에는 클래스 이름뿐 아니라 설계 전류, 구리 두께, 최소 폭, 예외 구간, 비아 구성과 실측 조건을 남깁니다. 그래야 부하가 바뀌거나 기판 적층이 바뀌었을 때 어떤 규칙부터 다시 계산해야 하는지 알 수 있습니다.