블라인드, 매립형 및 마이크로 비아 정의

비아의 역할

비아는 인쇄 회로 기판에서 수직적, 즉 층간 연결을 만드는 데 사용됩니다.

보드 제작 초기에는 모든 비아가 보드의 한쪽에서 다른 쪽까지 전부 관통했습니다. 이러한 스루홀 비아는 층이 제작된 후에 라우팅이 에칭되고 난 다음에 드릴로 뚫습니다. 드릴로 뚫은 구멍에 무전해 도금 공정을 사용하여 전도성 비아 배럴을 형성함으로써 층간 연결을 완성합니다.

PCB 제작 기술의 발전으로 다층 보드가 도입되었고, 이에 따라 다른 층 쌍 사이에 비아를 뚫을 수 있는 능력이 생겼습니다. 제작 과정 중 특정 지점에서 비아를 뚫음으로써, 두 인접한 신호 층만을 연결하는 비아를 만들 수 있었습니다. 이러한 비아는 블라인드 비아(표면 층에서 다음 층으로)와 베리드 비아(두 내부 층 사이)로 불립니다.

비아가 연결할 수 있는 층은 보드를 제작하는 데 사용된 제작 기술에 따라 달라집니다. 다층 보드를 제조하는 전통적인 접근 방식은 얇은 양면 보드 세트를 만든 다음, 이를 열과 압력을 가해 다층 보드로 압축하는 것입니다.

아래 이미지는 왼쪽에 있는 층 이름으로 표시된 여섯 층 보드를 보여줍니다. 이 보드는 먼저 세 개의 양면 보드(Top-Plane1, Mid1-Mid2, Plane2-Bottom)로 제작되며, 이는 해치 코어 층으로 표시됩니다.

이 양면 보드들은 필요한 경우 비아 위치를 뚫을 수 있으며, 비아가 표면 층에서 내부 층으로 연결될 때 블라인드 비아(비아 번호 1)로, 한 내부 층에서 다른 내부 층으로 연결될 때 베리드 비아(비아 번호 2)로 알려진 것을 형성할 수 있습니다. 층이 하나의 다층 보드로 압축된 후에는 스루홀 비아가 뚫립니다(비아 번호 3).

생성될 수 있는 세 가지 유형의 비아: 블라인드(1), 베리드(2) 및 스루홀.

다층 보드 제작 기술의 또 다른 유형은 빌드업 기술로, 여기서는 층을 하나씩 추가하며, 종종 양면 또는 전통적인 다층 보드 위에 추가됩니다. 이 기술을 사용할 때는 빌드업 과정 중에 각 층이 추가될 때마다 레이저로 비아를 뚫을 수 있으며, 이로 인해 연결될 수 있는 다양한 층 쌍이 많아집니다. 각 비아에 사용된 층 쌍은 비아의 시작 층 및 끝 층 설정으로 정의됩니다.

블라인드 비아나 베리드 비아를 사용하기 전에 제조업체가 제공하는 지원 수준을 파악하는 것이 중요합니다. 대부분의 제조업체는 블라인드 및 베리드 비아를 지원합니다. 비아가 연결할 수 있는 층은 보드를 제작하는 데 사용된 제작 기술에 따라 달라집니다. 이 기술을 사용하여 다층 보드는 얇은 양면 보드 세트로 제작되며, 이후 '샌드위치'처럼 결합됩니다. 이를 통해 블라인드 및 베리드 비아가 이 보드들의 표면 사이를 연결할 수 있습니다.

제작 기술의 개선과 레이저 드릴링의 도입으로 매우 작은 (<10 mil) 비아를 만들 수 있는 능력이 생겼으며, 이는 표면 층에서 다음 신호 층으로 형성됩니다. 이러한 비아는 µVias로 불리며, 제작 과정 중 층이 빌드업됨에 따라(순차적 적층 또는 순차적 빌드업이라고 함) µVias를 생성함으로써, 층간 신호 전환을 원활하게 제공하는 µVias 스택을 형성할 수 있게 되었습니다.

이러한 모든 비아 유형은 Altium Designer에서 지원됩니다.

제작될 수 있는 다양한 유형의 비아는 층 스택 관리자의 비아 유형 탭에서 정의할 수 있습니다.

비아 유형 정의하기

1. 새로운 비아 유형을 정의하려면 비아 유형 탭으로 전환한 층 스택 관리자에서 필요한 각 비아 유형의 Z-평면 층간 요구 사항을 정의합니다. 비아 유형 탭을 열면 단일 스루홀 비아 유형이 포함됩니다.  두 층 보드의 경우 기본 비아는 Thru 1:2로 명명되며, 비아 유형과 비아가 연결하는 첫 번째 및 마지막 층을 반영합니다. 기본 스루홀 범위는 삭제할 수 없습니다.
2. 현재 선택된 비아 유형의 속성은 속성 패널의 레이어 스택 관리자 모드에서 편집됩니다. 패널이 보이지 않으면 애플리케이션의 오른쪽 하단에 있는  버튼을 클릭하여 활성화하세요.
3. 추가 비아 유형을 추가하려면  버튼을 클릭한 다음 속성 패널에서 이 비아 유형이 걸치는 레이어를 선택하세요. 새 정의는 <유형> <첫번째레이어>:<마지막레이어> (예, Thru 1:2)의 이름을 가집니다. 소프트웨어는 선택된 레이어를 기반으로 유형(예: Thru, Blind, Buried)을 자동으로 감지하고 비아 유형을 그에 따라 명명합니다.
4. 이 비아 유형의 범위를 정의하려면 첫 번째 레이어 및 마지막 레이어 설정을 구성하세요.
5. µVia가 필요한 경우, µVia 체크박스를 활성화하세요. 이 옵션은 비아가 인접한 레이어 또는 인접 +1(스킵 비아로 불림)을 걸칠 때만 사용할 수 있습니다.
6. 스택 대칭 옵션이 보드 영역의 속성 패널에서 활성화되면, 미러 옵션이 사용 가능해집니다. 미러가 활성화되면 레이어 스택에서 대칭적인 레이어를 걸치는 현재 비아의 미러가 자동으로 생성됩니다 - 필요한 경우 이를 활성화하세요. 
7. 스택업을 저장하여 PCB 편집기에서 변경 사항을 사용할 수 있게 합니다.

속성 패널

레이어 스택 문서의 비아 유형 탭이 활성화되어 있을 때, 속성 패널을 통해 디자인에서 사용되는 비아(들)의 허용되는 Z-평면 레이어 범위 요구 사항을 정의할 수 있습니다.

비아 유형 탭은 디자인에서 사용되는 비아(들)의 허용되는 Z-평면 레이어 범위 요구 사항을 정의하는 데 사용됩니다.

• 비아 유형
  • 이름 – 비아의 이름입니다. 소프트웨어는 선택된 레이어를 기반으로 유형을 자동으로 감지하고 비아를 그에 따라 명명합니다.
  • 첫 번째 레이어 – 비아가 걸치는 첫 번째 레이어입니다.
  • 마지막 레이어 – 비아가 걸치는 마지막 레이어입니다.
  • µVia – 마이크로비아가 필요한 경우 활성화하세요.
  • 미러 – 활성화되면 레이어 스택에서 대칭적인 레이어를 걸치는 현재 비아의 미러가 생성됩니다. 이 옵션은 스택 대칭 옵션이 활성화된 경우에만 사용할 수 있습니다.
• 보드
  • 스택 대칭 – 중간 유전체 레이어를 중심으로 일치하는 쌍의 레이어를 추가하려면 활성화하세요. 활성화되면 레이어 스택은 즉시 중앙 유전체 레이어를 기준으로 대칭을 확인합니다. 중앙 유전체 기준 레이어로부터 동일한 거리에 있는 레이어 쌍이 동일하지 않은 경우, 스택이 대칭이 아님 대화상자가 열립니다.

• 라이브러리 준수 – 활성화되면, 재료 라이브러리에서 선택된 각 레이어에 대해 현재 레이어 속성이 라이브러리의 해당 재료 정의 값과 비교 검사됩니다.
• 서브스택 – 이 정보는 현재 선택된 서브스택(레이어, 유전체, 두께 등)에 대한 것입니다. 서브스택을 하나에서 다른 것으로 전환할 때, 이 정보는 현재 선택된 서브스택에 따라 적절히 업데이트됩니다.

• 스택 이름 – 의미 있는 서브스택 이름을 입력하세요. 이 필드는 X/Y 스택업 영역에 레이어 서브스택이 할당될 때 유용합니다.
• 유연함 – 서브스택이 유연한 경우 활성화하세요.
• 레이어 – 서브스택의 총 레이어 수입니다.
• 유전체 – 서브스택의 총 유전체 수입니다.
• 전도성 두께 – 서브스택의 전도성 레이어(들)의 두께입니다. 구리 신호 레이어는 전도성 레이어로 간주됩니다.
• 유전체 두께 – 서브스택의 유전체 레이어(들)의 두께입니다.
• 총 두께 – 서브스택의 총 두께입니다.

µVias (MicroVias)

µVias는 고밀도 인터커넥트(HDI) 설계에서 레이어 간의 연결을 위해 사용됩니다. 이는 고급 구성 요소 패키지와 보드 설계의 높은 입력/출력(I/O) 밀도를 수용하기 위한 것입니다. 순차적 빌드업(SBU) 기술이 HDI 보드 제작에 사용됩니다. HDI 레이어는 보통 전통적으로 제조된 양면 코어 보드나 다층 PCB 위에 구축됩니다. 각 HDI 레이어가 전통적인 PCB의 각면에 구축됨에 따라, µVias는 레이저 드릴링, 비아 형성, 비아 금속화, 비아 충전을 사용하여 형성될 수 있습니다. 구멍이 레이저로 드릴링되기 때문에, 그것은 원뿔 모양을 가집니다.

여러 레이어를 통해 경로가 필요한 경우, 원래 접근 방식은 계단 모양 패턴을 사용하여 일련의 µVias를 교차 배치하는 것이었습니다. 기술과 공정의 개선으로 이제 µVias를 서로 직접 쌓을 수 있습니다.

매립 µVias는 충전이 필요하며, 외부 레이어의 맹목적인 µVias는 충전이 필요하지 않습니다. 쌓인 µVias는 일반적으로 여러 HDI 레이어 간의 전기적 연결을 만들고 µVia의 외부 레벨에 구조적 지지를 제공하기 위해 전기 도금된 구리로 채워집니다.

µVia의 정의

µVias 지원

• 소프트웨어는 두 가지 유형의 µVias를 지원합니다:

  • 하나의 레이어에서 인접한 레이어로 이동하는 µVia.
  • 인접한 레이어를 건너뛰고 그 다음 구리 레이어에 착륙하는 Skip µVia라는 유형의 µVia입니다.

• 정의된 레이어 범위를 기반으로 Via 유형이 아래 이미지와 같이 자동으로 감지됩니다.

• 첫 번째 레이어와 마지막 레이어를 선택하는 순서는 이미지의 원뿔형 µVia 모양의 방향에 의해 나타나는 µVia의 드릴 방향을 정의합니다.

• 대화형 라우팅 중에 여러 레이어를 통과할 때 µVias는 자동으로 쌓입니다(사용 가능한 Via 유형을 사용하여). 라우팅 중에 Via 유형 변경에 대해 자세히 알아보기.

µVia 출력 고려 사항

PCB 드릴 테이블과 드릴 유형 출력 파일은 µVias를 지원합니다.

드릴 테이블

PCB 드릴 테이블에는 µVia 드릴 쌍이 포함됩니다.

드릴 테이블은 여러 드릴 쌍 레이어에서 동일한 크기가 사용될 경우 혼합으로 표시된 각 구멍의 크기를 식별합니다.

드릴 제작 파일

NC 드릴 - 각 µVia 드릴 쌍에 대해 별도의 파일이 생성됩니다.

Gerber X2 - 각 µVia 플롯에 대한 특정 설정 항목입니다.

ODB++ - 각 µVia 드릴 쌍에 대해 생성된 별도백 드릴링, 즉 제어 깊이 드릴링(CDD)은 인쇄 회로 기판의 관통 홀에서 사용되지 않는 구리 배럴의 부분, 또는 스터브를 제거하는 기술입니다. 고속 신호가 구리 배럴을 통해 PCB 레이어 사이를 이동할 때 왜곡될 수 있습니다. 신호 레이어 사용으로 스터브가 존재하고 스터브가 길면, 그 왜곡은 상당해질 수 있습니다.

이러한 스터브는 제작이 완료된 후 조금 더 큰 드릴로 해당 홀을 다시 드릴링하여 제거할 수 있습니다. 홀은 비아가 사용하는 마지막 레이어에 가깝지만 닿지 않는 제어된 깊이까지 백 드릴링됩니다. 제작 및 재료 변동을 고려하여, 좋은 제작자는 7밀 스터브를 남기고 이상적으로 남은 스터브는 10밀 미만이 될 수 있도록 홀을 백 드릴링할 수 있습니다.

  
특정 깊이까지 과대 크기의 드릴 비트로 홀을 다시 드릴링함으로써 비아 배럴의 사용되지 않는 부분이 제거되어, 이 신호 경로의 무결성이 향상됩니다.

백 드릴링은 레이어 스택 관리자의 도구 메뉴에서 활성화되며, 백 드릴 탭의 레이어 스택 관리자에서 설정됩니다.