첨단 전자 제품용 복잡한 인쇄 회로 기판을 설계할 때 흔히 묻는 질문은 층간 연결에 적층형 비아(staggered via)를 사용할지, 아니면 엇갈린 비아(staggered via)를 사용할지입니다. 비아는 다층 회로 기판의 내부 층을 통과하는 전도성 경로 역할을 합니다. 비아를 수직으로 적층하는 방식과 수평으로 오프셋하는 방식의 주요 차이점을 이해하면 특정 애플리케이션과 기판 복잡성에 적합한 방식을 선택할 수 있습니다. 이 블로그에서는 두 가지 유형의 비아를 소개하고 다양한 측면에서 비교하여 PCB 설계 시 두 가지 방식 중 적절한 방식을 선택할 수 있도록 돕습니다.
스택 비아 PCB에서
PCB 적층 비아는 다음과 같은 유형입니다. PCB 를 통해 인쇄 회로 기판에서 인접하지 않은 층 간의 전기적 연결을 위해 사용되어, 하나의 컴팩트한 구조로 최적화된 수직 라우팅 솔루션을 제공합니다. 두 개 이상의 인접한 PCB 층에 단일 구멍을 뚫고 구멍 벽을 도금하여 비아를 전기적으로 연결하는 방식으로 제작된 적층 비아는, 그 사이의 층을 가로질러 수평으로 배선할 필요 없이 멀리 떨어진 층 사이의 지름길을 제공합니다. 여러 기판 층 간의 트레이스 라우팅 경로를 간소화할 수 있는 적층 비아는 다른 연결 방식에 비해 회로 혼잡과 클러터를 줄이는 데 도움이 됩니다. 좁은 면적과 다층 도달 범위를 제공하는 적층 비아는 여러 층 간에 신호를 원활하게 전달해야 하는 복잡하고 고밀도 PCB에 필수적인 요소가 되었습니다. 효율적인 설계와 연결성을 결합한 PCB 적층 비아는 다재다능하고 공간 절약적인 층간 전환을 제공합니다.
계단식 비아 PCB에서
스태거드 비아는 다음에 사용되는 비아 유형입니다. 고밀도 상호 연결(HDI) 인쇄 회로 기판 비아를 직접 정렬하지 않고도 층간 연결을 구현할 수 있습니다. 인접한 층의 비아 위치를 오프셋한 후 비스듬하게 구멍을 뚫는 방식으로 제작된 스태거드 비아는 인접 적층된 비아가 물리적으로 접촉하는 것을 방지합니다. 이러한 각도의 간접 정렬은 일반적으로 적층된 도금 관통 비아 주변에 구리를 채울 필요성을 없애 제조 공정을 간소화합니다. 내층과 외층 사이의 블라인드 및 매립 연결 역할을 하는 스태거드 비아는 수직으로 인접한 비아 배치에서는 불가능했던 더 짧고 효율적인 라우팅 경로를 제공합니다. 최소 분리 간격을 충족하기 위해 비아 사이의 적절한 스태거 간격을 결정할 때는 설계 과정에서 세심한 주의가 필요합니다. 비아를 물리적으로 분리하려면 더 복잡한 레이아웃과 드릴링 작업이 필요하지만, 스태거드 비아는 불필요한 금속 충진 요구 사항을 제거하고 고유한 라우팅 기능을 제공합니다. 궁극적으로 스태거드 비아의 상호 연결 기능은 더 조밀하고 성능이 더 높은 인쇄 회로 기판으로 이어집니다.
Stacked Via와 Staggered Via의 차이점은 무엇입니까?
- 공간 효율성
적층형 비아: 모든 층에 걸쳐 비아를 수직 열로 정렬함으로써, 적층형 비아는 층 전체에 걸쳐 완벽하게 겹치므로 필요한 최소 면적을 차지합니다. 따라서 공간이 제한적인 경우에 이상적입니다. 또한, 수직 응축을 통해 연결부를 더욱 가깝게 배치할 수 있습니다.
스태거드 비아: 스태거드 비아는 교대로 배치된 층에서 의도적으로 위치를 이동시키므로, 간격을 유지하기 위해 각 층의 각 비아 주변에 추가적인 여유 공간을 설계해야 합니다. 이는 적층 비아에 비해 전체 기판 면적을 더 많이 차지합니다. 하지만 이러한 이동은 수직 정렬을 제거하여 크로스토크를 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 크로스토크 문제
적층형 비아: 수직으로 적층된 비아의 경우, 해당 축을 따라 전기적 누화가 고속 신호를 방해할 위험이 증가합니다. 비아가 직접 정렬되면 노이즈가 여러 층으로 더 쉽게 전파될 수 있습니다. 추가적인 간격은 누화를 제어하는 데 도움이 됩니다.
계단형 비아: 층 사이의 비아를 오프셋함으로써 계단형 비아는 수직 정렬을 연속적으로 피하고 수직 정렬을 제거하여 크로스토크 문제의 가능성을 크게 줄입니다. 커플링 경로노이즈는 각 층 사이에서 분리됩니다.
- 요구사항 채우기
적층 비아: 적층 비아는 모든 층을 통한 전기적 연결이 매우 중요하기 때문에 일반적으로 층 사이에 전도성 홀을 채워야 하며, 일반적으로 전기 도금된 구리를 사용합니다. 이를 통해 비아 홀 벽의 불규칙성에도 불구하고 수직 비아 컬럼 전체 깊이에 걸쳐 견고하고 안정적인 전기적 접촉이 보장됩니다.
스태거드 비아: 스태거드 비아의 경우, 층 사이의 전도성 홀 충진은 일반적으로 가장 바깥쪽 PCB 층에 연결되는 비아에만 필요합니다. 층간 정렬 불량을 고려하여 인접한 비아 사이에 충분한 겹침을 설계하는 한, 중간 연결은 공기로 채워진 상태를 유지할 수 있습니다.
- 합의를 통해
적층형 비아: 적층형 비아는 인쇄 회로 기판의 여러 층을 통해 직접 겹쳐지고 상호 연결된 비아입니다. 여러 층을 관통하는 수직 기둥을 형성하며, 기본적으로 여러 층의 동일한 xy 축 좌표 위치를 따라 하나의 비아가 다른 비아 바로 위에 쌓이는 형태입니다. 이를 통해 전체 기판 면적이 최소화됩니다.
엇갈린 비아: 엇갈린 비아는 순차적인 PCB 층에서 비아 배치를 의도적으로 어긋나게 배치하는 방식입니다. 수직으로 쌓는 대신, 엇갈린 비아는 층을 번갈아 배치할 때 비아 위치를 약간씩 이동하여 드릴로 뚫은 구멍이 일직선으로 정렬되는 것을 방지합니다. 보드 레이아웃에 의도적인 어긋남이 설계되어 있습니다.
- 경제적 영향
적층형 비아: 적층형 비아를 사용한 정밀성 요구 사항은 제조 결함 발생 시 불량률 증가로 직결됩니다. 낮은 수율로 인한 스크랩 손실은 재작업 비용을 현저히 증가시킵니다.
스태거드 비아: 제조 공정은 스크랩 손실을 줄이고 느슨한 스태거드 비아 공차를 더 쉽게 수용할 수 있도록 하여 제조 수율을 향상시키고 비용을 절감합니다. 따라서 더 큰 용량으로의 확장이 경제적입니다.
마무리 단어
요약하자면, 적층형 비아와 계단형 비아는 모두 특정 요구 사항을 충족하는 고유한 강점을 제공합니다. 다층 PCB 디자인적층형 비아는 층간 경로를 효율적으로 정렬하여 공간을 극대화합니다. 한편, 스태거형 비아는 전기적 절연을 강화하고 제조를 간소화합니다. 전기 엔지니어는 기판을 설계할 때 크기 제약, 제조 방법, 일정 및 성능 요구 사항을 고려하여 이상적인 비아 배치 전략을 결정합니다. 엔지니어는 한 가지 접근 방식에만 고정되지 않고 필요에 따라 적층형 비아와 스태거형 비아를 혼합하여 사용함으로써 레이아웃 최적화를 향상시키고 혁신적이면서도 안정적인 PCB 솔루션의 생산 수율을 확보할 수 있습니다. 장단점을 평가함으로써 회로 요구 사항에 따라 수직 연결 및 수평 오프셋 비아의 상호 보완적인 이점을 활용할 수 있습니다.
