비아(Via)란 무엇인가: 완전한 가이드

비아란 무엇입니까?

우리 모두는 흔적이 비행기의 연결이라는 것을 알고 있습니다. 따라서 레이어에서는 일반적으로 트레이스라고 불리는 해당 평면의 어느 곳으로든 라우팅할 수 있습니다. 아니면 구리 붓기와 같은 것을 사용할 수도 있습니다.

그러나 레이어 1을 레이어 3에 연결하는 것과 같이 레이어 간을 라우팅하려면 via를 사용해야 합니다.

본질적으로 그것은 단지 3차원의 수직 연결일 뿐입니다. 레이어 간 연결에 사용되므로 한 레이어의 트레이스가 PCB의 임의 레이어 또는 여러 레이어로 이동할 수 있습니다. 우리는 단지 하나의 레이어에만 머물 필요는 없습니다.

링크를 통해 특정 레이어에 연결하지 않는 경우 해당 레이어에 공백을 생성하게 되며 이에 대해서는 나중에 자세히 살펴보겠습니다.

비아 유형

인쇄 회로 기판은 구리 호일 회로 층으로 쌓여 있으며, 서로 다른 회로 층 사이를 연결하는 비아가 있습니다. 드릴 비용은 전체 보드의 최대 30%-40%가 될 수 있습니다.

PTH(도금 스루홀), BVH(막힌 홀) 및 BVH(매립 홀)는 PCB 설계 비아의 표준 유형입니다. 이 세 가지 유형의 기판 비아 홀에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

도금 관통 구멍(PTH)

도금된 스루홀은 가장 일반적인 PCB 비아입니다. 보드를 조명 쪽으로 향하고 조명이 보이면 "통과 구멍"입니다. 레이저를 통합하면 완전한 시추공을 만드는 데 큰 도움이 됩니다.

게다가 비용도 상대적으로 저렴할 것입니다. 그러나 어떤 경우에는 관통 구멍이 필요하지 않습니다. 더 저렴하지만 더 많은 보드 공간이 필요할 수 있습니다.

일반적으로 관통 구멍에는 PTH와 NPTH의 두 가지 유형이 있습니다. 둘의 차이점은 구리가 있는지 여부입니다.

PTH 구멍에는 구리가 없으며 전자 부품을 삽입하는 데 자주 사용됩니다(구멍 직경이 약간 더 큼). 내부 레이어와 외부 레이어의 패턴을 연결하는 데에도 사용됩니다.

블라인드 비어홀(BVH)

PCB 전체를 통과하는 스루홀 비아와 달리 블라인드 비아는 가장 바깥쪽 레이어와 단일 특정 내부 레이어를 연결합니다.

비아가 보드 반대쪽에 나타나지 않기 때문에 이를 "블라인드 경로"라고 합니다. 이 기술을 사용하면 PCB 표면의 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

이 제조 방법에서는 구멍 깊이(Z축)에 주의가 필요합니다. 홀 도금은 복잡하기 때문에 일부 보드 제조업체에서만 이 방법을 사용합니다.

매립 비아홀(BVH)

매립형 비아홀은 외부 레이어를 통과하지 않고 보드의 모든 회로 레이어에 연결되는 홀입니다.

이 공정은 드릴링(Drilling)과 본딩(Bonding) 방식으로는 할 수 없고, 개별 회로층을 드릴링한 뒤 도금, 라미네이션 프레싱을 3단계로 반복하는 공정이 필요하다.

'스루홀', '블라인드 비아홀'에 비해 제작기간이 길고 가격도 가장 높다.

HDI PCB에는 추가 회로 레이어를 위한 공간을 최대화하기 위해 블라인드 비아가 통합되는 경우가 많습니다. 드릴 크기, 패드 크기, 환형 링 외에도 많은 다른 매개변수가 비아를 구성합니다.

예를 들어, 솔더 마스크로 비아를 덮는 PCB 비아 텐팅은 일반적으로 추가 비용이 들지 않습니다. 비아를 채우는 것이 추가됩니다.

다양한 유형의 비아 간의 차이점은 무엇입니까?

관통홀 비아가 드릴로 만들어졌음을 확신할 수 있습니다. 다양한 드릴 크기가 사용되지만 일반적으로 0.2mm 미만은 사용되지 않습니다. 그들은 거기에서 훨씬 더 큰 것들로 올라갑니다.

드릴은 수치 제어 기계를 사용하여 디지털 제어로 구멍을 만듭니다.

일반적으로 다중 스핀들 도구가 사용됩니다. 그 후, 작은 구멍이 하나씩 배치로 만들어집니다. 시간은 한정되어 있으며 선형 모터가 스핀들을 제어합니다. 좋은 구멍 품질을 얻기 위해 상대적으로 빠르게 회전합니다.

비아의 기능

비아에 관해 이야기할 때 특정 주요 매개변수가 있습니다. PCB 비아는 적층형 PCB의 복잡한 기능을 가속화하는 데 중요합니다. 각각을 살펴보겠습니다.

신호 라우팅:

스루홀 비아가 없으면 신호가 PCB의 한 레이어에서 다른 레이어로 이동할 수 없습니다. 비아의 역할은 서로 다른 레이어 간의 상호 연결을 제공한다는 점에서 전기 리프트의 역할과 유사합니다. 따라서 이를 통해 설계자는 복잡한 네트워크를 보유하고 빠른 신호가 효과적으로 전송되도록 할 수 있습니다.

전력 및 접지 분배:

비아는 PCB 전체에 전원과 접지를 제공하는 데 중요합니다. 이는 서로 다른 레이어의 전원 평면과 접지 평면을 연결합니다. 결과적으로 모든 구성 요소에 안정적이고 일관된 전압 공급을 보장합니다. 또한 PCB 비아는 전압 강하를 최소화하고 신호 무결성을 유지합니다.

탈출 경로:

표면 실장 기술(SMT)에는 리드가 있습니다. 이러한 리드는 내부 레이어에 연결되어야 합니다. 비아, 특히 스루홀 비아는 이러한 연결을 위한 탈출 경로를 제공합니다.

PCB 라우팅 규칙은 무엇입니까?

이건 매우 중요합니다. 관통 구멍의 라우팅 규칙에 대해 이야기해 보겠습니다. IPC 표준에 따르면 구멍은 패드 중앙에 있어야 합니다. IPC 및 ISO에 따르면 패드 접선에 구멍이 허용되지만 인쇄 회로 기판 재료는 움직일 수 있으며 기계에는 허용 오차가 있습니다. 이러한 이유로 패드는 구멍 직경보다 커야 합니다.

0.55mm 패드를 예로 들면 0.3mm 구멍을 뚫을 수 있습니다. 이렇게 하면 상대적으로 작은 0.2~0.25mm 사이의 완성된 구멍이 생성됩니다. 마찬가지로 이 경우 연결을 원하지 않으면 내부 레이어에서 750μ 정도의 격리를 허용해야 합니다.

또한 외부적으로 약 450μ의 바니시 중앙 개구부가 필요합니다. 드릴 직경보다 약 1/2 더 큽니다. 레이저 마이크로 비아의 경우 PCB 설계 수준에서 표준은 300μ의 패드를 갖는 것입니다. 여기서 완성된 구멍은 약 100μ입니다. 이 경우 최소 275까지 조금 더 좁힐 수 있습니다. 따라서 레이저 비아가 BGA 패드에서 오프셋된다는 점을 기억하십시오.

PCB 설계에서 비아를 어떻게 선택합니까?

항상 사용해야 하는 직경과 매개변수를 통해 일반 정보를 제공하는 것은 쉽지 않습니다. 필요한 시나리오에 따라 다릅니다. 매우 미세한 피치 BGA를 라우팅하는 경우 비아 요구 사항은 오디오 스루홀 보드를 라우팅하는 것과 완전히 다릅니다.

하지만 몇 가지 사항을 고려해야 합니다. 예를 들어 0.15mm 또는 0.2mm 미만과 같은 작은 드릴 크기는 일반적으로 PCB 비용이 증가하고 수율이 낮아집니다.

매개변수를 통해

이 용어는 구멍의 크기와 행위를 나타냅니다. 패드 크기(구멍의 전체 직경), 드릴 크기(구멍의 실제 크기), 환형 링(패드에서 구멍의 공간)으로 구성됩니다.

제조업체의 능력에 따라 안정적으로 생산할 수 있는 최소 드릴 크기와 링 폭이 결정됩니다.

배치를 통해:

비아의 위치는 필수적입니다! 올바른 선택은 고주파수에서 신호 무결성에 영향을 미칠 수 있는 인덕턴스(전기 저항)를 감소시킵니다.

또한 조립 시 적절하게 납땜되어 추가될 수 있는 구성요소를 보장합니다.

또한 "공극"을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이는 기판을 약화시킬 수 있는 기판의 비어 있는 영역을 나타냅니다.

비아 유형

비아는 한 종류만 있는 것이 아닙니다! 스루홀 비아는 보드 전체에 걸쳐 널리 사용되는 유형입니다.

블라인드 비아는 PCB 표면까지 올라가지 않고 내부 레이어만 연결합니다.

반면, Buried via는 외부 레이어를 통과하지 않고 내부 레이어 사이에만 위치합니다. 마이크로비아는 고밀도 인쇄 회로 기판(PCB)에서 발견되는 작은 구멍입니다.

비아 유형에 관한 결정은 전적으로 PCB 설계 요구 사항에 따라 달라집니다.

크기 조정을 통해

비아 크기 조정에는 절충안이 포함됩니다. 비아가 작을수록 공간이 절약되지만 제조 비용이 증가하고 인덕턴스 값이 더 높아집니다. 더 큰 것은 더 많은 공간을 차지하지만 제조업체가 더 쉽게 접근할 수 있습니다.

이러한 일반적인 권장 사항은 몇 가지 지침을 제공합니다. 그러나 가장 적합한 크기는 응용 프로그램의 용도에 따라 다릅니다.

다시 말하지만, 이는 전적으로 시나리오에 따라 다릅니다. 하지만 저는 종종 다음과 같은 질문을 받습니다. "어떤 비아 크기를 권장하시나요?" 그리고 일반적인 출발점으로는 이것이 맞는 것 같습니다.

비아에 대해 이야기할 때 트레이스와 마찬가지로 현재 처리 기능에 대해서도 생각해야 합니다.

결론

결론적으로, 비아는 복잡한 인쇄 회로 기판의 구성 요소에서 결정적인 역할을 합니다. 

우리는 고성능 전자제품 설계를 위한 다양한 유형, 매개변수 및 배치 전략을 제공하려고 노력해 왔습니다. 

비아에 대해 배우면 복잡한 연결을 생성하고 PCB 설계에 생명을 불어넣는 데 도움이 됩니다.