[ PCB / Artwork ] Power VIA (전원 비아)

PCB Artwork에서 전원비아는 어떻게 선정하는 법을 알아보자.

 

VIA 란?

PCB에서 회로의 여러 레이어를 전기적으로 연결하는 작은 구멍이나 통로 PCB는 여러 개의 구리층(레이어)으로 구성되는데, 각각의 레이어가 특정 신호나 전원을 전달할 때, 상위 레이어와 하위 레이어를 이어주는 역할을 한다. ( *VIA의 직경이 클수록 많은 전류를 감당이 가능)

 

Diagram of a Single via

사진 출처: https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZTCM4

VIA의 주요 설계 요소 

- VIA의 직경:  VIA의 구멍 직경과 동도금의 두께가 전류 용량에 중요한 영향 미침 ( 직경↑ 전류 ↑  / 직경 ↓ 전류 ↓ )
- 동 도금의 두께: 동 도금이 두꺼울수록 더 많은 전류를 전달함

 ( Stackup일반적 Signal : 1/2 oz , Power: 1oz로  Layer를 지정함 -전류가 높을 수록 oz의 양은 늘어남 )
- PCB 레이어 수: VIA가 연결하는 레이어의 수에 따라서도 전류 용량이 달라짐.

( Layer 수가 늘어날수록 VIA Diameter / hole size 증가 )
- 열 방출: VIA는 열을 방출할 수 있어야 하며, 적절한 설계를 하지 않으면 과열되어 VIA가 손상됨.

( Thermal VIA - Digital GND를 통해서 방출 )

 

 

VIA Current 구하는 공식 및 관련 사이트 

일반적으로 IPC-2221 &2222 기준으로 아래와 같이 사용됨.

10 mil(0.254 mm) 직경의 VIA는 약 0.5~1A 정도의 전류.
20 mil(0.508 mm) 직경의 VIA는 약 2~3A 정도의 전류.

 

Saturn pcb Design 툴로 이용한 계산법

Saturn pcb Design 툴로 이용한 계산법

 

 

Via Hole Diameter

- 내부 직경의 사이즈

Internal Pad Diameter

- Via Pad

Via Height

-Via의 길이: 가장 긴 길이를 입력한다. 대부분 PCB의 두께를 입력함 (Top layer에서  bottom layer까지 사용할 수 있음)

Layer set

- 대부분 PCB 설계 시 layer 4층을 사용하게 되어 있으므로  Multi Layer를 선택

VIA Plating Thickness

 - IPC Class I 및 II의 경우 최소 평균 두께가 20 µm인 반면 IPC Class III 홀은 최소 평균 25 µm

Via Current 

- Via의 허용 전류를 알려줌

 

사진 및 자료 출처: https://saturnpcb.com/saturn-pcb-toolkit/

 

온라인으로 Via를 측정 가능 사이

VIA

PCB Via Current Capacity Calculator

사진 및 자료 출처: https://camptechii.com/pcb-via-current-calculator/

 

일반적인 대략적인 지표

Via Current Capacity Table

 

사진 및 자료 출처: https://artist-3d.com/via-current-capacity/

 

Artwork시

- ex) 입력 12V , 출력 5V / 2A / 10W

- 출력과 입력 동일한 개수로 해주는 것을 권장함. VIA 1개당 1A 라도 전원 on시 순간적인 Overcurrent를 생각해서 +a를 추가하는 것을 추천한다. ( 2A =VIA 3개)

TPS564257DRLR  ‑  11V-13V to 5.00V @ 2A schematic

TPS564257DRLR - Example

사진 및 자료 출처: https://www.ti.com/

마무리

- 전원을 설계 시 Via의 수는 중요하다. 일반적으로 VIA(10 mil = 0.254 mm ) 1개에 1A로  잡고 사용한다. 전원이 안전해야지 나머지 시스템에 영향성이 없다. 꼭 Via의 수는 넉넉하게 잡자.