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PCB에서 비아(via)란 무엇인가요?

2024년 7월 25일

PCB에서 비아(via)란 무엇인가요?

비아는 PCB 제작에서 가장 흔하게 사용되는 구멍입니다. 동일한 네트워크의 서로 다른 레이어를 연결하지만 일반적으로 부품 납땜에는 사용되지 않습니다. 비아는 스루 비아, 블라인드 비아, 매몰 비아의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 이 세 가지 비아에 대한 자세한 정보는 다음과 같습니다.


PCB 설계 및 제조에서 블라인드 비아의 역할

블라인드 비아

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블라인드 비아는 PCB의 한 층과 다른 층을 전체 기판을 관통하지 않고 연결하는 작은 구멍입니다. 이를 통해 설계자는 기존 방식보다 더 효율적이고 안정적으로 복잡하고 고밀도의 PCB를 제작할 수 있습니다. 블라인드 비아를 사용하면 단일 기판에 여러 층을 구축할 수 있어 부품 비용을 절감하고 생산 시간을 단축할 수 있습니다. 그러나 블라인드 비아의 깊이는 일반적으로 개구부 크기에 대한 특정 비율을 초과해서는 안 됩니다. 따라서 드릴링 깊이(Z축)를 정밀하게 제어하는 ​​것이 매우 중요합니다. 제어가 제대로 되지 않으면 전기 도금 공정에서 문제가 발생할 수 있습니다.

블라인드 비아를 만드는 또 다른 방법은 회로 기판의 각 레이어에 필요한 구멍을 개별적으로 뚫은 후 레이어들을 접합하는 것입니다. 예를 들어, L1에서 L4로 연결되는 블라인드 비아가 필요한 경우, 먼저 L1과 L2에 구멍을 뚫고, L3과 L4에도 구멍을 뚫은 다음 네 레이어를 모두 접합할 수 있습니다. 이 방법은 매우 정밀한 위치 지정 및 정렬 장비가 필요합니다. 두 가지 기술 모두 PCB의 기능성과 신뢰성을 보장하기 위해 제조 공정에서 정밀도가 얼마나 중요한지를 보여줍니다.


    매몰된 비아
    매설 비아란 무엇인가요?
    마이크로 비아와 매몰 비아의 차이점은 무엇인가요?

    매몰 비아는 PCB 설계에서 매우 중요한 요소로, 외부 레이어로 연장되지 않고 내부 레이어 회로를 연결하여 외부에서 보이지 않도록 합니다. 이러한 비아는 내부 신호 연결에 필수적입니다. PCB 업계 전문가들은 "매몰 비아는 신호 간섭 가능성을 줄이고, 전송선의 특성 임피던스 연속성을 유지하며, 배선 공간을 절약한다"고 자주 언급합니다. 이러한 특성 덕분에 매몰 비아는 고밀도 및 고속 PCB에 이상적입니다.
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매몰 비아는 적층 후 드릴링이 불가능하므로 적층 전에 각 회로 레이어에 대해 드릴링 작업을 수행해야 합니다. 이 과정은 스루홀이나 블라인드 비아에 비해 시간이 더 많이 소요되어 비용이 증가합니다. 그럼에도 불구하고 매몰 비아는 다른 회로 레이어를 위한 사용 가능한 공간을 극대화하여 PCB의 전반적인 성능과 신뢰성을 향상시키기 위해 고밀도 PCB에 주로 사용됩니다.
구멍을 통해
관통 구멍은 최상층과 최하층을 관통하여 모든 층을 연결하는 데 사용됩니다. 구멍 내부에 구리를 도금하면 내부 상호 연결이나 부품 위치 지정 구멍으로 사용할 수 있습니다. 관통 구멍의 목적은 전기 배선이나 기타 부품이 표면을 통과할 수 있도록 하는 것입니다. 관통 구멍은 인쇄 회로 기판, 전선 또는 부착 지점이 필요한 유사한 기판에 전기 연결을 장착하고 고정하는 수단을 제공합니다. 또한 가구, 선반, 의료 장비와 같은 산업 제품에서 앵커 및 패스너로 사용됩니다. 뿐만 아니라 관통 구멍은 기계 또는 구조 요소에서 나사산이 있는 막대를 통과시키는 통로를 제공할 수 있습니다. 또한 관통 구멍을 메우는 작업이 필요합니다. Viasion은 관통 구멍 메우기에 대한 다음 요구 사항을 요약합니다.

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*플라즈마 세척 방법을 사용하여 관통 구멍을 청소하십시오.
*관통 구멍에 이물질, 먼지 및 이물질이 없는지 확인하십시오.
*관통 구멍의 크기를 측정하여 마개 장치와 호환되는지 확인하십시오.
*구멍을 메울 적절한 충전재를 선택하십시오: 실리콘 코킹, 에폭시 퍼티, 팽창 폼 또는 폴리우레탄 접착제.
*마개 장치를 관통 구멍에 삽입하고 누르십시오.

*압력을 풀기 전에 최소 10분 동안 제자리에 단단히 고정하십시오.
*작업이 완료되면 관통 구멍 주변의 남은 충전재를 닦아내십시오.
*구멍을 통해 주기적으로 점검하여 누수나 손상이 없는지 확인하십시오.
*크기가 다른 관통 구멍의 경우 필요에 따라 이 과정을 반복하십시오.

비아(via)의 주된 용도는 전기적 연결입니다. 크기는 납땜 부품용 홀보다 작으며, 납땜 부품용 홀은 더 큽니다. PCB 제조 기술에서 드릴링은 매우 중요한 공정이며, 절대 소홀히 해서는 안 됩니다. 회로 기판은 동판에 필요한 관통 홀을 뚫지 않으면 전기적 연결 및 고정 장치 기능을 제공할 수 없습니다. 드릴링 작업이 부적절하면 관통 홀 공정에 문제가 발생하여 제품 사용에 영향을 미치거나 전체 기판을 폐기해야 할 수도 있으므로 드릴링 공정은 매우 중요합니다.

비아의 드릴링 방법

비아를 뚫는 방법에는 크게 기계식 드릴링과 레이저 드릴링 두 가지가 있습니다.


기계식 드릴링
PCB 산업에서 스루홀 가공은 매우 중요한 공정입니다. 스루홀은 기판을 완전히 관통하여 한쪽 끝과 다른 쪽 끝을 연결하는 원통형 구멍입니다. 이러한 구멍은 부품을 장착하고 층 사이의 전기 회로를 연결하는 데 사용됩니다. 스루홀 가공은 드릴, 리머, 카운터싱크와 같은 특수 공구를 사용하여 정밀하고 정확하게 구멍을 뚫는 작업입니다. 이 공정은 설계 및 생산 요구 사항의 복잡성에 따라 수동 또는 자동화 기계를 사용하여 수행할 수 있습니다. 스루홀 가공의 품질은 제품 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치므로 매번 정확하게 수행해야 합니다. 높은 수준의 스루홀 가공 기준을 유지함으로써 효율적이고 안정적인 전기 연결을 보장하는 신뢰할 수 있고 정확한 스루홀 가공이 가능합니다.
레이저 드릴링

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PCB 산업에서 스루홀 가공은 매우 중요한 공정입니다. 스루홀은 기판을 완전히 관통하여 한쪽 끝과 다른 쪽 끝을 연결하는 원통형 구멍입니다. 이러한 구멍은 부품을 장착하고 층 사이의 전기 회로를 연결하는 데 사용됩니다. 스루홀 가공은 드릴, 리머, 카운터싱크와 같은 특수 공구를 사용하여 정밀하고 정확하게 구멍을 뚫는 작업입니다. 이 공정은 설계 및 생산 요구 사항의 복잡성에 따라 수동 또는 자동화 기계를 사용하여 수행할 수 있습니다. 스루홀 가공의 품질은 제품 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치므로 매번 정확하게 수행해야 합니다. 높은 수준의 스루홀 가공 기준을 유지함으로써 효율적이고 안정적인 전기 연결을 보장하는 신뢰할 수 있고 정확한 스루홀 가공이 가능합니다.

PCB 비아 설계 시 주의사항

비아가 부품이나 다른 비아에 너무 가깝지 않도록 하십시오.

비아는 PCB 설계에서 필수적인 요소이며, 다른 부품이나 비아와의 간섭을 방지하기 위해 신중하게 배치해야 합니다. 비아가 너무 가까이 위치하면 단락 위험이 있으며, 이는 PCB와 연결된 모든 부품에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다. Viasion의 경험에 따르면, 이러한 위험을 최소화하기 위해 비아는 부품으로부터 최소 0.1인치(약 2.5cm) 이상 떨어뜨려 배치해야 하며, 비아 간의 간격은 0.05인치(약 1.2cm)보다 좁게 배치해서는 안 됩니다.


비아가 인접한 레이어의 트레이스 또는 패드와 겹치지 않도록 하십시오.

회로기판의 비아를 설계할 때, 비아가 다른 레이어의 트레이스나 패드와 겹치지 않도록 하는 것이 매우 중요합니다. 비아는 단락을 일으켜 시스템 오작동 및 고장을 초래할 수 있기 때문입니다. 엔지니어들이 제안하는 바와 같이, 이러한 위험을 방지하기 위해 비아는 인접한 트레이스나 패드가 없는 영역에 전략적으로 배치해야 합니다. 또한, 이렇게 하면 비아가 PCB의 다른 요소와 간섭하는 것을 방지할 수 있습니다.
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비아를 설계할 때는 전류 및 온도 정격을 고려해야 합니다.
비아에 전류 전달 능력을 위한 양호한 구리 도금이 되어 있는지 확인하십시오.
비아의 배치는 배선이 어렵거나 불가능한 위치를 피하도록 신중하게 고려해야 합니다.
크기와 종류를 선택하기 전에 설계 요구 사항을 먼저 파악하십시오.
별도의 지시가 없는 한, 비아는 항상 보드 가장자리에서 최소 0.3mm 이상 떨어뜨려 배치하십시오.
비아가 서로 너무 가깝게 배치되면 드릴링이나 라우팅 작업 시 기판이 손상될 수 있습니다.
설계 과정에서 비아의 종횡비를 고려하는 것이 필수적입니다. 종횡비가 높은 비아는 신호 무결성과 열 방출에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

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설계 규칙에 따라 비아가 다른 비아, 부품 및 보드 가장자리와 충분한 간격을 유지하도록 하십시오.
비아를 쌍으로 또는 그 이상의 개수로 배치할 경우, 최적의 성능을 위해서는 비아를 고르게 분산시키는 것이 중요합니다.
부품 본체에 너무 가까운 비아는 신호 통과에 간섭을 일으킬 수 있으므로 주의해야 합니다.
평면 근처의 비아를 고려합니다.

신호 및 전력 노이즈를 최소화하기 위해 신중하게 배치해야 합니다.
가능하면 신호와 동일한 레이어에 비아를 배치하는 것을 고려하십시오. 이렇게 하면 비아 비용이 절감되고 성능이 향상됩니다.
비아(via) 개수를 최소화하여 설계 복잡성과 비용을 줄입니다.

PCB 스루홀의 기계적 특성

관통 구멍 직경

관통 구멍의 직경은 플러그인 부품 핀의 직경보다 커야 하며, 약간의 여유를 두어야 합니다. 배선이 관통 구멍을 통과할 수 있는 최소 직경은 드릴링 및 전기 도금 기술에 의해 제한됩니다. 관통 구멍 직경이 작을수록 PCB에서 차지하는 공간이 줄어들고, 기생 정전 용량이 감소하며, 고주파 성능이 향상되지만 비용은 증가합니다.
스루홀 패드
패드는 스루홀의 전기 도금된 내부층과 인쇄 회로 기판 표면(또는 내부)의 배선 사이의 전기적 연결을 구현합니다.

관통 구멍의 정전 용량
각 스루홀에는 접지에 대한 기생 정전 용량이 존재합니다. 이 스루홀 기생 정전 용량은 디지털 신호의 상승 에지를 지연시키거나 저하시켜 고주파 신호 전송에 불리하게 작용합니다. 이것이 스루홀 기생 정전 용량의 주요 악영향입니다. 그러나 일반적인 상황에서는 스루홀 기생 정전 용량의 영향이 미미하여 무시할 수 있습니다. 스루홀의 직경이 작을수록 기생 정전 용량도 작아집니다.
스루홀의 인덕턴스
PCB에서 전기 부품을 연결하는 데에는 스루홀이 흔히 사용되지만, 예상치 못한 부작용인 인덕턴스가 발생할 수도 있습니다.
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인덕턴스는 스루홀에 전류가 흐를 때 자기장이 유도되는 특성입니다. 이 자기장은 다른 스루홀 연결에 간섭을 일으켜 신호 손실이나 왜곡을 초래할 수 있습니다. 이러한 영향을 줄이려면 인덕턴스의 작동 원리와 PCB 설계에 미치는 영향을 최소화하기 위한 방법을 이해하는 것이 중요합니다.
관통 구멍의 직경은 플러그인 부품 핀의 직경보다 커야 하며, 약간의 여유를 두어야 합니다. 배선이 관통 구멍을 통과할 수 있는 최소 직경은 드릴링 및 전기 도금 기술에 의해 제한됩니다. 관통 구멍 직경이 작을수록 PCB에서 차지하는 공간이 줄어들고, 기생 정전 용량이 감소하며, 고주파 성능이 향상되지만 비용은 증가합니다.

PCB 비아를 막아야 하는 이유는 무엇입니까?
심천 리치 풀 조이 일렉트로닉스(주)에서 정리한 PCB 비아를 막아야 하는 몇 가지 이유는 다음과 같습니다.
심천 리치 풀 조이 전자 유한회사:
     
PCB 비아는 부품을 장착하고 서로 다른 PCB 레이어를 연결하는 물리적 링크를 제공하여 보드가 의도된 기능을 효율적으로 수행할 수 있도록 합니다. 또한 PCB 비아는 PCB의 열 성능을 향상시키고 신호 손실을 줄이는 데에도 사용됩니다. PCB 비아는 한 PCB 레이어에서 다른 레이어로 전기를 전달하므로, PCB의 서로 다른 레이어 간의 연결을 보장하기 위해 반드시 막아야 합니다. 마지막으로, PCB 비아는 PCB의 다른 노출된 부품과의 접촉을 피함으로써 단락을 방지하는 데 도움이 됩니다. 따라서 PCB 비아는 전기적 오작동이나 PCB 손상을 방지하기 위해 반드시 막아야 합니다.
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요약

간단히 말해, PCB 비아는 PCB의 필수적인 부분으로, 레이어 간 신호를 효율적으로 전달하고 다양한 보드 구성 요소를 연결하는 역할을 합니다. 다양한 종류와 용도를 이해하면 PCB 설계의 성능과 신뢰성을 최적화할 수 있습니다.

Shenzhen Rui Zhi Xin Feng Electronics Co., Ltd.는 PCB 제조, 부품 조달, PCB 조립 및 전자 제조 서비스를 종합적으로 제공합니다. 20년 이상의 경험을 바탕으로 6,000곳 이상의 글로벌 고객에게 경쟁력 있는 가격으로 고품질 PCBA 솔루션을 꾸준히 제공해 왔습니다. 당사는 다양한 산업 인증 및 UL 승인을 획득했으며, 모든 제품은 최고 수준의 산업 표준을 충족하기 위해 100% 전기 테스트, AOI 및 X-RAY 검사를 거칩니다. 당사는 모든 PCB 조립 프로젝트에서 탁월한 품질과 신뢰성을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

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시추 공정 소개:
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1. 핀 고정, 드릴링 및 구멍 판독

목적: PCB 표면에 관통 구멍을 뚫어 서로 다른 층 사이에 전기적 연결을 설정합니다.

이 공정은 상단 핀을 드릴링에 사용하고 하단 핀을 홀 판독에 사용함으로써 인쇄 회로 기판(PCB)에서 층간 회로 연결을 용이하게 하는 비아를 생성합니다.
















CNC 드릴링:

목적: PCB 표면에 관통 구멍을 뚫어 서로 다른 층 사이에 전기적 연결을 설정합니다.

주요 자료:

드릴 비트: 탄화텅스텐, 코발트 및 유기 접착제로 구성되어 있습니다.

덮개판: 주로 알루미늄으로 만들어졌으며, 드릴 비트 위치 고정, 열 방출, 버(burr) 감소 및 공정 중 압력 발 손상 방지에 사용됩니다.

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지지판: 주로 복합 소재로 만들어진 이 제품은 드릴링 머신 테이블을 보호하고, 드릴 비트에서 발생하는 버(burr)를 방지하며, 드릴 비트의 온도를 낮추고, 드릴 비트 홈에 남은 수지 찌꺼기를 제거하는 데 사용됩니다.

이 공정은 고정밀 CNC 드릴링을 활용하여 인쇄 회로 기판(PCB)의 층간 연결을 정확하고 안정적으로 보장합니다.

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구멍 검사:
     목적: 시추 과정 후 과다 시추, 부족 시추, 막힌 구멍, 과도하게 큰 구멍 또는 너무 작은 구멍과 같은 이상 현상이 발생하지 않도록 합니다.

당사는 철저한 홀 검사를 통해 각 비아의 품질과 일관성을 보장함으로써 인쇄회로기판(PCB)의 전기적 성능과 신뢰성을 확보합니다.

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