PCB 비아 마스터하기: 최적 레이어 연결을 위한 9가지 전문가 팁

PCB 비아(Via)는 두 PCB 레이어의 패드, 트레이스, 폴리곤을 열적·전기적으로 연결하는 구리 실린더입니다. 비아는 PCB 레이어 간 열과 전기 에너지의 전달·분배를 가능하게 합니다.

예를 들어 한 레이어가 더 많은 에너지를 전달해야 한다면 더 많은 비아가 필요합니다. 따라서 PCB 비아의 설계·개발 과정은 매우 중요합니다.

모든 PCB 설계자는 존재하는 비아 유형, 보드에 미치는 영향, 활용 시점을 이해해야 합니다. 이 글에서 그 모든 것을 다룹니다. 이 팁들을 활용하면 최적의 PCB 설계를 할 수 있습니다.

비아 옵션

마이크로 비아(Micro Via): 고밀도 상호연결을 위한 가변 길이 연결에 쓰이는 복잡한 옵션입니다.
비아 인 패드(Via-in-pad): 두 외부 보드 표면 사이 또는 외부-내부 보드 연결에 쓰이는 가장 복잡한 옵션으로, 예외적인 피치 각도의 부품 라우팅에 사용됩니다.

2레이어 PCB에는 스루 비아로 충분하지만, 복잡한 PCB에는 임베디드 비아와 블라인드 비아를 고려하세요. 스루 비아는 세 가지 중 가장 비용 효율적이고 신뢰성이 높으며, 베리드 비아는 가장 비싸고 신뢰성이 낮으며 트러블슈팅도 어렵습니다.

저비용·고신뢰성 때문에 일부 제조사는 블라인드 비아 대신 스루 비아를 쓰지만, 이는 다른 레이어 간 연결을 방해하는 불필요한 구멍을 만듭니다. 블라인드 비아는 연결되는 두 레이어 사이에만 구멍을 냅니다.

결국 PCB 설계 목적에 맞는 모든 옵션을 검토해 최적의 선택을 하세요.

비아 크기는 자유롭게 지정할 수 있지만, 보드 내 모든 비아 크기를 동일하게 하는 것이 좋습니다. 크기가 제각각이면 드릴 크기도 여러 개 필요합니다. 각 제조사마다 최소 드릴 직경이 다르며, 역량 밖의 크기를 지정하면 주문을 거절할 수 있습니다.

지정 크기가 너무 크면 PCB 공간을 많이 차지해 라우팅이 어렵고 제조비가 올라갑니다. 제조사 선호 최소 직경보다 작으면 제조 난이도와 비용이 상승합니다. 많은 제조사의 선호 최소 비아 직경 이상으로 지정해 특정 제조사에 종속되지 않게 하는 것이 최선입니다.

선호 제조사가 있다면 최소 드릴 사이즈를 문의하거나 웹사이트 역량란을 확인하세요.

작은 비아를 많이 배치하는 것이 대형 비아 하나에 의존하는 것보다 열 전도 면에서 유리합니다. 단일 대형 비아 고장 시 전체 보드가 실패할 위험이 있기 때문입니다.

대부분 PCB 신호 라우팅 프로젝트에서 비도전성 필링이 도전성 필링보다 비용 효율적이고 충분합니다. 비도전성 에폭시 필링은 PCB가 식고 가열될 때 수축·팽창하며 보드 파손을 방지합니다.

열 전도성이 최우선인 열 비아(Thermal Via)에는 도전성 필링이 적합합니다. 비도전성 에폭시는 구리 도금 표면을 통해 전기 에너지를 방해 없이 전달할 수 있습니다.

스택드 비아(Stacked Via)는 순차 라미네이션이 불가능한 라우팅 문제 시 블라인드 비아 대안으로 쓰입니다. 다른 블라인드/베리드 비아가 위치한 레이어에 블라인드 비아 종단층이 있으면 후속 라미네이션 문제가 생깁니다.

스택드 비아는 여러 비아를 쌓아 라우팅 공간을 확보하지만, 같은 지점에 다른 비아를 쌓으면 보드 해당 부분이 약해져 고장 날 수 있습니다. 내부 라우팅에 스택드 비아 사용을 최소화하세요. 다른 비아 옵션보다 훨씬 높은 제작 정밀도가 필요합니다.

배선 라우팅은 PCB나 IC 조립 시 능동 부품 '배치 단계' 다음에 오는 과정으로, 모든 능동 소자를 와이어로 연결하는 작업입니다.

고속 PCB 설계는 연결, 부품 레이아웃, 하우징 등 보드 물리적 특성의 영향을 받으며, 이는 고속 신호 무결성에 영향을 줍니다.

HDMI(고화질 멀티미디어 인터페이스) 같은 고속 신호 라우팅 시 블라인드/베리드 비아를 쓰면 신호 무결성과 부품 연결을 더 잘 보호할 수 있습니다.

일부 비아는 PCB 표면까지 연장되지 않음(임베디드 비아), 일부는 연장됨(일반 비아). 표면까지 연장된 비아는 닫힘(텐티드) 또는 열림 상태입니다. 텐티드 비아는 솔더로 비아 구멍을 덮어 노출 패드 수를 줄인 것입니다.

텐티드 비아를 최대한 평평하게 만들어 톰스토닝(Tombstoning)이나 솔더 브리지를 방지하세요. 솔더링 시 일부 부품이 분리되는 현상입니다.

비아 인 패드는 라우팅이 어렵고 시간·비용이 더 듭니다. 하지만 보드 크기 제한, 라우팅 옵션 제한, 부품 연결 포인트 제한 시 유리합니다. BGA(볼 그리드 어레이)와 CSP(칩 스케일 패키지)에 유용합니다.

비아 옵션 선택 시 필요를 충족하는 가장 덜 복잡한 옵션을 고르세요. 비아 인 패드는 가장 복잡하므로 최후의 수단으로만 쓰세요. 다른 라우팅 옵션으로 해결 안 될 때만 사용합니다. PCB 니즈, 보드 신뢰성, 신호 무결성, 제조 용이성을 종합 고려하세요.

비아 옵션에는 크기 요건부터 니즈, 복잡도까지 고려할 점이 많습니다. 제조사 선택이 프로젝트 성패를 가릅니다.

후보 제조사의 역량을 조사하고 재정적 비용을 비교하세요. 최종적으로 예산과 납기 내에 설계를 성공적으로 구현할 수 있는 제조사를 선택하세요.

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