다층 PCB의 매립 비아 기술: 소형화 및 신호 무결성 주도

In the race to pack more functionality into smaller electronics—from 5G smartphones to medical implants—multilayer PCBs rely on innovative via technologies to maximize density without sacrificing performance이 중에서도, 기술을 통해 매장된 것은 중요한 기능으로 눈에 띄고, 엔지니어들이 외부 표면에 귀중한 공간을 소비하지 않고 내부 층을 연결할 수 있습니다.전체 보드를 뚫는 구멍 뚫린 비아스를 제거함으로써, 묻힌 비아스는 더 높은 구성 요소 밀도, 더 짧은 신호 경로 및 더 나은 열 관리가 현대 고주파, 높은 신뢰성 장치의 열쇠입니다.이 가이드는 기술을 통해 묻힌 것이 어떻게 작동하는지 탐구합니다., 첨단 PCB의 장점, 제조의 도전과 일관된 품질을 보장하는 솔루션.

묻혀 있는 비아 는 무엇 입니까?
묻힌 비아스는 다층 PCB의 내부 층만을 연결하는 전도 경로이며, 보드?? 의 코어 안에 완전히 숨겨져 있습니다 (외부 층에 노출되지 않습니다).구멍 뚫린 비아 (모든 층을 뚫고) 또는 맹인 비아 (외부 층과 내부 층을 연결하는) 와 달리, 묻힌 비아스는 라미네이션 과정에서 완전히 캡슐화되어 최종 PCB에 보이지 않습니다.

주요 특징:
1위치: 내부 층 안에 완전히; 외부 구리 표면과 접촉하지 않습니다.
2크기: 일반적으로 지름 0.1~0.3mm (공개 비아보다 작으며, 고밀도 레이아웃을 가능하게합니다.
3구조: 라미네이션 전에 개별 내부 층으로 구멍을 뚫고, 구리로 덮고 구조적 무결성을 보장하기 위해 에포크시 또는 전도성 페이스트로 채워집니다.

어떻게 묻힌 비아가 다층 PCB 디자인을 변화시키는가
기술로 묻혀 현대 PCB 설계의 두 가지 중요한 문제점을 해결합니다: 공간 제한 및 신호 저하. 이것이 가치를 제공하는 방법입니다.

1보드 밀도를 극대화
내부 층에 비아를 제한하여, 파묻힌 비아가 활성 성분 (예를 들어, BGA, QFP) 및 마이크로 비아를위한 외부 층을 자유롭게합니다.뚫린 비아만을 사용하는 설계에 비해 부품 밀도를 30~50% 증가시킵니다..

예를 들어, 묻힌 비아스를 사용하는 12층 5G PCB는 구멍을 통과한 디자인과 동일한 발자국으로 20% 더 많은 구성 요소를 장착할 수 있으며, 더 작은 베이스 스테이션 모듈을 가능하게합니다.

2신호 무결성 강화
뚫린 구멍 설계의 길고 나선형 신호 경로는 신호 손실, 크로스 스톡, 그리고 고 주파수 신호 (28GHz+) 에 대한 지연성 문제들을 유발한다.매장 된 비아스는 내부 층을 직접 연결하여 신호 경로를 단축합니다., 감소

a. 전파 지연: 신호는 내부 층 사이 20~30% 더 빠르게 이동합니다.
b. 크로스 스트랙: 고속 경로를 내부 층 (지상 평면으로 격리) 에 제한하면 간섭이 40% 감소합니다.
c. 임피던스 불일치: 단축 스터브를 통해 고속 인터페이스 (예를 들어, PCIe 6) 에서 반사를 최소화합니다.0, USB4).

3열 관리 개선
묻힌 비아스는 전도성 에포시 또는 구리로 채워지면 "열적 비아스"로 작용하여 뜨거운 내부 층 (예를 들어, 전력 관리 IC) 에서 외부 층 또는 히트 싱크로 열을 퍼뜨립니다.이것은 밀집된 PCB에서 15~25°C로 핫스팟을 감소시킵니다., 부품의 수명을 연장합니다.

응용 분야: 묻힌 비아가 빛나는 곳
기술 을 통해 매장 하는 것 은 소형화, 속도, 신뢰성 을 요구하는 산업 에서 필수적 이다.
15G와 통신
5G 베이스 스테이션과 라우터에는 최소 손실로 28~60GHz mmWave 신호를 처리하는 PCB가 필요합니다.

a. 고주파 경로를 위해 좁은 흔적 간격 (2 ∼ 3 밀리) 을 가진 10+층 디자인을 가능하게 한다.
b. 콤팩트한 칸막이에 있는 RF 부품 (예를 들어, 전력 증폭기, 필터) 의 밀집된 배열을 지원한다.
c. 5G 커버리지를 확장하는 데 중요한 빔 형성 회로에서 신호 손실을 줄입니다.

2소비자 전자제품
스마트폰, 웨어러블 기기, 태블릿 기기는 더 많은 기능 (카메라, 5G 모덤, 배터리) 을 얇은 디자인으로 포장하기 위해 묻힌 비아에 의존합니다.

a. 전형적인 플래그십 스마트폰 PCB는 수백 개의 묻힌 비아와 함께 8~12 층을 사용하여 두께를 0.3~0.5mm로 줄입니다.
b. 웨어러블 기기 (예를 들어, 스마트 워치) 는 장치 크기를 증가시키지 않고 센서 배열을 연결하기 위해 묻힌 비아를 사용합니다.

3의료기기
소형화된 의료 도구 (예를 들어, 내시경, 심근 경동기) 는 작고 신뢰할 수 있고 생체 호환성이 있는 PCB를 요구합니다.

a. 묻힌 비아스는 내시경에 16+층 PCB를 설치하고, 10mm 지름의 샤프에 이미지 센서와 데이터 송신기를 장착합니다.
b. 페이즈메이커에서, 묻힌 비아스는 민감한 센싱 회로에서 고전압 전력 흔적을 격리하여 EMI를 감소시킵니다.

4자동차 전자제품
ADAS (첨단 운전자 보조 시스템) 및 EV 전력 관리 시스템은 견고하고 컴팩트한 PCB를 필요로합니다.

a. 매장된 비아스는 ADAS 레이더 모듈에 12~20층을 연결하여 뚜?? 아래의 좁은 공간에서 77GHz 동작을 지원합니다.
b. EV 배터리 관리 시스템 (BMS) 에서, 묻힌 비아스는 열 전도성을 향상시키고, 높은 전류 경로에서 과열을 방지합니다.

묻혀 있는 비아 의 제조 의 어려움
묻힌 비아스는 상당한 이점을 제공하지만, 그들의 생산은 전통적인 비아보다 더 복잡하며, 정확성과 고급 프로세스가 필요합니다.
1레이어 정렬
매장된 비아스는 부근 내부 층의 타겟 패드와 ±5μm 내에 정렬되어야 개척 또는 단편화를 피합니다. 10+ 층 보드에서 작은 오차 (10μm+) 도 비아스를 쓸모 없게 할 수 있습니다.

솔루션: 제조업체는 라미네이션 과정에서 자동 광학 정렬 시스템 (AOI) 을 사용하며 정확성을 보장하기 위해 각 층에 참조 피투셜을 사용합니다.

2뚫기 정밀성
묻힌 비아스는 작은 지름 (0.1~0.3mm) 과 높은 측면 비율 (깊음/지름 = 3:1 또는 더 높다) 를 필요로 하며, 도구 마모와 유동으로 인해 기계 뚫기가 실용적이지 않습니다.

솔루션: 레이저 뚫림 (UV 또는 CO2 레이저) 은 ±2μm 위치 정확도와 고주파 PCB의 작은 비아에 대해 중요한 깨끗하고 뚫림없는 구멍을 달성합니다.

3. 접착 균일성
매장 된 비아 내부의 구리 접착은 전도성과 구조 강도를 보장하기 위해 균일해야합니다. 얇은 접착은 열을 일으킬 수 있으며 두꺼운 접착은 비아를 차단 할 수 있습니다.

솔루션: 전자기 없는 구리 접착을 거쳐 전해질 접착을 통해 X선 형광 (XRF) 을 통해 두께를 실시간으로 모니터링합니다.

4비용과 복잡성
생산을 통해 묻혀있는 것은 구멍을 통해 설계된 것과 비교하여 제조 시간과 비용을 20~30% 증가시키는 단계 (예선 래미네이션 드릴링, 채우기, 플래팅) 를 추가합니다.

솔루션: 하이브리드 설계 (내층에 대한 묻힌 비아와 외부 층에 대한 맹인 비아를 결합) 는 중간 범위의 애플리케이션에 대한 밀도와 비용을 균형 잡습니다.

실행을 통해 매장을위한 최고의 방법
파묻힌 비아스를 효과적으로 활용하려면 다음 설계 및 제조 지침을 따르십시오.
1제조성 (DFM) 을 위한 설계
a.Via Size vs. Layer Count: 10층 이상의 PCB를 위해 밀도와 제조성을 균형을 맞추기 위해 0.15~0.2mm의 묻힌 비아스를 사용하십시오. 더 큰 비아 (0.2~0.3mm) 는 6~8층 보드에 더 좋습니다.
b. 간격: 시그널 교란 및 플래팅 문제를 피하기 위해 묻힌 비아 사이의 지름을 통해 2x3x를 유지하십시오.
c. 스택업 계획: 보호 및 열 전달을 향상시키기 위해 묻힌 비아와 신호 계층에 인접한 전력 / 지상 평면을 배치하십시오.

2재료 선택
a. 기판: 높은 Tg FR-4 (Tg ≥170°C) 또는 낮은 손실 라미네이트 (예를 들어, 로저스 RO4830) 를 고주파 설계에 사용하십시오. 그들은 라미네이션 과정에서 변형에 저항하기 때문에 라미네이션을 통해 정렬하는 데 중요합니다.
b. 채워지는 재료: 에포시로 가득 찬 묻힌 비아스는 대부분의 응용 프로그램에 적합합니다. 전력 PCB에서 열 관리를 위해 전도성 페이스트 채우는 것이 좋습니다.

3품질 관리
a.검사: 플래팅, 정렬 및 채우기 (공백이 없습니다) 를 통해 확인하기 위해 X선 검사를 사용하십시오. 플래팅 균일성을 위해 미세 절단 (차간 분석) 검사.
b.시험: 비행 탐사 시험기를 사용하여 매장 된 비아스의 100%에 연속성 테스트를 수행하여 열기 또는 단지를 잡습니다.

사례 연구: 16층 5G PCB에 묻힌 비아
대표적인 통신 제조업체는 5G mmWave 모듈을 위해 16층 PCB를 필요로 했습니다.

a.28GHz 신호 경로, 인치당 손실 <1dB.
b.부품 밀도: 1 평방인치당 200개 이상의 부품 (BGA 0.4mm pitch 포함)
c. 두께: <2.0mm

해결책:

a. 내부 신호 계층 (계층 3~14) 을 연결하기 위해 0.2mm의 묻힌 비아스를 사용하여 신호 경로 길이를 40% 감소시킵니다.
b. BGA를 연결하기 위해 외부 층 (1 ∼2, 15 ∼16) 을 위한 0.15mm 맹인 비아스와 결합된다.
c. 전자기 없는 구리 접착 (30μm 두께) 및 에포시 채우기로 레이저로 뚫린 비아스.

결과:

a. 28GHz에서 신호 손실이 0.8dB/인치로 감소한다.
b. 1.8mm의 판 두께를 달성하여 목표보다 10% 낮습니다.
c. 첫 번째 통과 성능은 65%에서 92%로 향상되었습니다. (홀 비아를 사용하여) 묻힌 비아를 사용하여.

기술 을 통해 묻힌 사람 들 의 미래
PCB 계층 수가 증가하고 (20+ 계층) 구성 요소 피치가 줄어들면서 (<0.3mm), 기술을 통해 묻혀 새로운 요구를 충족시키기 위해 진화 할 것입니다.

a. 더 작은 비아스: 0.05~0.1mm 지름의 비아스, 고급 레이저 뚫림으로 가능.
b.3D 통합: 3D 패키지용으로 매장된 비아와 쌓인 마이크로 비아를 결합하여 IoT 장치의 형태 요소를 50% 감소시킵니다.
c. 인공지능 기반의 설계: 배치를 통해 최적화하고, 교류 및 제조 오류를 줄이는 기계 학습 도구.

FAQ
질문: 묻혀있는 혈관과 맹인 혈관의 차이점은 무엇입니까?
A: 묻힌 비아스는 내부 층만을 연결하고 완전히 숨겨져 있으며, 맹인 비아스는 외부 층과 내부 층을 연결하고 보드 표면에 부분적으로 보입니다.

Q: 묻힌 비아스는 고전력 PCB에 적합합니까?
A: 예, 전도성 페이스트 로 가득 차면, 묻힌 비아스는 열 전도성을 향상 시키며, 온도 가중한 전류 (5A까지) 를 운반 할 수 있습니다. 높은 전력 (10A+) 를 위해, 더 큰 묻힌 비아스를 사용하십시오 (0.3mm+) 가 두꺼운 구리 접착으로.

질문: 묻힌 비아에 대한 비용 프리미엄은 얼마입니까?
A: 묻힌 비아스는 추가 처리 단계로 인해 PCB 비용에 20~30%를 추가하지만 이는 종종 판 크기가 줄어들고 성능이 향상됨에 따라 상쇄됩니다.

Q: 융통 PCB에 묻힌 비아스를 사용할 수 있습니까?
A: 예, 하지만 조심 해야 합니다. 플렉스 PCB (폴리아미드 기판 을 사용 하는) 에 묻힌 비아스 는 굽는 동안 균열 을 피하기 위해 얇고 유연 한 에포시 채우기 를 필요로 합니다.

결론
기술을 통해 묻혀있는 것은 현대 다층 PCB 설계의 초석이며 5G, 의료 및 자동차 전자 장치에 필요한 소형화 및 성능을 가능하게합니다.제조업의 도전은 여전히 존재하지만, 굴착 정밀, 비용 (전기화, 자동 검사) 과 신중한 설계로 발전된 프로세스를 통해 관리 할 수 있습니다.

엔지니어는 밀도를 생산성과 균형을 맞추고, 시그널 경로와 공간을 너무 복잡하게 만들지 않고 단축하기 위해 묻힌 비아를 활용합니다.올바른 파트너와 프로세스를 통해, 묻힌 비아스는 PCB 디자인을 제한 요소에서 경쟁 이점으로 변화시킵니다.

중요한 교훈: 매장된 비아스는 단순한 제조기술이 아닙니다. 그들은 혁신의 촉매제입니다.그리고 점점 더 연결된 세계에서 더 신뢰할 수 있는 전자제품.