블라인드 및 매립 비아: PCB 설계를 위한 심층 가이드

블라인드 비아는 가장 바깥쪽 PCB 층과 연결될 다른 특정 내부 층에 생성됩니다. 기계적 드릴링이나 레이저 드릴링을 사용할 수 있습니다. 드릴링이 끝나면 비아가 연결될 가장 바깥쪽 층에 패드를 추가합니다. 다음으로, 비아 패드를 포함한 드릴링된 구멍은 무전해 구리 증착을 사용하여 구리로 도금됩니다. 이렇게 하면 비아의 전기 전도도가 보장됩니다.

올바른 위치 지정 및 통합을 위해 PCB 레이어, 패드 및 비아 홀이 함께 쌓입니다. 프리프레그 소재. 비아가 제자리에 놓이면 전도성을 높이기 위해 구리 도금을 합니다. 그러나 어떤 경우에는 기계적 강도와 안정성을 개선하기 위해 비아를 에폭시로 채웁니다.

블라인드 비아의 장단점

장점	단점
컴팩트하고 가벼운 PCB 제공 레이어 수 감소로 비용 최소화 신호 품질이 향상됩니다	제조 복잡성 레이어 수 제한으로 PCB 설계 제한

블라인드 비아의 적용

블라인드 비아는 고밀도 PCB 레이아웃이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다. 이런 방식으로 여러 레이어가 컴팩트한 형태로 포장됩니다. 블라인드 비아의 일반적인 애플리케이션에는 다음이 포함됩니다.

스마트 워치
스마트 폰
GPS 추적기
피트니스 추적기
노트북 및 기타 휴대용 기기

매립형 비아(Buried Vias)란?

매립형 비아는 외부 레이어를 통과하지 않고 PCB의 두 개 이상의 내부 레이어를 연결합니다. 즉, 매립형 비아는 PCB 내부에 완전히 둘러싸여 있습니다. 블라인드 비아와 달리 다른 레이어와 연결되지 않습니다. 이러한 비아는 고밀도 및 복잡한 다층 PCB에 이상적입니다.

외부 소스에서 묻힌 비아 홀을 볼 수 없습니다. 이를 통해 PCB 설계자는 라우팅 트레이스나 다른 구성 요소 배치와 같은 다른 목적으로 외부 표면을 사용할 수 있습니다.

Buried Vias의 주요 특징

PCB의 외부 표면 공간을 차지하지 않습니다.
보다 밀도 있는 구성 요소 배치 및 보다 효율적인 라우팅이 가능합니다.
적층하기 전에 드릴링 및 도금이 필요합니다.
다층, 고성능 회로 설계를 구현합니다.

매몰형 비아는 어떻게 생성되나요?

내부 PCB 레이어에 적절한 구멍 크기를 사용하여 기계적 드릴링을 수행합니다. 그런 다음 비아 벽을 구리로 무전해 도금하여 전도성을 확립합니다. 도금 후 묻힌 비아, 내부 층은 프리프레그와 코어 재료로 함께 적층됩니다. 이렇게 하면 PCB 내부에 둘러싸여 있기 때문에 묻힌 비아에 접근할 수 없습니다. 그러나 적층 후 후속 층에서 블라인드 비아 또는 스루홀 비아를 드릴링할 수 있습니다.

적층 및 층 쌓기 작업을 거친 PCB는 최종 구리 도금 과정을 거쳐 원활한 전기적 연결을 보장합니다.

매립형 비아의 장단점

장점	단점
PCB 구성 요소 밀도 향상 비아가 없는 깨끗한 PCB 표면 향상된 신호 품질 더 나은 열 성능 라우팅 계층 수를 최소화하여 제조 비용을 절감합니다.	복잡한 프로세스 비아는 표면에서 볼 수 없기 때문에 수리가 어렵습니다.

Buried Vias의 적용

매립형 비아는 다음 애플리케이션을 위한 PCB 설계에 사용됩니다.

고밀도 컴퓨팅
자동차 전자제품
통신 장비
항공 우주 시스템
산업 제어 시스템
로봇공학 및 자율 시스템
의료 기기

PCB 기술에서 블라인드 및 매장형 비아의 중요성

공간 최적화

관통홀과 달리 블라인드 및 매립형 비아는 모든 층을 통과하지 않습니다. 이러한 효율적인 수직 연결로 인해 PCB가 더 컴팩트해지고 보드 두께와 크기가 줄어듭니다.

이로 인해 블라인드 및 매립형 비아는 스마트폰, IoT 기기 등과 같이 공간 제약이 있는 애플리케이션에 적합합니다. 게다가 더 많은 트레이스와 구성 요소를 사용할 수 있을 만큼 충분한 표면 공간도 확보됩니다.

고밀도 상호 연결(HDI)

블라인드 및 매립형 비아는 현대 전자 제품을 지원하는 고밀도 상호 연결 또는 HDI 기술의 기초입니다. 기존 PCB에 비해 15-20% 더 높은 라우팅 밀도를 허용합니다. 블라인드 및 매립형 비아는 과도한 드릴링을 피하면서 단계별 레이어 추가를 허용하여 다층 스태킹을 더욱 지원합니다.

향상된 전기적 성능

블라인드 및 매립 비아는 스루홀 비아에 비해 길이가 더 짧습니다. 이는 기생 인덕턴스와 커패시턴스를 최소화하는데, 이는 원활한 신호를 유지하는 데 필수적입니다. 고속 PCB 응용 프로그램. 블라인드 및 묻힌 비아는 EMI와 크로스토크 사이의 트레이스를 더욱 줄여 신호 성능을 개선하는 데 기여합니다.

비교표: 블라인드 비아 대 베리드 비아

매개 변수	블라인드 비아	매장 된 비아
시정	PCB의 앞면 또는 뒷면(한쪽 면만)	PCB의 어느 쪽에서도 볼 수 없음
레이어 연결	가장 바깥쪽 층을 통과하지 않고 바깥쪽 PCB 층을 하나 이상의 안쪽 층에 연결합니다.	2개 이상의 내부 레이어만 연결합니다.
드릴링 방법	기계식 또는 레이저 드릴링	기계적 드릴링(적층 전)
공간 효율성	외부 레이어의 구성 요소 및 트레이스를 위한 공간 절약	내부 레이어의 공간을 최대한 활용합니다.
비용	더 간단한 제조 공정으로 인해 매립형 비아보다 비용이 저렴합니다.	복잡성이 증가하면 비용도 증가합니다.

PCB의 블라인드 및 매립 비아 설계를 위한 가이드라인

화면 비율

종횡비는 드릴 깊이와 구멍 직경의 비율을 말합니다. 응용 프로그램에 따라 정확한 비율을 유지해야 합니다. 한계를 초과하면 불완전한 도금과 같은 제조 결함이 발생합니다. 다양한 응용 사례에 대한 블라인드 및 매립형 비아의 종횡비는 다음과 같습니다.

최대 종횡비	표준 블라인드 및 묻힌 비아 (1~20층)	고급 블라인드 및 베리드 비아 (22~40층)
홀 플레이트용	10:1 (구멍 직경>8mil)	20:1
레이저 비아 필링 플레이팅용	0.9:1 (깊이에는 구리 두께가 포함됩니다)	1:1 (깊이에는 구리 두께가 포함됩니다)
기계식 깊이 제어 드릴링 보드용	0.8:1 (드릴링 도구 크기 ≥ 10mil)	1.3:1 (드릴링 도구 크기 ≤ 8mil) 및 1.15:1 (드릴링 도구 크기 ≥ 10mil)

드릴링 및 도금

매립형 비아의 경우 적층 전에 기계적 드릴링을 해야 합니다. 그러나 블라인드 비아의 경우 기계적 드릴링과 레이저 드릴링 옵션이 모두 있습니다. 더 큰 드릴의 경우 기계적 드릴을 선택하는 것이 좋습니다. 그러나 복잡하고 작은 구멍을 다루는 경우 정확성을 위해 레이저 드릴링이 가장 좋습니다. 또한 안정적인 연결과 안정적인 전도도를 위해 도금 공정(전기 도금 또는 무전해 구리 도금)이 드릴링 방법과 호환되어야 합니다.

패드 크기를 통해

기억의 패드 직경 안정적인 연결을 보장하기 위해 비아 직경보다 최소 0.1mm 더 커야 합니다. 예를 들어, 비아 직경이 0.25mm인 경우 패드 직경은 최소 0.35mm여야 합니다.

에 따르면 IPC-2221패드 직경에 대한 계산은 다음과 같습니다.

IPC 레벨	패드 직경 계산	PCB 설계 밀도
레벨	최소 구멍 크기 + 0.1mm + 0.50mm ~ 0.60mm	높음
레벨 B	최소 구멍 크기 + 0.1mm + 0.30mm	보통
레벨 C	최소 구멍 크기 + 0.1mm + 0.20mm	높음

아래에 기계적, 레이저 블라인드 및 매립형 비아에 대한 최소 패드 크기를 추가했습니다.

최소 패드 크기	기계식 블라인드 및 매립형 비아 (≤ 3회 라미네이팅)	기계식 블라인드 및 매립형 비아 (≤ 2회 라미네이팅)
레이저 드릴링용	0.254mm (0.1016mm를 통해)	0.254mm (0.1016mm를 통해)
레이저 드릴링용	0.2794mm (0.127mm를 통해)	0.2794mm (0.127mm를 통해)
기계 드릴링용	0.4064mm (0.2032mm 드릴링용)	0.4064mm (0.2032mm 드릴링용)
최소 BGA 패드 크기	HASL: 0.254mm LF HASL: 0.3048mm 기타 : 0.254mm (플래시 골드의 경우 0.1778mm)	하슬(HASL): 0.254mm LF HASL: 0.3048mm 기타 : 0.1778mm
패드 크기 허용 오차(BGA)	±0.0381mm(≤0.254mm) ±15% (>0.254mm)	±0.03048mm(≤0.3048mm) ±10% (≥0.3048mm)

비용과 복잡성

매립 비아는 블라인드 비아와 매립 비아보다 비용이 더 많이 듭니다. 이는 제조 공정이 복잡하고 내부 층 연결에 더 정밀한 장비가 필요하기 때문입니다.

그러나 블라인드 비아는 매립형 비아보다 저렴하고 간단합니다. 그러나 레이저 블라인드 비아는 PCB 공간 최적화 및 고밀도 상호 연결(HDI)에 비용이 많이 들지만 비용 효율적입니다.

NB : 비용은 보드 층 수, 밀도, 드릴링 방법, 신호 속도에 따라 다릅니다.

구리층 고려 사항

적절한 정렬과 안정적인 전기적 연결을 보장하기 위해 항상 짝수의 구리 층에 비아를 스팬해야 합니다. 비아가 홀수의 층에 스팬되면 층이 정렬되지 않아 제조 공정이 어려워집니다.

블라인드 및 매립 비아의 신뢰성 요인

도금 범위

불충분한 도금은 PCB의 전기적 성능과 기계적 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 신뢰할 수 있는 신호를 위해서는 전체 커버리지 도금이 필수적이며, X선 이미징은 도금 커버리지를 검사하는 데 탁월한 옵션입니다.

접합

적층 공정에서 여러 층이 추가되기 때문에 블라인드 및 매립 비아에서 박리 위험이 증가합니다. 따라서 PCB 층 무결성을 유지하고 약한 부분을 피하려면 본딩을 신중하게 해야 합니다.

충전을 통해

충전은 블라인드 및 매립 비아에서 공극을 피하고 기계적 강도를 개선하는 데 필수적입니다. 이 경우 충전을 위해 전도성 또는 비전도성 재료(예: 에폭시)를 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 PCB 내구성이 향상되고 균열 위험이 최소화됩니다.

스트레스

고밀도 PCB 영역의 비아는 종종 납땜이나 기계적 진동으로 인한 열 팽창으로 인해 응력을 받습니다. 이는 PCB에 균열을 일으킬 수 있으며, 이는 PCB의 신뢰성에 의문을 제기합니다. 따라서 PCB를 설계할 때 응력 분포를 고려하는 것이 필수적입니다.

검사

미세 단면 분석이나 열화상 촬영과 같은 첨단 기술을 사용하여 PCB의 공극, 충전물 및 도금을 검사합니다.

재작업

특히 묻힌 비아를 수리하는 것은 매우 어렵습니다. 재작업을 위해서는 PCB를 완전히 비활성화해야 합니다.

히프 라인

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자주 묻는 질문

블라인드 비아의 한계는 무엇인가요?

블라인드 비아는 PCB를 통과하지 않으므로 깊은 상호 연결을 제한할 수 있는 깊이 제한이 있습니다. 게다가, 관통 홀 비아에 비해 블라인드 비아는 일반적으로 직경이 더 작습니다. 이는 고전류 애플리케이션에서의 사용을 제한할 수 있습니다.

블라인드 비아와 매립 비아는 기존의 관통홀 비아보다 더 비싼가요?

네, 블라인드 비아와 매립 비아는 더 복잡한 제조 공정을 거치기 때문에 기존의 관통홀 비아보다 비쌉니다.