PCB 비아란 무엇인가요? 궁극적인 가이드

소개

엔지니어링 분야, 특히 설계 및 다층 인쇄 회로 기판(PCB) 제조 공정를 통해 "비아"라는 용어는 널리 사용되고 필수적인 용어가 되었습니다. "길"을 의미하는 라틴어인 비아는 PCB의 기능에서 필수적인 부분을 형성합니다. 특히 비아는 PCB의 한 층에서 다른 층으로 전기 신호를 전송할 수 있는 경로를 형성합니다. 

그러나 비아를 처음 접하는 사람들에게는 이 용어가 모호하게 느껴질 수 있습니다. 다층 PCB의 범위에서 비아는 정확히 무엇을 수반하며 설계에 어떻게 활용될 수 있는지에 대한 의문이 남아있습니다.

이 기사에서는 PCB 비아를 둘러싼 복잡성을 풀어보고자 합니다. 기술 전문 용어의 층위를 벗겨내어 비아의 정의와 기능, 사용 가능한 다양한 유형에 대해 살펴봅니다.

 

비아란 무엇인가요?

비아란 무엇인가요?

비아는 인접한 두 개 이상의 레이어를 통과하는 작은 구멍을 뚫어 신호와 전력이 레이어 사이를 이동할 수 있도록 하는 것입니다. 다층 PCB의 레이어 사이의 회로는 독립적이므로 레이어 간 연결을 설정하는 데 비아가 필수적입니다.

비아는 일반적으로 기능에 따라 블라인드 비아, 매립형 비아, 관통형 비아의 세 가지 유형으로 분류됩니다.

 

비아의 종류

PCB 비아 유형

블라인드 비아

PCB(인쇄 회로 기판) 설계에서 '블라인드 비아'는 기판의 한쪽 표면(상단 또는 하단)에서 시작하지만 반대편까지 이어지지 않는 작은 구멍을 말합니다. 대신 보드 내부의 하나 이상의 레이어에만 연결됩니다. 따라서 블라인드 비아가 보드 전체를 완전히 관통하지 않기 때문에 PCB의 한쪽 면에서만 블라인드 비아를 보고 액세스할 수 있습니다.

PCB 설계에서 블라인드 비아는 독특하고 유익한 용도로 사용됩니다. 주요 장점 중 하나는 모든 레이어를 가로지르지 않기 때문에 보드에 추가 공간을 확보할 수 있다는 것입니다. 이는 공간이 부족한 컴팩트한 디자인에서 매우 중요할 수 있습니다. 이러한 이유로 BGA(볼 그리드 어레이) 및 HDI(고밀도 상호 연결) PCB와 같은 고밀도 회로 어셈블리에서 자주 사용되며, 보다 컴팩트하고 효율적인 레이아웃을 달성하는 데 기여합니다.

 

매립형 비아

"매립형 비아"는 인쇄 회로 기판(PCB) 설계에 사용되는 특정 유형의 비아를 말합니다. 다른 비아와 달리 상단 또는 하단 표면에 닿지 않습니다. 대신 기판의 최소 두 개의 내부 레이어를 상호 연결하여 외부 레이어에서는 보이지 않습니다. 이렇게 안쪽으로 연결되는 매립형 비아의 특성 덕분에 외부에서 PCB를 검사할 때 완전히 보이지 않습니다.

매립형 비아는 PCB의 내부 레이어 내에서 신호 연결을 용이하게 하기 때문에 중추적인 역할을 합니다. 이 설계는 신호 간섭을 줄여 PCB의 전반적인 기능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 신호 무결성을 향상시키고 보다 컴팩트한 레이아웃을 제공한다는 점에서 매립형 비아는 고밀도 상호 연결(HDI) PCB에서 특히 유리합니다. 

공간을 절약하고 고성능을 유지해야 하는 고밀도 보드 설계에서는 매립형 비아를 적용하는 것이 모범이 됩니다.

 

스루홀 비아

"스루홀 비아"는 인쇄 회로 기판(PCB) 생산에서 가장 자주 사용되는 비아 유형입니다. 이 비아는 PCB의 내부 레이어와 외부 레이어 사이에 연결 고리를 만듭니다. 블라인드 비아나 매립형 비아와 같은 다른 유형의 비아와 달리 스루홀 비아는 기판 전체를 관통합니다. 이것이 바로 스루홀 비아의 이름 뒤에 숨어 있는 이유입니다. 말 그대로 '관통 구멍'을 만드는 것입니다.

스루홀 비아는 PCB 제조 범위에서 몇 가지 중요한 유틸리티를 가지고 있습니다. 주로 보드 내 내부 상호 연결을 위한 채널 역할을 하여 전기 신호와 전력이 한 층에서 다른 층으로 자유롭게 흐르도록 합니다. 

이 외에도 이러한 비아는 PCB의 다양한 구성 요소를 위한 실장 구멍으로도 활용할 수 있습니다. 이러한 이중 기능 덕분에 PCB 설계 및 제조에서 비아가 일반적으로 널리 사용되고 있습니다.

 

커버링 프로세스를 통해

비아 커버링 공정에는 텐팅 비아, 비아 미커버, 솔더 마스크로 막힌 비아 등 세 가지 주요 방법이 있습니다.

 

텐트 비아

텐트 비아

"텐팅 비아"는 인쇄 회로 기판(PCB) 설계에서 비아를 분리하고 보호하기 위해 사용되는 기술입니다. 여기서 환형 링(구멍을 둘러싸고 있는 비아의 눈에 보이는 부분)은 솔더 마스크라고 하는 특수 물질로 덮여 있습니다. 이 솔더 마스크는 절연 장벽 역할을 하여 원치 않는 전기 연결이 발생하는 것을 방지합니다.

하지만 비아를 효과적으로 텐팅하려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 첫째, 환형 링을 솔더 마스크로 완전히 감싸는 것이 중요합니다. 부분적으로 덮으면 비아의 전도성 부분이 노출되어 우발적인 전기 접촉의 위험이 있습니다. 

또한 적용된 솔더 마스크의 두께도 중요합니다. 너무 얇으면 적절한 절연을 제공하지 못해 단락이 발생할 수 있습니다. 따라서 비아를 효과적으로 텐트화하고 회로를 보호하려면 솔더 마스크를 철저하고 적절하게 두껍게 덮어야 합니다.

 

비아 미적용

비아 미적용

인쇄 회로 기판(PCB)의 설계 방법으로 "비아 비덮음"을 선택한다는 것은 비아의 구멍과 그 주변 링(환형 링이라고도 함)을 모두 노출된 상태로 두기로 결정하는 것을 의미합니다. 일반적으로 절연체 역할을 하는 솔더 마스크 층이 없습니다. 솔더 마스크를 밀봉하지 않으면 비아가 열린 상태로 노출됩니다.

이 디자인 선택은 평범하지 않은 것처럼 보일 수 있지만 고유한 목적이 있습니다. 노출 비아는 측정 신호 디버깅이 필요한 경우에 종종 구현되어 접근과 테스트가 더 쉬워집니다. 또한 절연 솔더 마스크 코팅이 없으면 노출된 비아가 더 많은 표면적을 제공하므로 열 방출을 개선하는 데 기여할 수 있습니다. 

이는 상당한 열을 발생시키는 회로에 큰 도움이 될 수 있습니다. 이러한 장점에도 불구하고 비아를 덮지 않으면 노출된 금속이 의도하지 않은 전도성 물질과 접촉할 수 있으므로 의도하지 않은 전기 연결 또는 단락의 위험이 높아진다는 점을 기억해야 합니다.

 

솔더 마스크가 있는 플러그형 비아

솔더 마스크가 있는 플러그형 비아

"솔더 마스크가 있는 플러그형 비아"를 사용하는 것은 인쇄 회로 기판(PCB) 설계에서 상당한 이점을 제공하는 또 다른 기술입니다. 이 프로세스에는 비아 구멍을 일종의 솔더 마스크로 채우는 작업이 포함되며, 이는 기본적으로 비아 구멍을 '플러그'하거나 밀봉하는 역할을 합니다. 이 설계 선택은 제조 및 운영 단계에서 보드의 안전성과 효율성을 향상시키기 위한 것입니다.

솔더 마스크 플러그를 비아에 적용하는 주된 이유는 솔더 볼이 형성되는 것을 방지하기 위해서입니다. 솔더 볼은 PCB에 부품을 부착하는 일반적인 방법인 웨이브 솔더링 공정 중에 단락을 일으킬 수 있는 작은 납땜 조각입니다. 또한 솔더 마스크로 비아를 막으면 다른 제조 및 성능 문제를 일으킬 수 있는 비아 홀 내의 플럭스 잔류물을 제거하는 데 도움이 됩니다. 

이 접근 방식은 이러한 유형의 부품에 필요한 복잡성과 정밀성으로 인해 볼 그리드 어레이(BGA) 또는 집적 회로(IC) 어셈블리가 있는 보드 설계에 필수적인 경향이 있습니다. 솔더 마스크로 비아를 효과적으로 밀봉함으로써 설계자는 고밀도 PCB를 더 원활하고 안전하게 조립하고 작동할 수 있습니다.

 

결론

스루홀 비아와 달리 블라인드 및 매립형 비아는 레이어가 4개 이상인 보드에서만 사용할 수 있습니다. 블라인드 또는 매립형 비아를 사용하면 다층 보드의 밀도를 높이고 레이어 수를 줄이며 보드 치수를 최소화하는 데 효과적입니다. 그러나 스루홀 비아는 제조가 더 쉽고 저렴하기 때문에 PCB 설계에 더 일반적으로 사용됩니다. 언제든지 PCBPit 를 클릭해 도움을 요청하세요.

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