9가지 PCB Via 유형 이해

PCB via는 단순히 PCB에 뚫은 작은 구멍입니다. 보드의 레이어를 연결합니다. 구멍은 구리로 덮여 있어 전류가 통과할 수 있습니다. 레이어 간에 전기적 연결을 만듭니다. 다층 PCB 설계에는 via가 필요합니다. 전기 및 열 연결은 이것에 의해 도움을 받습니다. 모든 via가 동일하지 않으며 일부 via는 전체를 통과합니다. 보드 두께. 또는, 일부는 몇 개의 레이어를 연결합니다. 비아의 크기와 모양은 설계에 따라 달라집니다. 비아는 둥글거나 둥글지 않을 수 있으며, 크거나 작을 수 있습니다. 비아의 배치도 매우 중요합니다. 전기적 노이즈 또는 신호 문제는 배치가 잘못되어 발생할 수 있습니다. 적절한 비아 배치는 열 성능에도 영향을 미칩니다.

PCB Via 유형

설계의 다양한 요구에 따라 다양한 유형이 필요합니다. 어떤 유형의 via가 적합한지 알고 있다면 공간, 성능, 안정성을 최적화할 수 있습니다.

관통 구멍 비아

구멍을 통해 비아는 보드 두께 전체를 통과하는 비아입니다. 보드의 상단과 하단 레이어는 비아로 연결됩니다. 도금 비아에서 전기 신호가 레이어 간에 전달됩니다. 관통 홀 비아는 간단하고 비용 효율적입니다. 그러나 문제는 PCB 공간을 더 많이 차지한다는 것입니다. 덜 복잡한 설계에 이상적입니다.

도금 관통 구멍 비아 – PCB 레이어를 전기적으로 연결합니다. 구리는 홀을 감싸 레이어 간에 전류를 전달합니다. 이 유형을 사용하여 멀티레이어 설계의 신호나 전원을 라우팅할 수 있습니다.
도금되지 않은 관통 구멍 Via – 전도성 라이닝이 없습니다. 기계적 목적으로 사용할 수 있습니다. 전기적으로 층을 연결하지 않고도 지지를 제공합니다. 장착 또는 구조적 필요에 일반적입니다.

블라인드 비아

외부 PCB 층 내부 계층에 연결할 수 있습니다 블라인드 비아. 그들은 보드 전체를 연결하지 않습니다. 이러한 공간 감소와 신호 품질 개선은 이러한 비아에 의해 이루어집니다. 고밀도 설계는 종종 블라인드 비아를 사용합니다. 이들은 레이저로 드릴링되거나 기계적으로 드릴링됩니다. 블라인드 비아의 제조는 비아의 정확한 깊이에 크게 의존합니다.

사진 정의 블라인드 비아 – 레진을 사용하여 만들었습니다. 라미네이트 감광수지 코어에 넣어서 만듭니다. 이 코어에는 묻힌 신호 레이어 또는 파워 플레인.
순차적 적층 블라인드 비아 – 단계별로 레이어를 만드는 것을 포함합니다. 얇은 라미네이트를 드릴링하고, 에칭하고, 양면 PCB처럼 도금합니다. 그런 다음 나머지 PCB 레이어와 함께 라미네이트합니다.
제어된 깊이 블라인드 비아 – 이것들은 부분적으로 뚫린 구멍입니다. 보드를 통과하는 대신 특정 깊이까지 뚫어야 합니다. 그런 다음 구멍은 전기 연결을 위해 도금됩니다.
레이저 드릴 블라인드 비아 – 이 비아는 정밀하고 깨끗합니다. 레이저가 구멍을 만들어 외부 레이어와 내부 레이어를 연결합니다. 구멍은 PCB 전체를 통과하지 않습니다.

매장을 통해

PCB의 내부 층 사이에 위치하며, 묻힌 비아 있습니다. 외부에서 볼 수도 없고 볼 수도 없습니다. 두 개 이상의 내부 레이어를 연결합니다. 묻힌 비아의 장점 중 하나는 컴팩트한 PCB 설계에 도움이 된다는 것입니다. 더 많은 것을 제공합니다. 라우팅 외부 층에 공간이 있습니다. 이러한 비아의 레이어링 및 정밀 드릴링 제조가 필요합니다.

마이크로비아

현대 PCB 설계에서는 마이크로비아 작은 구멍입니다. 보드의 두 인접한 층이 이것으로 연결됩니다. 이것들은 정밀성을 위해 레이저로 뚫었습니다. 크기가 작기 때문에 밀집된 회로에서 공간을 절약하는 장치입니다. 고밀도 상호 연결(HDI) 보드 항상 마이크로비아를 가질 수 있습니다. 따라서 컴팩트하고 진보된 디자인에서 좋은 성능이 보장됩니다.

스택 비아

여러 층을 연결하는 스택 비아에 수직으로 정렬됩니다. 블라인드 또는 매립 비아가 바로 그것입니다. 오버랩은 완벽하며 고정밀 제조가 필요합니다. 스태거드 비아는 스택 비아보다 저렴합니다. 이는 복잡한 다층 설계에 사용됩니다. 안정적인 연결을 유지하면서 공간을 절약합니다.

계단식 비아

층은 엇갈린 비아를 통해 겹치지 않게 연결됩니다. 하지만 간격이 있어서 생산하기 쉽습니다. 스택 비아는 이러한 비아보다 비용 효율적입니다. 덜 복잡한 설계는 엇갈린 비아를 사용합니다. 이를 통해 PCB 공간을 비교적 효율적으로 사용하면서 안정적인 방식으로 장치를 연결할 수 있습니다.

건너뛰기

이 유형의 비아는 여러 층을 통과하지만 그 사이의 다른 층은 우회합니다. 묻히거나, 블라인드하거나, 둘 다 가능합니다. 라우팅 설계는 이러한 비아를 통해 유연할 수 있습니다. 일부 층을 연결할 필요가 없다면 스킵 비아를 사용할 수 있습니다. 다층 및 HDI 보드에서는 종종 사용됩니다.

패드의 비아

그들은 이러한 유형의 비아를 구성 요소 패드 바로 아래에 놓습니다. 그들은 소산합니다. 열 플럭스 더 나은 라우팅 경로를 줄이고 라우팅 경로를 줄입니다. 비아는 종종 사용됩니다. BGA 및 전원 구성 요소. 비아가 제대로 채워지지 않으면 솔더가 비아로 흐를 수 있습니다. 이로 인해 납땜이 제대로 되지 않고 조인트가 약해집니다. 적절한 충전으로 신뢰성과 성능이 향상됩니다.

채워진 비아

이러한 비아는 전도성 또는 비전도성 재료로 완전히 채워집니다. 전도성 충전으로 전기 및 열 전도성이 향상됩니다. 비아는 공기 또는 액체가 비아에 들어오지 않도록 비전도성 재료로 채워집니다. PCB 신뢰성 및 균열은 다음을 통해 방지됩니다. 채워진 비아또한 까다로운 애플리케이션에 대한 성능 향상도 제공합니다.

구리 충전 비아 – 전도성 구리로 채워진 via. 고전류 또는 전력 애플리케이션에 이상적입니다.
전도성 폴리머 충전 Via – 열전도도를 향상시킵니다. 또한 안정적인 전기 연결을 보장합니다.
비전도성 충전 비아 – 전류를 흐르게 하지 않는 비아. 오염 물질이 구멍으로 들어가는 것을 차단합니다. 섬세한 디자인에서 흔히 볼 수 있습니다.

비아에 대한 중요한 고려 사항

화면 비율

비아의 종횡비는 폭 대 깊이의 비율입니다. 도금 두께와 비아가 전기를 얼마나 잘 전도하는지도 영향을 받습니다. 기계식 드릴은 10:1 이하의 비율에서 가장 잘 작동합니다. 더 작은 드릴에서는 더 낮은 비율의 마이크로비아가 필요할 수 있습니다.

고리 모양의 고리

비아 주변의 구리. 드릴링 후, 연결을 안전하게 유지합니다. 약한 연결은 너무 작은 링의 결과입니다. 문제가 발생하지 않도록 항상 충분한 구리를 남겨야 합니다.

신호 무결성

PCB를 통과하는 신호의 이동 방식은 via에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 간섭이나 노이즈는 사용되지 않는 via 섹션으로 인해 발생할 수 있습니다. 추가 금속을 제거하거나 백 드릴링을 통해 성능을 개선할 수 있습니다. 신호 무결성 적절한 설계를 통해 적절하게 유지관리됩니다.

라우팅 밀도

비아는 혼잡한 PCB 구역에서 중요한 경로의 차단기가 됩니다. BGA와 같은 높은 핀 부품 아래에서는 일반적입니다. 블라인드 또는 마이크로비아를 사용하면 라우팅 공간을 확보할 수 있습니다. 혼잡을 피하기 위해 어떻게 계획할지 신중하게 고려하세요.

크기 또는 치수를 통해

디자인이 차지하는 공간의 양은 via 크기에 따라 영향을 받습니다. 더 작은 via는 공간을 절약하지만 고급 드릴이 필요합니다. 생산하기 쉽고 비용이 적게 듭니다. 필요와 예산에 맞는 크기를 선택하세요.

도금 두께

비아의 강도와 전도도는 다음에 따라 달라집니다. 도금 두께. 도금이 두꺼울수록 비용은 줄어들지만 전류 흐름은 개선됩니다. 도금이 얇을수록 비용은 절감되지만 내구성은 떨어질 수 있습니다. 용도에 맞는 잔액을 선택하세요.

PCB 레이아웃

보드 기능과 안정성은 via 배치에 영향을 받습니다. 이로 인해 레이아웃이 나빠져 신호 손실이 심하거나 경로가 차단될 수 있습니다. 짧은 스터브와 양호한 via 배치로 성능이 향상됩니다. 미리 계획하여 레이아웃 문제에 부딪히지 않도록 합니다.

비아에 사용되는 재료

구리는 종종 전도성을 위해 via를 만드는 데 사용됩니다. 실버 에폭시, 알루미늄 또는 텅스텐이 대안입니다. 그러나 각 재료는 비용이나 강도와 같은 고유한 강점을 제공합니다. PCB 환경 및 응용 분야에서 작동하는 것을 선택하십시오.

Via를 위한 PCB 설계 팁

· 스택형 비아 위의 계단형 비아

추가 충전과 비용을 피하기 위해 계단형 비아를 사용합니다. 이는 스택형 비아보다 쉽고 신뢰할 수 있습니다.

· 블라인드 및 매립 비아에 제어된 깊이 사용

제어된 깊이는 올바른 층에 정확하게 드릴링하는 데 도움이 됩니다. 블라인드 및 묻힌 비아가 계획대로 작동하도록 보장합니다.

· 고속 비아에 대한 종횡비 최소화

신호 문제를 줄이려면 종횡비를 낮게 유지하세요. 이렇게 하면 성능이 향상되고 간섭이 줄어듭니다.

· HDI 보드에서 더 작은 비아를 선택하세요

HDI 보드는 더 작은 비아에서 더 잘 작동합니다. 더 작은 비아는 스트레이 커패시턴스와 인덕턴스를 줄여 신호 흐름을 개선합니다. 이러한 비아는 또한 밀도가 높은 설계를 위한 공간을 절약합니다.

· Via-in-Pads 채우기

조립 중 솔더 문제를 방지하기 위해 via-in-pad를 채웁니다. 채워진 via는 전기적 연결과 신뢰성을 개선합니다. 특히 중요한 구성 요소 아래에서 via 구멍을 열어 두지 마십시오.

· BGA 패드 배열을 위한 비아 평면화

비아가 있는 BGA 패드는 매끄러운 납땜을 위해 평탄화해야 합니다. 고르지 않은 비아는 약화될 수 있습니다. 솔더 조인트 문제를 일으킬 수 있습니다. BGA 패드의 블라인드 및 스루 비아는 조심스럽게 채워야 합니다.

· QFN 아래에 열 패드 비아 통합

아래의 열 패드 비아 QFNs 열 발산과 솔더 흐름을 개선합니다. 이러한 비아는 열 패드를 고정하고 조립 중에 떠다니는 것을 방지합니다.

· 솔더 페이스트 스텐실 조정 고려

부족 열 비아 솔더 풀링이나 가스 방출을 일으킬 수 있습니다. 이를 수정하려면 솔더 페이스트 스텐실을 윈도우 페인 디자인으로 조정하세요. 이렇게 하면 솔더가 고르게 퍼지고 결함이 방지됩니다.

· 라우팅/점선 모서리의 클리어런스 확인

비아와 트레이스를 라우팅 또는 스코어링된 모서리에서 멀리 유지하세요. 최소 간격은 제조 또는 사용 중 손상을 방지합니다. 적절한 간격을 유지하도록 PCB 레이아웃을 계획하세요.

· BGA 패키지에 대한 비아 검사

BGA 패키지 아래의 비아 배치와 품질을 확인합니다. 정렬이 잘못된 비아는 납땜 문제를 일으킬 수 있습니다. 적절한 간격과 마스크 적용 범위를 위해 설계를 검사합니다.

· 도그본 디자인 검증

도그본 디자인은 짧은 트레이스를 가진 패드에서 비아를 분리합니다. 솔더 마스크가 BGA 레이아웃 아래의 비아를 덮는지 확인하세요. 커버리지가 없으면 원치 않는 전기 접촉이 발생할 수 있습니다.

· PCB VIA 허용 오차 준수

PCB 설계에서 비아에 대한 표준 허용 오차를 따르세요. 정확성을 위해 크기, 클리어런스 및 환형 링 치수를 확인하세요. 이를 준수하면 PCB가 IPC 표준을 충족합니다.

Via 설계의 제한 사항 및 고려 사항

비용 영향

마이크로비아와 패드 내 비아는 비용이 더 많이 드는 고급 비아 유형을 나타냅니다. 레이저 드릴링과 매우 정밀한 도금 단계가 필요합니다. 또한 자체 제조 비용이 있는 특수 장비가 있습니다. 이는 특히 복잡한 보드의 경우 빠르게 누적될 수 있습니다. 설계를 신중하게 계획하면 비용을 균형 있게 조절할 수 있습니다.

제조 복잡성

비아 생산은 매우 정밀한 공정입니다. 전기적 고장은 정렬 불량으로 인해 발생합니다. 드릴링 또는 불완전한 충전. 이러한 문제는 반드시 바로 나타나지는 않지만 장기적인 문제로 이어질 수 있습니다. 스택형 또는 충전형과 같은 고급형을 통해 만드는 것이 훨씬 더 어렵습니다.

신뢰성 문제

더 작은 비아와 더 조밀한 레이아웃은 신뢰성 문제를 야기합니다. 시간이 지남에 따라 비아의 작은 결함으로 인해 고장이 발생할 수 있습니다. 이는 특히 다음과 같은 안전한 애플리케이션과 관련하여 위험합니다. 의료 장치 또는 항공 우주 장비. 스트레스를 처리하려면 비아가 튼튼하고 잘 만들어졌는지 확인해야 합니다. 비용이 많이 드는 수리나 교체 비용을 지불하고 싶지 않다면 일관성이 필요합니다.

열 관리 과제 및 솔루션

최신 PCB 설계에는 효과적인 열 제어가 필요합니다. 구성 요소가 더 빨리 작동할수록 더 많은 열이 생성됩니다. 민감한 부품에서 열을 제거함으로써 열 비아가 도움이 됩니다. 열 비아가 없으면 과열로 인해 보드가 손상되거나 수명이 단축될 수 있습니다. 그러나 열 비아를 조심스럽게 배치하면 원활하게 작동할 수 있습니다.

PCB에 적합한 Via 요구 사항을 결정하는 방법

선택하는 비아는 PCB의 크기와 용도에 따라 달라집니다. 더 큰 PCB, 특히 오래된 장치의 경우 관통 구멍 구성 요소가 필요할 수 있습니다. 이전 표준에 따라 제작된 더 큰 보드가 있는 경우 이것이 가장 좋습니다. 관통 구멍 구성 요소는 더 작은 장치의 경우 공간을 더 많이 낭비합니다. 컴팩트한 보드는 블라인드 마이크로비아 중 가장 좋습니다. 이들은 공간 효율성을 고려하고 신호를 잘 처리합니다. 더 작은 PCB, 마이크로비아를 사용하는 것은 비용이 더 많이 들지만, 일반적으로 더 작은 PCB를 마이크로비아로 사용하는 이점은 추가 비용보다 더 큽니다.

더 작은 비아를 사용하는 경우

일부 설계에서는 더 작은 비아를 고려해야 합니다. PCB에 많은 부품이나 네트가 있지만 레이어가 적당한 경우 더 작은 비아는 표면 공간을 절약할 수 있습니다. 즉, 상단 레이어에 라우팅 및 구성 요소를 위한 공간이 있다는 의미입니다. 여러 레이어가 있는 일부 보드의 얇은 트레이스는 더 작은 비아에 맞아야 할 수 있습니다. 그러나 미세 피치 BGA를 상호 연결하려면 종종 마이크로비아가 필요합니다. 마이크로비아가 없으면 내부 BGA 볼에 도달하지 못할 수 있습니다. 더 작은 비아는 간섭을 줄이고 신호가 더 안정적입니다. 추가 작업이지만 보드 성능을 향상시키고 공간을 절약할 수 있습니다.

PCB Via 유형에 대한 자주 묻는 질문

7형 비아필링이란 무엇입니까?

via-in-pad 설계에 사용됩니다. 비전도성 페이스트를 via 구멍으로 넣고 경화시킵니다. 그 후 평평하게 만들고 도금하고 납땜이 가능하도록 만듭니다. 이는 고밀도 PCB에서 공간을 절약하는 좋은 방법입니다. 이를 통해 구성 요소에 구성 요소에 대한 매끄러운 패드가 있고 신뢰성이 양호하게 됩니다. 그리고 컴팩트하고 효율적인 PCB 설계가 필요할 때 사용할 수 있습니다.

PCB 비아에 대한 IPC 표준은 무엇입니까?

PCB 비아는 다음에 제공된 중요한 규칙을 준수합니다. IPC-6012 표준. 이는 via 설계 및 제조와 관련하여 허용되는 사항에 대한 설명입니다. 이는 환형 링 크기와 도금 두께를 기반으로 하는 일부 매개변수입니다. 표준의 다양한 "클래스" 수준은 클래스 1에서 클래스 3까지입니다. 가장 엄격한 클래스는 클래스 3이며 고신뢰성 애플리케이션에 사용해야 합니다. 환형 링의 주요 특징은 기계적 강도입니다. 비아 홀을 둘러싸고 박리가 불가능하게 만드는 것입니다. 또한 비아 배럴에 필요한 도금 두께를 지정합니다.

HDI PCB에서 마이크로비아가 선호되는 이유는 무엇입니까?

마이크로비아를 사용하면 PCB의 전기적 성능이 향상됩니다. 이를 통해 보드를 더 작게 만들 수 있습니다. 마이크로비아 기반 라우팅을 사용하면 라우팅 레이어 수가 줄어들어 라우팅 밀도를 높일 수 있습니다. 즉, 홀 비아를 통해 단축할 수 있습니다. 또한 처리 능력과 성능을 확대하는 데 도움이 됩니다. BGA 브레이크아웃 문제는 마이크로비아를 사용하면 더 쉽게 처리할 수 있습니다. 소형 고성능 PCB를 설계하는 데 중요합니다.

열 관리 측면에서, 비아는 전력 집약적 설계에서 방열에 어떻게 기여합니까?

다양한 구성 요소가 뜨거워지는 경향이 있으며, 비아는 열을 전달하는 데 도움이 됩니다. 비아는 열을 PCB의 더 차가운 부분으로 향하게 합니다. 열이 생성되는 곳 아래에 열 비아가 배치되었습니다. 그러나 이러한 비아의 재료는 열 흐름을 향상시키는 역할을 합니다. 이렇게 하면 PCB가 시원하게 유지되고 과열되지 않습니다.

디자인에서 블라인드 비아와 매장 비아를 어떻게 사용하나요?

In PCB 제조, 각 레이어에 두 개의 구리 시트가 있습니다. 시트는 유전체 코어에 배치되고 서로 분리됩니다. 이는 설계의 특정 레이어를 상호 연결하는 블라인드 및 매립형 비아입니다. 귀하의 디자인 소프트웨어 어떤 레이어를 연결할지 말할 수 있습니다. 하지만 실행 불가능한 디자인을 제거하지는 못할 것입니다.

맺음말

이번에 PCB톡 블로그에서 우리는 관통 홀 비아, 블라인드 비아, 묻힌 비아, 마이크로비아 및 기타와 같은 9가지 유형의 PCB 비아에 대한 자세한 개요를 제공했습니다. 그것은 그들의 목적을 다루었고, 라우팅 밀도, 신호 무결성 및 열 관리와 같은 문제에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 설계 고려 사항을 설명했습니다. 이 블로그에는 PCB 설계를 위한 올바른 비아 세트를 선택하기 위한 모범 사례도 포함되었습니다.

개요

PCB에서 Via의 목적은 무엇입니까?