철물점에서 미터법, 재료, 길이, 너비, 피치 등 다양한 유형의 못과 나사를 관리하고 전시해야 하는 것처럼 PCB 설계도 특히 고밀도 설계에서 구멍과 같은 설계 개체를 관리해야 합니다.기존 PCB 설계에서는 몇 가지 서로 다른 패스 홀만 사용할 수 있었지만 오늘날의 HDI(고밀도 상호 연결) 설계에는 다양한 유형과 크기의 패스 홀이 필요합니다.각 패스 홀을 올바르게 사용하려면 최대 보드 성능과 오류 없는 제조 가능성을 보장하기 위해 관리해야 합니다.이 기사에서는 PCB 설계에서 고밀도 스루홀을 관리해야 하는 필요성과 이를 달성하는 방법에 대해 자세히 설명합니다.
고밀도 PCB 설계를 이끄는 요소
소형 전자 장치에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 이러한 장치에 전원을 공급하는 인쇄 회로 기판은 장치에 맞게 크기가 작아져야 합니다.동시에, 성능 개선 요구 사항을 충족하기 위해 전자 장치는 보드에 더 많은 장치와 회로를 추가해야 합니다.PCB 장치의 크기는 지속적으로 감소하고 핀 수는 증가하므로 더 작은 핀을 사용하고 설계에 더 가까운 간격을 사용해야하므로 문제가 더욱 복잡해집니다.PCB 설계자에게 이는 가방에 더 많은 물건을 담으면서도 가방이 점점 작아지는 것과 같습니다.회로 기판 설계의 전통적인 방법은 빠르게 한계에 도달합니다.
더 작은 보드 크기에 더 많은 회로를 추가해야 한다는 요구를 충족하기 위해 고밀도 인터커넥트(HDI)라는 새로운 PCB 설계 방법이 등장했습니다.HDI 설계는 보다 진보된 회로 기판 제조 기술, 더 작은 선폭, 더 얇은 재료, 블라인드 및 매설 또는 레이저 드릴링된 미세 구멍을 사용합니다.이러한 고밀도 특성 덕분에 더 작은 보드에 더 많은 회로를 배치할 수 있으며 다중 핀 집적 회로에 대한 실행 가능한 연결 솔루션을 제공합니다.
이러한 고밀도 구멍을 사용하면 다음과 같은 몇 가지 다른 이점이 있습니다.
배선 채널:막힌 구멍과 매립된 구멍 및 미세 구멍은 레이어 스택을 관통하지 않으므로 설계에 추가 배선 채널이 생성됩니다.이러한 다양한 스루홀을 전략적으로 배치함으로써 설계자는 수백 개의 핀으로 장치를 배선할 수 있습니다.표준 스루홀만 사용하는 경우 핀이 너무 많은 장치는 일반적으로 모든 내부 배선 채널을 차단합니다.
신호 무결성:소형 전자 장치의 많은 신호에는 특정 신호 무결성 요구 사항이 있으며 스루홀은 이러한 설계 요구 사항을 충족하지 않습니다.이러한 구멍은 안테나를 형성하거나 EMI 문제를 일으키거나 중요한 네트워크의 신호 반환 경로에 영향을 줄 수 있습니다.막힌 구멍과 매설 구멍 또는 마이크로 구멍을 사용하면 관통 구멍 사용으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 신호 무결성 문제가 제거됩니다.
이러한 스루홀을 더 잘 이해하기 위해 고밀도 설계 및 해당 응용 분야에 사용할 수 있는 다양한 유형의 스루홀을 살펴보겠습니다.
고밀도 연결 홀의 종류와 구조
패스 홀은 두 개 이상의 레이어를 연결하는 회로 기판의 구멍입니다.일반적으로 홀은 회로에 의해 전달된 신호를 보드의 한 레이어에서 다른 레이어의 해당 회로로 전송합니다.배선층 사이에 신호를 전달하기 위해 제조 공정에서 홀을 금속화합니다.특정 용도에 따라 구멍과 패드의 크기가 다릅니다.더 작은 스루홀은 신호 배선에 사용되는 반면, 더 큰 스루홀은 전원 및 접지 배선에 사용되거나 과열 장치를 가열하는 데 사용됩니다.
회로 기판의 다양한 유형의 구멍
구멍을 통해
스루홀은 양면 인쇄회로기판이 처음 도입된 이후부터 사용되어온 표준 스루홀입니다.구멍은 전체 회로 기판을 통해 기계적으로 뚫고 전기 도금됩니다.그러나 기계식 드릴로 드릴링할 수 있는 최소 보어에는 드릴 직경과 플레이트 두께의 종횡비에 따라 특정 제한이 있습니다.일반적으로 관통 구멍의 구멍은 0.15mm 이상입니다.
막힌 구멍:
관통 구멍과 마찬가지로 구멍도 기계적으로 드릴링되지만 제조 단계가 더 많아지면 플레이트의 일부만 표면에서 드릴링됩니다.막힌 구멍은 또한 비트 크기 제한 문제에 직면합니다.하지만 보드의 어느 쪽에 있는지에 따라 막힌 구멍 위나 아래에 배선할 수 있습니다.
묻힌 구멍:
막힌 구멍과 같은 묻힌 구멍은 기계적으로 뚫지만 표면이 아닌 보드의 내부 레이어에서 시작하고 끝납니다.이 스루홀은 플레이트 스택에 내장되어야 하기 때문에 추가 제조 단계도 필요합니다.
미세기공
이 천공은 레이저로 제거되며 구멍은 기계식 드릴 비트의 한계인 0.15mm보다 작습니다.마이크로홀은 보드의 인접한 두 레이어에만 걸쳐 있기 때문에 종횡비로 인해 도금에 사용할 수 있는 홀이 훨씬 작아집니다.마이크로홀은 보드 표면이나 내부에도 위치할 수 있습니다.마이크로홀은 일반적으로 채워지고 도금되어 본질적으로 숨겨져 있으므로 BGA(볼 그리드 어레이)와 같은 구성 요소의 표면 실장 요소 솔더 볼에 배치될 수 있습니다.작은 구멍으로 인해 미세 구멍에 필요한 패드도 일반 구멍보다 약 0.300mm로 훨씬 작습니다.
설계 요구 사항에 따라 위의 다양한 유형의 구멍을 구성하여 함께 사용할 수 있습니다.예를 들어, 미세기공은 매립된 구멍뿐만 아니라 다른 미세기공과도 적층될 수 있습니다.이 구멍은 엇갈리게 배치될 수도 있습니다.앞서 언급한 것처럼 표면 실장 요소 핀을 사용하여 패드에 미세 구멍을 배치할 수 있습니다.배선 혼잡 문제는 표면 실장 패드에서 팬 배출구까지의 기존 라우팅이 없기 때문에 더욱 완화됩니다.