KiCad 9.0 시작하기 · 6 / 7

PCB 배치와 배선

드디어 보드 레이아웃. 제조사 스펙으로 디자인 룰을 잡고, 부품을 배치하고, 트레이스를 긋고, 카퍼 존을 채우고, 3D로 확인함. 시리즈에서 가장 긴 편이니 나눠서 따라 해도 됨.

원본 영상: Part 6: Laying Out Your First PCB (17:51)

PCB 레이어 구조 단면도 — 이번 편에서 다루는 레이어 구조. 앞·뒷면 구리에 배선과 존을 만들고 비아로 연결함.

디자인 룰 설정

1제조사 스펙 확인

제조사가 못 만드는 보드를 그리면 안 되므로, 주문할 곳의 스펙부터 확인함. 영상은 DigiKey의 PCB 제조 서비스 DKRed 기준:

최소 트레이스 폭 / 간격: 5 mils
최소 드릴·비아 크기: 8 mils
최소 비아 패드 지름: 16 mils

2보드 설정에 입력

PCB 편집기를 엶(프로젝트 매니저 또는 회로도 편집기의 녹색 버튼). 단위를 mils로 바꾸고, 좌상단 녹색 버튼으로 보드 설정(Board Setup)을 엶. Design Rules → Constraints에서:

Clearance, Track width: 5 mils
Via diameter 최소: 16 mils
Through hole 최소: 8 mils

부품 불러오기와 배치

3회로도에서 PCB 업데이트

상단의 Update PCB from Schematic 버튼(반쯤 녹색인 아이콘) → Update PCB. 마지막에 경고가 하나 뜸: J1(DC 잭) 풋프린트는 패드가 3개인데 심볼 핀은 2개라는 내용. 곧 고칠 것이므로 Close 하고, 클릭 한 번으로 풋프린트 뭉치를 내려놓음.

화면 정리를 위해 오른쪽 레이어 패널에서 F.Fab 레이어를 끔. 부품 사이에 보이는 가는 선은 랫츠네스트(rat's nest) — 회로도에서 정의한 연결을 보여주는 안내선임. 전용 버튼으로 켜고 끌 수 있고, 곡선/직선 표시도 바꿀 수 있음.

4J1 풋프린트 수정 — 패드 3 삭제

J1 더블클릭 → Edit Footprint — 풋프린트 편집기가 다시 나옴. 패드 3을 클릭하고 Delete. 코트야드·실크 선도 몇 클릭이면 정리되니 연결된 선 세 개를 지우고 남은 선을 끌어올려 틈을 메움. 저장하면 좌상단 별표(*)가 사라짐 — 저장됐다는 뜻.

영상 절차를 그대로 따른 것이지만, 실물 DCJ200-10 잭은 3번(스위치) 단자까지 다리가 3개임. 패드를 지우면 3번 다리가 들어갈 홀이 없어져 실장 시 다리를 잘라야 함. 실제 제작이 목적이면 패드 3을 남기고 회로도에서 3핀 심볼(Barrel_Jack_Switch)로 바꿔 3번 핀에 미연결 플래그를 찍는 쪽이 정석임.

상단 안내처럼 이 수정은 이 보드에 복사된 풋프린트에만 적용됨. 원본 라이브러리는 그대로임. 다른 프로젝트에서도 쓰려면 커넥터용 라이브러리를 만들어 File → Save As 하면 됨.

5부품 배치

배치 자유도를 높이려고 그리드는 최소로 낮춤. M(이동) 또는 클릭-드래그로 부품을 옮김. 참조 지정자(R1 같은 글자)도 같은 방법으로 옮김. J1·J2의 참조 지정자는 조립 후 어차피 안 보이니 풋프린트 안쪽으로 옮기거나 지워도 됨.

클릭한 패드의 넷 정보는 좌하단에 표시됨 (예: J1 패드 2 = GND 넷)
회로도 편집기를 같이 띄우면 심볼↔풋프린트가 서로 하이라이트됨 (크로스 프로빙)
M 후 화살표 키를 누르면 그 축으로만 이동이 잠김 — 수평/수직 정렬에 유용
F는 부품·텍스트를 반대면으로 뒤집음

부품을 다른 부품 위로 끌면 분홍색으로 빛남 — 코트야드 침범 경고임. 납땜이 익숙하지 않으면 부품 간격을 넉넉히 둘 것.

배선

6트레이스 도구 — X

X로 트레이스(배선) 도구로 전환. 배선을 시작하면 같은 넷의 패드들이 전부 밝게 표시됨. 연습 삼아 GND 연결들을 먼저 그어볼 것.

그은 트레이스 수정: D(끌기 — 기존 각도 유지) / G(잡기 — 새 코너 추가)
45° 각도가 관례임
패드·트레이스 우클릭 → Net Inspection Tools → Highlight Net으로 넷 전체 강조 가능
패드·트레이스 위에 넷 이름이 표시됨 — 4편에서 Gate 라벨을 붙인 보람이 여기서 나옴

7자동 마무리 — Attempt Finish

트레이스를 시작한 상태에서 F를 누르면 KiCad가 경로를 알아서 마무리해줌(배선 중이 아닐 때의 F는 뒤집기임). 단순한 보드에서는 큰 도움이 아니지만, 빽빽한 보드에서 시간을 아껴주고 생각하지 못한 경로를 보여주기도 함. 현재 배선 중인 면에서만 시도함. J1의 GND 패드에서 X → F, MOSFET 소스 핀에서 F로 체험해볼 것.

트레이스를 앞↔뒷면으로 넘길 때는 배선 중 V를 눌러 원하는 위치에 비아를 떨어뜨림. 트레이스 폭 수정은 세그먼트 클릭 후 E(그 구간만), U를 누를 때마다 선택이 넷 전체로 확장됨.

8마운팅 홀

A(추가) → M3 검색 → 첫 번째 M3 마운팅 홀 배치. Esc 후 참조 지정자는 필요 없으니 지우거나(영상) 속성에서 숨김. 두 번째는 다시 고를 필요 없이 복사–붙여넣기.

로컬 좌표 리셋: 첫 홀 중심에서 Space를 누르면 dx/dy가 0으로 리셋됨. 두 번째 홀을 놓을 때 첫 홀 기준 상대 좌표가 보여서 일직선 배치가 쉬움.

9보드 외곽선 — Edge.Cuts

레이어를 Edge.Cuts로 선택. 사각형 그리기 도구로 부품을 감싸는 외곽을 그림. 변 하나를 클릭 → 우클릭 → Shape Modification → Fillet Lines → 반지름 3mm로 모서리를 둥글게 함.

카퍼 존 (Copper Fill)

연결이 많은 넷은 트레이스 대신 구리 존(채움 영역, copper pour)으로 채우면 편함. 전원·GND 연결이 많을 때 특히 유용하고, 대전류·고주파에도 이점이 있음. 이 보드는 GND 4개, VCC 3개 연결이라 존으로 처리함.

10GND 트레이스 삭제

연습으로 그었던 GND 트레이스를 지움: 세그먼트 하나 선택 → U를 눌러 전체 선택 → Delete.

11앞면 GND 존

F.Cu(앞면 구리) 레이어 선택 → 채움 영역 그리기(Draw Filled Zones) 도구 → 보드 외곽 바깥쪽에 첫 클릭. 대화상자에서 레이어 F.Cu, 넷 GND 선택 → OK → 외곽을 한 바퀴 돌려 그림.

12뒷면 VCC 존 + 채우기

같은 방법으로 B.Cu + VCC 존을 그린 뒤, B를 눌러 구리를 채움. 랫츠네스트 선들이 사라지는 게 보임. Ctrl+B는 채움 해제 — 연습으로 몇 번 눌러볼 것.

존이 안 채워진 것처럼 보이면 두 가지를 확인할 것: 왼쪽 툴바의 존 표시 모드가 "채움 숨김"으로 되어 있으면 채워져도 안 보이고, 환경설정 → PCB 편집기 → 편집 옵션의 존 자동 채움(auto refill)이 꺼져 있으면 B로 수동 채움해야 함.

B.Cu 레이어를 보면 VCC 패드들이 파란 살(spoke)로 존에 연결된 게 보임 — 써멀 릴리프임. 구리는 열을 잘 전달해서, 살 연결이 없으면 존 전체를 달궈야 납땜이 됨. 써멀 릴리프가 그걸 막아줌.

생 PCB는 구리가 전면에 깔린 상태에서 깎아낼 부분을 지정하는 방식으로 만들어짐. 존을 쓰면 에칭할 면적이 줄어 부식액도 덜 씀.

3D 확인과 다듬기

133D 뷰어 — Alt+3

Alt+3 또는 View → 3D Viewer. 자주 열어 확인하는 습관이 좋음.

KiCad 3D 뷰어로 본 보드 (한국어 UI) — 실습 보드의 3D 뷰(KiCad 한국어 UI). 오른쪽 패널에서 레이어별 표시를 조절함.

영상에서는 DC 잭의 3D 모델이 안 보이는 문제가 나옴: 잭 풋프린트 더블클릭 → 3D Models 탭 → 경로의 WRL 파일을 STEP 파일로 교체하면 제대로 표시됨.

DKRed 보드처럼 빨간 렌더를 보고 싶으면 3D 뷰어에서 앞면 마스크 레이어 더블클릭 → Define colors → Red 4, 불투명도 70.

14Q1을 핸드솔더 풋프린트로 교체

TO-92 기본 풋프린트는 패드 간격이 50 mils(1.27mm)라 손납땜 때 브리지가 나기 쉬움. Q1 선택 → E → General 탭의 Change Footprint → 책 아이콘 → TO-92_HandSolder 선택 → Change → Close. 같은 변경을 회로도의 Q1 Footprint 필드에도 반영해둘 것 — 안 그러면 다음번 Update PCB 때 원래 풋프린트로 되돌아감. 참조 지정자는 R로 회전해 정리하고, 가운데 트레이스를 D로 패드 끝까지 끌어준 뒤 B로 존을 다시 채움.

LED 표시등 추가 (선택)

12V 어댑터로 쓸 거면 전원이 살아 있는지 보여주는 LED가 있으면 안심됨. PCB 편집기에서 바로 부품을 추가할 수도 있지만, 수정은 회로도에서 하고 PCB를 업데이트하는 것이 정석 — 문서와 BOM이 어긋나지 않음.

15회로도에 R2·D1 추가

회로도 편집기에서 VCC·GND 심볼을 옆으로 복사하고, R1을 복사해 R2를 만들어 값을 6.8k로 변경 (DKPN: CF18JT6K80CT-ND). 복사한 심볼이라 풋프린트·3D 모델도 따라옴. A → LED small로 LED 심볼을 추가하고 풋프린트 LED_THT:LED_D5.0mm를 지정. VCC → R2 → LED → GND로 배선하고 저장.

16PCB 업데이트 + 배치

녹색 버튼으로 PCB 편집기 → Update PCB(옵션 체크는 그대로). R2 더블클릭 → Orientation −45°로 기울여 배치하고, R2에서 LED −핀까지 트레이스를 그은 뒤 B로 존을 채움.

17DRC — 디자인 룰 검사

상단 DRC 버튼 → Run DRC. 에러 0, 미연결 0이면 통과. Alt+3으로 3D도 최종 확인.

완성된 보드 레이아웃 (실습 재현본, 한국어 UI) — 실습 재현본의 최종 레이아웃(KiCad 한국어 UI). 예제 프로젝트 zip에 이 보드가 들어 있음.