PCB 비아: 종류, 설계, 커버리지

전자 제품의 소형화와 PCB 설계의 복잡성 증가로 인해 다층 기판이 널리 사용되고 있으며, 그중 비아는 분리된 구리 층 사이를 연결하는 중요한 구조 중 하나입니다.

비아의 종류 

비아는 레이어 간의 전기적 연결 역할을 하거나 장치를 고정 또는 위치 지정하는 데 사용됩니다. 일반적으로 볼수있는 비아에는 스루홀 비아, 블라인드 비아, 매몰 비아의 세가지 유형이 있습니다.

관통 구멍

스루홀은 회로기판의 한쪽 면에서 다른 쪽 면으로 이어지는 가장 일반적인 형태의 구멍입니다. 스루홀에는 도금 스루홀(PTH)과 비도금 스루홀(NPTH)이 있습니다. 이 둘을 구분하는 방법은 구멍 벽 내부에 구리 도금층이 있는지 확인하는 것입니다. 비아는 드릴링을 통해 만들어집니다. PCB 내부는 절연체로 되어 있기 때문에 전자가 이동하고 전기를 전도할수 있도록 전기 도금을 적용합니다.

그림 1. NPTH와 PTH 비교

NPTH의 직경은 일반적으로 PTH보다 큰데, 이는 대부분의 NPTH가 제조 공정 전반에 걸쳐 기판을 안정적으로 고정하는데 필요한 기계적 구멍이기 때문입니다. 일부는 잠금 나사로 사용되거나 외부 커넥터를 설치하는데 사용되기도 합니다. 또한 일부 NPTH는 테스트 픽스처를 고정하기 위해 PCB의 분리 부분에 설계되어 있습니다.

도금된 관통 구멍은 내부 연결이나 리드형 부품의 장착 구멍으로 사용될수 있습니다. 이러한 구멍의 직경은 부품의 용접 다리 직경보다 커야 조립 시 부품을 구멍에 삽입할수 있습니다. 관통 구멍은 제조 기술이 간단하고 비용이 저렴하기 때문에 대부분의 인쇄 회로 기판에 사용됩니다. 그러나 일부 회로층은 서로 연결될 필요가 없는데 관통 구멍을 사용하면 추가 공간이 필요하게 됩니다. 

블라인드를 통해

블라인드 비아는 PCB의 가장 바깥쪽 층과 인접한 안쪽 층을 연결하는 도금된 구멍으로, 기판 전체를 관통하지 않습니다. 이 구멍은 기판의 한쪽 면에서는 보이지만 다른 쪽 면에서는 보이지 않습니다. 블라인드 비아는 일반적으로 특정 비율을 넘지 않는 깊이를 가집니다. 예를 들어 6층 기판에서 첫 번째 층과 두번째 층, 또는 다섯번째 층과 여섯번째 층을 연결하는 도금된 구멍은 블라인드 비아입니다.

매장된

매몰 비아는 인쇄 회로 기판의 내부 레이어에 위치하며, 내부 회로 레이어들을 연결하지만 외부 레이어와는 연결되지 않습니다. 따라서 PCB 표면에서는 보이지 않습니다. 매몰 비아의 제조 공정은 앞서 설명한 두가지 유형의 비아보다 훨씬 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 일반적으로 이러한 홀은 다음과 같은 용도로 사용됩니다.HDI PCB 다른 회로 계층을 위한 공간을 늘리기 위해서입니다. 

 그림 2. 비아의 종류

특수 설계 - 패드 내 비아 

전자 부품의 소형화와 BGA 패키지의 보급으로 인해,패드를 통해PCB의 구리 패드에 비아를 배치하는 방식이 널리 사용되게 되었습니다. 비아 인 패드(via-in-pad) 방식을 사용하면 미세 부품의 배선을 더욱 간결하고 컴팩트하게 할수 있어 PCB의 전체 크기를 줄일수 있습니다. 그러나 납땜 과정에서 납이 녹아 비아 또는 비아를 통해 하부 레이어로 누출되면 납땜 불량, 가상 납땜, 툼스톤 현상과 같은 신뢰성 결함이 발생할수 있습니다. 

 그림 3 패드의 비아

덮개를 통해 -텐트 설치

회로 기판의 일부 비아(via)에 솔더 마스크가 링 모양으로 덮여 있는 것을 볼수 있습니다. 이는 제조 과정에서 솔더 페이스트가 비아에 남아 있을수 있기 때문입니다. 기판이 리플로우 오븐을 통과할 때 솔더가 녹아 비아에서 기판 반대편으로 흘러내려 단락 문제를 일으킬수 있습니다. 이러한 품질 문제를 방지하기 위해 비아를 텐트 모양으로 덮어 전기적 성능을 보장할뿐만 아니라 다른 부품과의 단락 가능성도 줄입니다. PCBGOGO와 같은 일부 PCB 제조업체에서는 비아 텐팅(tenting via)을 기본 옵션으로 제공합니다. 다른 옵션도 선택할수 있습니다.커버링을 통해 예를 들어 , 비아를 막는 것, 즉 비아 내부의 절연 재료를 부분적으로 채우는것과 같은 방법이 있습니다.

 그림 4. 막힌 비아와 텐팅 비아 비교

결론

구멍을 뚫는 것은 매우 중요합니다.PCB 제조  PCB 설계 및 제조 공정에서 비아(via)의 품질은 PCB의 정상 작동 여부에 직접적인 영향을 미칩니다. 오늘날 점점 더 복잡하고 밀집된 라우팅은 PCB 설계 및 제조 기술에 대한 높은 요구 사항을 제시합니다. 최종 보드의 신뢰성을 보장하기 위해서는 설계 요구 사항을 충족할수 있는 신뢰할수 있는 PCB 제조업체와 협력해야 합니다. 풍부한 업계 경험을 보유한 선도적인 PCB 제조업체로서, PCB GOGO프로젝트에 적합한 비아 기술을 제공해 드릴수 있습니다.