PCB 설계에서 VIPPO: 고성능 전자 제품을 위한 3가지 주요 이점

비아 인 패드 플래티드 오버 (VIPPO) 는 고밀도, 고성능 전자제품의 중요한 과제를 해결하는 현대 PCB 설계의 게임 변경 기술로 부상했습니다.접착된 비아스를 부품 패드 안에 직접 배치함으로써이 혁신은 특히 오늘날의 소형 장치에서 가치가 있습니다.스마트폰과 웨어러블 기기에서 산업용 센서와 5G 장비까지, 공간의 모든 밀리미터와 신호의 모든 데시벨이 중요합니다.

이 가이드는 PCB 설계에서 VIPPO의 세 가지 핵심 이점을 탐구합니다.전통적인 트위터 레이아웃과 비교하고 전자 성능의 경계를 밀어내는 것을 목표로하는 엔지니어와 제조업체에게 필수적인 것이 된 이유를 강조합니다..

VIPPO 는 무엇 입니까?
VIPPO (Via-in-Pad Plated Over) 는 PCB 설계 기술로, 비아를 BGA (Ball Grid Arrays), QFP,소형 수동 부품패드 옆에 놓인 전통적인 비아와 달리 추가로 라우팅 공간을 필요로 하는 비아들은 다음과 같습니다.

a. 전도성 에포시 또는 구리로 채워져 평평하고 용접 가능한 표면을 만듭니다.
b. 패드와 원활한 통합을 보장하기 위해 위층으로 배치되어 용접을 붙잡거나 관절 고장을 일으킬 수있는 틈을 제거합니다.
c.공간 제약이 전통적인 배치 방식을 실용적이지 않게 만드는 고밀도 설계에 최적화되었습니다.

이 접근 방식은 PCB가 배치되는 방식을 변화시켜 구성 요소 간격이 좁아지고 보드 부동산을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

이점 1: 신뢰성 과 내구성
VIPPO는 PCB 결함의 두 가지 일반적인 원인을 해결합니다: 약한 용매 관절 및 연결과 관련된 결함. 그것의 디자인은 본질적으로 연결을 강화하여 미션-비판적 인 응용 프로그램에 이상적입니다.

더 단단 한 용매 관절
구성 요소 패드의 외부에 배치된 전통적인 비아스는 용접류 흐름이 불균형한 "조각 영역"을 생성하여 차가운 관절 또는 공백의 위험을 증가시킵니다. VIPPO는 다음과 같이 문제를 제거합니다.

a. 평평하고 연속적인 패드 표면을 생성 (충전 및 접착 된 비아 덕분에), 균일한 용매 분포를 보장합니다.
b. 부품과 튜브 사이의 거리를 단축함으로써 관절에 대한 기계적 부담을 줄이고, 열 사이클 중에 굴절을 최소화합니다.

데이터 포인트: 로체스터 공과대학 연구 결과에 따르면 VIPPO 용접 관절은 2세기에 살아남았습니다.8배 더 많은 열주기 (-40°C ~ 125°C) 는 피로 징후가 나타나기 전에 전통적인 트위터 레이아웃에 비해.

감소된 실패 모드
채우지 않거나 적절히 배치되지 않은 비아스는 수분, 흐름 또는 오염 물질을 포착하여 시간이 지남에 따라 부식 또는 단전으로 이어질 수 있습니다. VIPPO는 다음을 통해 이러한 위험을 완화합니다.

a.전도적인 채우기: 구리 또는 에포시 채우기 튜브를 밀고 잔해의 축적을 방지합니다.
(b) 표면 위를 겹쳐: 부드럽고 겹쳐진 완성은 부식이 시작 될 수있는 균열을 제거합니다.

실제 세계 영향: Versatronics Corp.는 VIPPO를 사용하는 PCB의 필드 고장 비율이 14% 감소했다고보고했으며, 이는 단회로와 부식 관련 문제들이 줄어들었다.

VIPPO 대 전통적인 비아스 (신뢰성)

이점 2: 더 높은 열 및 전기 성능
고전력 및 고주파 설계에서 열을 관리하고 신호 무결성을 유지하는 것이 무엇보다 중요합니다. VIPPO는 전통적인 레이아웃을 능가하여 두 영역에서 두각을 나타냅니다.

열 관리 개선
열 축적은 전자 성능의 주요 한계 요인이며, 특히 전력 소모 요소 (예: 프로세서, 전력 증폭기) 를 가진 밀집된 설계에서 VIPPO는 다음을 통해 열 방출을 향상시킵니다.

a. 구성 요소 패드에서 채워진 비아를 통해 내부 또는 외부 히트 싱크로 직접 열 경로를 생성합니다.
b. 열 저항을 줄이는: 구리로 채워진 VIPPO 비아에는 전통적인 비아에 대한 ~ 2.0 °C / W에 비해 ~ 0.5 °C / W의 열 저항이 있습니다.

사례 연구: 5G 베이스 스테이션 PCB에서 VIPPO는 전통적인 레이아웃에 비해 전력 증폭기의 작동 온도를 12°C로 줄여 부품 수명을 약 30% 연장했습니다.

증진 된 신호 완전성
고주파 신호 (≥1GHz) 는 길고 간접적인 경로를 이동해야 할 때 손실, 반사 및 교차 음성으로 고통받습니다. VIPPO는 다음과 같이 이러한 문제를 최소화합니다.

a.신호 경로를 단축: 패드 안의 경로는 전통적인 오프-패드 경로를 둘러싼 경로를 제거하여 경로 길이를 30~50% 줄입니다.
b.저하 임피던스 불연속성: 채운 비아스는 5G, PCIe 6에 중요한 일관성 임피던스 (± 5% 허용) 를 유지합니다.0, 그리고 다른 고속 프로토콜.

성능 데이터: 전통적인 비아스는 0.25 ∼ 0.5Ω의 저항을 도입하고, VIPPO 비아스는 0.05 ∼ 0.1Ω로 감소하여 고주파 설계에서 80%까지 신호 손실을 줄인다.

VIPPO 대 전통적인 비아스 (공연)

이점 3: 디자인 유연성 및 소형화
장치 가 축소 되고 부품 밀도가 증가함에 따라, 엔지니어 들 은 전례 없는 공간 제약 에 직면 한다. VIPPO 는 보드 부동산 을 극대화 함 으로써 새로운 디자인 가능성 을 열어 준다.

고밀도 인터컨넥트 (HDI) 디자인을 가능하게 하는
HDI PCB는 얇은 피치 구성 요소 (≤0.4mm) 및 밀도가 높은 라우팅으로 VIPPO에 의존하여 더 작은 공간에 더 많은 기능을 적용합니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.

a.감소 된 발자국: VIPPO는 전통적인 오프 패드 비아 주위에서 요구되는 "제어 아웃" 구역을 제거하여 구성 요소를 20~30% 가까이 배치 할 수 있습니다.
b.더 효율적인 라우팅: 패드 내의 경로는 신호 또는 전력 평면을위한 내부 층을 자유롭게하여 추가 층의 필요 (그리고 비용) 을 줄입니다.

예를 들어, VIPPO를 사용하는 스마트폰 PCB는 전통적인 레이아웃에 비해 6.2% 더 많은 구성 요소를 같은 영역에 배치하여 5G mmWave 안테나 및 멀티 카메라 시스템과 같은 고급 기능을 가능하게합니다.

복잡 한 레이아웃 을 단순화 함
전통적인 배치 방식은 종종 디자이너들이 패드를 둘러싼 흔적을 노선으로 만들도록 강요하며, 혼잡하고 비효율적인 레이아웃을 생성하여 교류에 취약합니다. VIPPO는 다음과 같이 단순화합니다.

a. 부품 패드에서 내부 계층으로 직접 연결을 허용하여 필요한 비아의 수를 줄입니다.
b. EMI 감소에 중요한 토지 연결을 강화하기 위해 패드 내부에 꿰매는 것을 가능하게합니다.

설계 효과: 엔지니어들은 단순화된 추적 경로 덕분에 VIPPO를 사용할 때 BGA-중량 설계 (예를 들어 마이크로프로세서) 를 위한 라우팅 시간에 40%의 절감을 보고한다.

VIPPO를 위한 이상적인 응용 프로그램
VIPPO는 특히 소형화와 성능이 협상이 불가능한 산업에서 가치가 있습니다.

VIPPO 실행: 최선 사례
VIPPO의 혜택을 극대화하려면 다음 설계 및 제조 지침을 따르십시오.

1.Via 채우기: 높은 전력 설계 (최고 열 전도성) 또는 비용 민감한 저전력 응용 프로그램에 에포시 채우기 위해 구리 채우기를 사용합니다.
2패드 크기: 패드가 접속성을 유지하기 위해 패드의 지름이 2 × 3 × (예를 들어 0.3mm 패드는 0.6 × 0.9mm 패드가 필요합니다.)
3.플래팅 품질: ≥25μm의 구리 플래팅을 지정하여 전도성과 기계적 강도를 보장합니다.
4제조사 협업: VIPPO (LT CIRCUIT 같은) 에 경험이 많은 PCB 제조업체와 함께 작업하여 설계도를 검증합니다. 정확도 뚫기와 채우는 것이 중요하기 때문입니다.

왜 LT CIRCUIT는 VIPPO 구현에 탁월합니다.
LT CIRCUIT는 VIPPO를 활용하여 높은 성능을 갖춘 PCB를 제공하며 다음과 같이 요구합니다.

1고도화된 채식 과정 (황과 에포시) 으로 공백 없는 비아를 보장합니다.
2정밀 레이저 뚫기 (±5μm 허용) 얇은 피치 구성 요소.
3엄격한 테스트 (X선 검사, 열 사이클) VIPPO의 무결성을 확인하기 위해.

VIPPO에 대한 전문 지식은 고객이 PCB 크기를 최대 30%까지 줄이는 데 도움이 되었으며 신호 무결성과 열 성능을 향상 시켰습니다. 이 기술이 변화시키는 영향에 대한 증거입니다.

FAQ
Q: VIPPO는 전통적인 디자인보다 더 비싸나요?
A: 예, VIPPO는 충전 및 접착 단계로 인해 PCB 비용에 ~ 10~15%를 추가하지만, 이것은 종종 레이어 수를 줄이고 고밀도 설계에서 생산량을 향상시키는 것으로 상쇄됩니다.

Q: VIPPO는 모든 부품 유형과 함께 사용할 수 있습니까?
A: VIPPO는 SMD, 특히 BGA 및 QFP와 함께 가장 잘 작동합니다. 패드 크기가 통합을 불필요하게 만드는 큰 구멍 구성 요소에 대해 실용적이지 않습니다.

Q: VIPPO는 특별한 디자인 소프트웨어가 필요합니까?
A: 대부분의 현대 PCB 설계 도구 (Altium, KiCad, Mentor PADS) 는 VIPPO를 지원하며, 패드 내 배치 및 채용 사양을 자동화하는 기능이 있습니다.

Q: VIPPO의 최소 크기는 얼마인가요?
A: 레이저로 뚫린 VIPPO 비아스는 0.1mm만큼 작을 수 있으며, 초미세 피치 부품 (≤0.4mm pitch) 에 적합합니다.

Q: VIPPO가 재작업에 어떤 영향을 미치나요?
A: 재작업은 가능하지만 부품 제거 과정에서 채워진 비아를 손상시키지 않도록 정확한 온도 조절을 가진 뜨거운 공기 스테이션을 조심스럽게 사용해야합니다.

결론
VIPPO는 디자인 속임수 이상이며 현대 PCB 공학의 초석이며, 오늘날의 전자 경관을 정의하는 작고 강력하고 신뢰할 수있는 장치를 가능하게합니다. 신뢰성을 향상시킴으로써,열 및 전기 성능을 향상시키고 전례없는 소형화를 가능하게 함으로써 VIPPO는 고밀도 설계에서 가장 시급한 과제를 해결합니다.

기술이 계속 발전함에 따라 6G, AI 및 IoT가 더 작고 빠른 장치에 대한 수요를 증가시키고 VIPPO는 야심찬 개념을 기능으로 전환하는 것을 목표로하는 엔지니어에게 필수적입니다.시장에 준비된 제품.