Blind, Buried 및 Through-Hole Vias가 PCB 설계에 미치는 영향

어렸을 때 저는 슈퍼 마리오에 푹 빠져 있었는데, 솔직히 누가 그렇지 않았겠어요. 특히 저는 슈퍼 닌텐도, 올드 스쿨 버전에 빠져 있었습니다. 플랫폼에서 플랫폼으로 뛰어다니며, 픽셀화된 거북이 껍질을 던지고, 공주를 구하는 것... 정말 멋진 삶이었죠. 게임 중에서도 가장 멋지면서도 이상한 부분은, 분명히 어디에나 있는 것처럼 보이는 그 작은 녹색 튜브들을 들락날락하는 것이었습니다. 그것들을 누가 만들었을까요? 왜 거기에 있었을까요?

이상하게도, 거의 어린 시절이 지난 후, 저는 회로 기판을 바라보며 똑같은 질문을 하고 있었습니다. 아무데도 이어지지 않는 것처럼 보이는 작은 구멍이 접지면과 솔더 마스크에 마구 흩어져 있었습니다. 맹목적인, 매장된, 그리고 관통 홀 비아가 등장합니다.

우리가 점점 더 작은 공간으로 디자인을 압박하는 세상의 사실을 논의하는 길을 계속함에 따라, 우리는 이러한 세계적인 요구를 충족시키기 위해 우리에게 허용되는 새롭고 흥미로운 기술 및 제조 발전에 대해 계속 배우고 있습니다. 다층 보드(고층 수) 적층부터 형태 요소의 변화에 이르기까지, 우리는 맹목적이고 매장된 비아뿐만 아니라 관통 홀 비아를 소개함으로써 더욱 혁신을 추구할 것입니다.

블라인드 비아와 매립 비아: 유리한 선택인가, 독버섯인가?

각각의 녹색 튜브가 어디로 가는지 발견하려고 하면서, 어떤 비밀의 방에 도착할지 모르는 것이 반은 재미였죠, 그렇지 않나요? 걱정 마세요, 슈퍼 마리오의 목적이 녹색 튜브에서 녹색 튜브로 계속 추측하게 만드는 것이었다면, HDI PCB를 설계하는 것은 (당연히) 정반대입니다. 두꺼운 전략 책을 찾아보지 않고도 PCB 전체에 구멍을 왜 그리고 어디에 뚫어야 하는지 정확히 알아야 합니다.

비아는 PCB 레이어의 트레이스를 관통하여 다른 레이어의 다른 트레이스와 연결하기 위한 목적으로 뚫린 구멍입니다. 이들은 각 레이어를 어떤 방식으로든 연결해야 하는 다층 PCB에서 자주 발견됩니다.

다층 인쇄 회로 기판에 통합될 수 있는 세 가지 구별되는 비아 버전이 있습니다(블라인드 비아와 매립 비아, 그리고 관통 홀 비아):

• 블라인드 비아: 인쇄 회로 기판의 외부 레이어와 내부 레이어를 연결하지만, 그 이상으로는 가지 않습니다. 그래서 우리가 4층 PCB를 가지고 있다면, 첫 번째와 두 번째 레이어는 트레이스를 관통하는 구멍이 뚫리지만, 세 번째나 네 번째 레이어는 그렇지 않습니다.
• 매립 비아: 이것들은 두 개 이상의 내부 레이어를 서로 연결합니다. 다시 말해, 우리의 4층 PCB에서는 두 번째와 세 번째 레이어가 드릴링되어 연결되며, 바깥쪽 레이어인 첫 번째와 네 번째는 구멍이 보이지 않고 보드에서 단순히 빈 자리처럼 보일 것입니다.
• 스루 홀 비아: 이제 여러분도 알아차렸겠지만, 이것들은 글자 그대로 보드 전체를 관통하여 바깥쪽 첫 번째와 네 번째 레이어를 연결합니다(또는 4층을 연결하는 다른 조합).

적절한 비아 이해가 여러분의 설계 성장을 촉진합니다

공주를 구하는 거창한 임무에 중요하지 않아 보였던 이 녹색 통로들은, 그 안팎으로 뛰어다니는 것이 얼마나 만족스러운지 외에는 별다른 이점이 없어 보였습니다. 반면에, 비아는 다층 PCB에서 중요한 역할을 합니다.

종종, 그리고 이 시대에도 여전히 작을수록 좋다는 생각이 지배적인 상황에서, 우리는 가능한 한 많은 부동산을 절약하는 임무를 맡게 됩니다. 비아를 사용함으로써 이론적으로 우리는 상단 레이어(모든 구성 요소가 위치한 곳)에서 공간을 차지하는 트레이스 라우팅을 모두 우회하고 필요한 모든 것을 두 번째, 세 번째 또는 심지어 네 번째 레이어 내에서 라우팅할 수 있게 되었습니다. 이는 공간을 절약하는 기술을 찾고 있는 일부 디자이너들에게는 신의 한 수가 될 수 있습니다.

또한, 블라인드, 매립형 또는 관통 홀 비아를 보드에 적용할 때 얻을 수 있는 또 다른 추가적인 이점은 트레이스 간에 발생할 수 있는 파라시틱 커패시턴스를 낮추는 것입니다. 이는 트레이스 리드를 단축함으로써 실현된 개선 덕분입니다. 반드시 주된 이유는 아니지만, 올바르게 설계된다면 비아를 디자인에 추가함으로써 확실히 이점을 얻을 수 있습니다.

비아 적용 전 다른 고려 사항들

자리에서 벌떡 일어나 어디에 서명해야 할지 찾고 있을지 모르지만, 비아를 디자인에 통합하는 것에는 몇 가지 단점이 있습니다(왜 항상 단점이 있어야만 할까요?!).

비아(vias)와 다층 보드는 손에 꼽히는 조합이며, 하나 이상의 보드에 작업을 할 때는 반드시 비용 고려가 따라와야 합니다. 이는 단지 하나가 아닌 두 개, 세 개, 심지어 네 개의 보드를 정확히 같은 위치에서 관통하는 비아 구멍의 드릴링을 포함합니다. 드릴링과 적층 과정에서 조금이라도 허용 오차가 발생한다면, 보드는 사실상 쓰레기가 될 수 있습니다.

이를 완화하기 위해, 제조업체는 기계와 허용 오차를 밀리미터의 일부까지 줄여야 하며, 이는 물론 제조 및 조립 과정에 상당한 비용을 추가하게 됩니다. 언제나처럼, 가능한 한 빨리 제조업체에 연락하여 비아의 깊은 구멍(또는 선호하는 녹색 튜브)으로 너무 멀리 가기 전에 그들의 제한 사항과 능력을 파악해야 합니다.

비아가 귀하의 설계에 적합한가요?

이 PCB 설계의 발전은 최첨단이 아니며 로켓 과학도 아니지만, 이 길을 선택하려면 신중한 고려가 필요합니다. 추가될 수 있는 복잡성, 비용, 그리고 전반적인 구현의 어려움은 일부 사람들을 달아나게 할 수 있습니다. 하지만, 올바르게 구현된다면, 절약된 공간, 낮아진 기생 커패시턴스, 그리고 일반적으로 멋진 슈퍼 마리오 영감의 보드를 얻을 수 있을 것입니다.

비아가 무엇인지, 설계에서 어떻게 도움이 될 수 있는지, 그리고 그들의 자연스러운 단점에 대한 새로운 이해를 가지고, 그것들이 당신에게 맞을지 결정하셨나요? 그렇지 않다면, 당신에게 맞는 것이 항상 있습니다: 강력한 PCB 설계 소프트웨어. 당신의 설계 방법론은 슈퍼 마리오 월드에 비해 슈퍼 마리오 오디세이가 느껴지듯 매끄러워야 하며, Altium Designer^®는 직관적이고 통합된 설계 환경으로 계속 전진할 수 있게 도와줍니다.

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