`PCB 비도금 홀(NPTH) 설계 가이드: PTH 차이와 치수·공차

기판을 케이스에 고정하면서 나사를 조일 때 PCB 가장자리에 미세한 균열이 생긴 적이 있나요? 고정 홀의 위치, 크기 또는 나사 머리 주변 여유가 맞지 않으면 전기 회로가 정상이어도 조립 중 손상될 수 있습니다. 임피던스나 디커플링을 꼼꼼히 검토하면서도 장착 홀은 마지막에 확인하는 경우가 있습니다.

기계적 홀은 보드의 정렬과 체결 후 내구성을 좌우합니다. 이 글에서는 비도금 관통홀(NPTH)의 의미와 도금 관통홀(PTH)과의 차이, 치수·공차·제조성 설계(DFM) 검토 항목을 설명합니다.

PCB 제작에서 NPTH란?

NPTH와 PTH의 차이

NPTH(Non-Plated Through Hole)는 PCB를 관통하지만 홀 벽에 구리 도금이 없는 홀입니다. 일반적으로 전기적 연결이 아니라 기계적 고정에 사용합니다. 반면 PTH(Plated Through Hole)의 홀 벽에는 원문 기준 약 20~25 µm의 구리층이 형성되어 층간 전기 연결이나 스루홀 부품 리드의 납땜에 사용됩니다.

PTH는 구리 도금 전에 드릴링하고 무전해·전해 도금으로 홀 벽을 형성합니다. NPTH는 도금 단계에서 보호하거나 도금 후 별도 드릴 작업으로 가공합니다. 사용 공정은 제조사와 보드 구성에 따라 다릅니다.

비도금 관통홀의 주요 용도

NPTH는 회로도에는 표시되지 않을 수 있지만 기구 설계와 생산에 필요합니다. 전기적 연결 대신 고정·위치 결정·간섭 회피를 맡습니다.

• 보드를 케이스에 고정하는 나사·볼트·스탠드오프 홀
• 패널의 제조·조립 지그용 홀
• 핀과 맞물려 보드 위치를 정하는 정렬 홀
• 샤프트, 커넥터 또는 체결 부품이 통과하는 개구부
• 커넥터·방열판·기구 키에 필요한 슬롯과 컷아웃

NPTH 설계 시 확인할 치수와 배치

홀 크기, 공차와 위치

홀 직경은 실제 체결 부품에 맞춰 정합니다. 원문은 M3 나사의 여유 홀 약 3.2 mm, M2.5 나사의 여유 홀 약 2.7 mm를 예로 듭니다. 작으면 나사가 들어가지 않고 너무 크면 보드가 움직이거나 나사 머리 아래 재료가 부족할 수 있습니다. NPTH는 도금 두께에 따른 직경 감소가 없으므로 완성 홀 기준으로 치수를 지정합니다.

원문에는 기계적 NPTH 공차를 약 ±0.08 mm로 소개하지만, JLCPCB의 현재 일반 리지드 PCB 제조 사양에는 비도금홀 공차가 ±0.2 mm로 표시되어 있습니다. 정밀 끼워맞춤이 필요하다면 공차를 임의로 가정하지 말고 해당 주문의 가공 가능 범위를 확인해야 합니다. 보드 외곽 가공이 홀을 침범하지 않도록 가장자리와 충분히 떨어뜨리고, 나사 머리나 와셔의 실제 외경까지 부품 금지 영역에 반영합니다.

동박, 솔더 마스크 및 보드 가장자리

NPTH 홀 벽에는 구리가 없어야 합니다. 홀 근처에 동박이 있으면 가공과 체결 응력으로 손상되거나 금속 나사에 접촉할 수 있습니다. 원문은 드릴 홀 가장자리에서 동박까지 최소 0.2~0.3 mm를 권장하는 예시를 제시합니다. 금속 나사 머리나 와셔가 표면에 닿는다면 그 외경을 기준으로 더 넓은 이격이 필요할 수 있습니다. 솔더 마스크 개구도 홀 가공과 함께 확인합니다.

일반 NPTH는 그 자체로 접지 연결을 만들지 않습니다. 나사를 이용해 섀시 접지를 하려면 도금 홀 또는 금속 체결 부품과 접촉하도록 설계한 노출 구리 패드를 검토해야 합니다. 장착 홀을 가공된 보드 가장자리에 너무 가깝게 두면 남는 기판 재료가 얇아져 분리 작업이나 나사 체결 시 깨질 수 있습니다.

최소 홀 직경과 종횡비

제조사마다 기계 드릴의 최소 가공 직경이 다릅니다. 원문은 일반적인 NPTH 하한을 약 0.5 mm로 제시합니다. 그보다 작은 홀이 반드시 PTH여야 한다는 뜻은 아니며, 설계 의도와 제조 가능 여부를 별도로 확인해야 합니다. 도금이 없어도 두꺼운 보드에 깊고 가는 홀을 가공하면 축이 어긋날 수 있습니다. 원문은 도금 비아에서 흔히 언급하는 10:1보다 낮은 종횡비를 참고하도록 설명하지만, NPTH 허용값은 해당 공정에서 확인해야 합니다.

NPTH 제조에서 발생하는 문제와 대응

드릴 위치, 버 제거와 홀 벽 품질

NPTH를 PTH와 별도 드릴 공정으로 만들면 두 작업의 기준점 정렬이 중요합니다. 두 번째 드릴 패스가 어긋나면 동박이나 보드 외곽에 대한 홀 위치가 달라집니다. 광학 정렬을 사용하는 CNC 설비로 위치를 관리할 수 있습니다. 도금하지 않은 기판의 드릴 출구에는 버나 유리섬유 잔여물이 생길 수 있습니다.

버가 남으면 나사 안착과 보드 평탄도에 영향을 줄 수 있습니다. 브러싱이나 제어된 연마 공정으로 홀 가장자리를 정리하며, 드릴 회전 속도·이송 속도·날 상태를 기판 재료에 맞춰 관리합니다. 압입 홀은 표면 거칠기와 수지 번짐도 점검합니다.

대표 결함을 줄이기 위한 공정 관리

다음 결함은 공정 조건과 검사로 줄일 수 있습니다.

1. 홀 벽의 의도치 않은 구리: 도금 시 마스킹이 제대로 되지 않으면 기계적 홀에 구리가 남을 수 있습니다. 마스킹 또는 도금 후 드릴 공정을 관리합니다.
2. 위치 편차: 드릴 마모나 정렬 오류는 홀 중심을 설계 위치에서 벗어나게 합니다.
3. 버와 층간 박리: 과도한 이송이나 부적절한 받침재는 홀 가장자리를 손상시킬 수 있습니다.
4. 직경 편차: 드릴 마모에 따른 완성 홀 크기 변화를 드릴 표와 표본 측정으로 확인합니다.

복잡한 PCB에서 NPTH 설계 원칙

기계적 강도, 정렬 및 조립성

장착 NPTH는 하중을 받는 지점으로 취급해야 합니다. 나사 체결 토크와 진동이 집중되므로 주변 기판 재료와 동박·부품 금지 영역을 충분히 확보합니다. 와셔가 평평하게 앉을 공간도 필요합니다. 정렬 홀은 기구 기준점이 될 수 있습니다. 서로 적절히 떨어진 두 홀을 기준으로 선택하고 다른 주요 치수를 같은 기준에서 정의하면 보드, 케이스 및 조립 지그의 누적 위치 오차를 줄일 수 있습니다.

NPTH 전용 DFM 점검 항목

CAD 라이브러리와 제조 데이터에 다음 항목을 반영합니다.

• 드릴 파일과 제조 메모에서 NPTH와 PTH를 명확히 구분합니다.
• 홀과 동박 사이에 해당 제조사의 요구 이격을 둡니다.
• 원문의 0.5 mm 최소 직경 예시를 제조 가능 여부 확인 없이 보편 규칙으로 사용하지 않습니다.
• 원문의 ±0.08 mm 공차 예시는 최신 표준 공차와 다를 수 있으므로 압입 부품 등 정밀 가공이 필요한 경우 별도로 문의합니다.

JLCPCB의 NPTH 가공을 검토할 때

드릴 및 외곽 가공 설비

NPTH를 별도 드릴 작업으로 가공할 때는 동박 패턴과 보드 외곽에 대한 정렬이 중요합니다. JLCPCB의 CNC 드릴·라우팅 공정에서는 원형 홀뿐 아니라 슬롯과 컷아웃도 가공할 수 있습니다. 홀 종류와 크기에 따라 적용 공정을 확인하십시오.

공차 및 DFM 피드백

원문은 기계 홀 공차 약 ±0.08 mm와 최소 직경 약 0.5 mm를 소개합니다. 다만 현재 JLCPCB 한국어 일반 리지드 PCB 사양에는 NPTH 직경 공차가 ±0.2 mm로 표시되어 있으므로, 실제 주문 옵션과 특별 공차 승인 여부를 먼저 확인해야 합니다. 제조성 검사에서는 홀과 동박의 이격, 가장자리 위치 및 도금 여부를 확인할 수 있습니다. 자동 검사가 체결 강도까지 보증하는 것은 아닙니다.

시제품에서 양산까지의 일관성

원문에는 시제품 PCB의 최저 가격 약 $2와 1~2일 제작 일정이 예시로 제시되어 있습니다. 가격·일정은 시점, 규격과 주문 조건에 따라 달라지므로 현재 견적에서 확인해야 합니다. 소량 시제품에서 홀 위치와 체결 조건을 먼저 검증한 뒤 동일한 제조 파일과 검사 기준을 양산에 적용합니다.

NPTH 설계 FAQ

결론

NPTH는 회로의 전기적 연결을 맡지는 않지만 보드의 고정과 위치 정렬에 중요합니다. 나사 규격에 맞는 완성 홀 크기, 주변 동박 이격, 가장자리 재료와 공차를 함께 확인해야 조립 중 균열과 간섭을 줄일 수 있습니다.

설계 규칙과 제조 파일에서 NPTH를 일관되게 지정하고, 시제품에서 체결 상태를 실제로 검증하십시오. 원문의 수치와 가격·일정은 현재 주문 사양으로 다시 확인해야 합니다.