전자 장치 집적의 발전으로 패드 내 비아(Via)는 여러 회로 경로의 제한된 공간을 처리하는 데 점차 널리 사용되는 솔루션이 되었습니다. 이 글에서는 비아의 정의와 설계 및 제조 과정에 어떻게 적용되는지 심층적으로 살펴보겠습니다.
비아인패드란 무엇인가요?
본딩 패드에 뚫은 관통 구멍을 말하며, 일반적으로 SMD 타입과 0603 이상의 BGA 타입입니다. PCB 전체를 관통하며 여러 층의 회로를 연결하는 데 사용됩니다. 일반적으로 전기가 통하는 구리로 감싸져 있습니다.
Via-in-pad 라우팅의 장점은 무엇입니까?
비아-인-패드의 가장 큰 장점은 작은 기판에 회로를 배치하여 낮은 공간 비용으로 더욱 효율적으로 활용할 수 있다는 것입니다. 짧은 볼 거리로 BGA 회로 레이아웃을 간소화했습니다. 또한, PCB 표면 레이아웃을 줄여 정전용량과 모듈 간의 거리를 단축할 수 있습니다. 이를 통해 전기 인덕턴스를 크게 줄일 수 있습니다. 마지막으로, 비아-인-패드를 포함한 레이아웃은 고주파 부품의 접지 부착을 용이하게 합니다.
제한 사항은 무엇입니까?
각 동전은 양면을 가지고 있습니다. 패드 내부의 비아(Via)는 PCB 표면의 돌출을 유발하므로, 이 문제를 해결하려면 추가적인 노력과 비용이 필요합니다. 또한, 더 많은 제조 공정이 필요합니다. 예를 들어, 구멍을 뚫고, 전체를 전도성 물질로 도금하고, 구멍을 에폭시 수지로 채운 후 구리로 덮어야 합니다. 이 공정은 구멍을 덮는 과정에서 공기가 팽창하거나, 공기 누출로 인해 솔더 접합부에 보이드(void)가 발생하는 등 새로운 문제를 야기할 수 있습니다.
한계는 있지만, 비아인패드는 여전히 기존의 비아에 비해 진보된 기술입니다.
기존 Via 대 Via-in-pad PCB 설계
기존 비아와 핀 사이의 회로 경로는 PCB 표면에만 표시되어 많은 공간을 차지합니다. 반면, 패드 내부의 비아는 회로 경로 구축에 더 많은 공간을 제공합니다. 예를 들어, 핀이 많은 소형 BGA는 PCB 표면뿐만 아니라 PCB 전체 층을 관통하는 비아 내부의 패드에도 연결할 수 있습니다.
디자인에서 Via-in-pad를 사용해야 하는 경우는 언제인가요?
핀이 매우 많은 소형 BGA 외에도 설계에 사용할 수 있는 다른 상황들이 있습니다. 예를 들어, QFN 패키지의 경우, 냉각이 매우 중요한 GND 패드에 비아 인 패드를 사용하는 것을 적극 권장합니다. 또한 BGA 뒷면에 필터 커패시터를 배치하려는 경우, 필터 커패시터 아래에 배치하여 BGA 핀의 관통 구멍을 밟는 것을 방지할 수 있습니다.
PCB 설계 및 제조에 사용하는 방법
도면을 그릴 때 주의해야 할 점이 있습니다. 첫째, 모든 작은 구멍들을 PCB의 동일한 층에 배치해야 합니다. 둘째, 솔더 마스크가 PCB 표면을 덮도록 해야 합니다. 셋째, PCB 설계의 완벽한 상태를 고려하여 생산을 용이하게 해야 합니다.
| 최저한의 | 최고 | |
| 직경을 통해 | 0.20mm | 0.75mm |
| 보드 두께 | 0.40mm | 0.35mm |
| 두께:직경 | / | 8 |
| 거리를 통해 | 0.20mm | / |
| 비아 직경의 범위 값 | 0mm | 0.3mm |
| 비아 홀과 구성 요소 홀 사이의 거리 | 0.25mm | / |
(패드를 통해 사용하기 위한 권장 PCB 상태)
대부분의 PCB 설계자에게는 어려운 작업이 아니지만, 도면을 제조 라인으로 옮기면 상황이 복잡해집니다. 패드에 비아를 형성하는 제조 방법은 총 세 가지가 있습니다.
- 패드 내 공통 비아: 본딩 패드에 관통 구멍을 뚫습니다. PCB 제조 과정에서는 정해진 작업이 없습니다. 너무 큰 구멍은 주석 누출을 유발하여 솔더링 접합부에 보이드가 발생할 수 있으므로 주의하십시오.
- 패드에 채워진 Via 에폭시 레진: 제조 라인에서는 더 복잡합니다. 먼저 구멍을 에폭시 레진으로 채웁니다. 그런 다음 비아를 도금된 구리로 덮습니다. PCB 표면이 매우 평평해 보입니다. 또한, 주석 누출이나 납땜 접합부 보이드 발생 위험도 없습니다.
- 구리로 채워진 패드의 비아: 이 비아는 빠른 열 전도를 위해 특별히 만들어졌습니다.
패드 PCB에 비아를 채우는 방법은?
| 충전 | → | 응고 | → | 광택 | → | 구리를 줄이세요 | → | 여분의 필러를 제거하세요 |
(패드에 비아를 채우는 전체 과정)
비아의 벽면이 구리로 도금되어 있더라도 충진 작업은 필수적입니다. 스크래핑 나이프와 진공 드로 머신을 사용하여 스루홀에 액체 충진재를 도포할 수 있습니다. 충진재가 에폭시 수지인 경우 PCB 표면의 평탄도에 특히 주의해야 합니다. PCB 제조사에 문의 하시면 적절한 해결책을 제시해 줄 것입니다.
패드 응용 프로그램을 통해
이 기술은 스마트폰 집적 회로 기판, 통신 PCB, 자동차 PCB, 의료 기기 PCB, 심지어 IT PCB와 같은 고밀도 PCB 에 널리 사용됩니다 . 우리는 항상 더 작고, 부품 간 거리가 더 가깝고, PCB 기능이 더 많은 PCB를 선호하기 때문에 앞으로 이 기술이 해외에서 더욱 널리 활용될 것으로 기대합니다.
