[PCB #3] PCB VIA 전류 허용치와 역할(EMC)

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번엔 PCB에서 사용되는 VIA의 역할과 VIA 크기에 따른 전류치에 대해서 알아보려고 합니다.

저는 일반적으로 VIA를 사용할 때 Drill:0.3, Land:0.5를 사용합니다. 

많은 분들이 VIA의 효능을 제대로 파악 못하고 계시는데, VIA의 효능은 이루 말할 수 없이 많습니다. 

이 중 크게 아래 4가지로 나뉘게 됩니다.

1. Nosie 제거 (차폐)

 -> RF와 같은 300Mhz 이상 대역에서는 VIA 배치 여부에 따라 고주파 노이즈 제거에 굉장히 탁월합니다.

 -> 보드 외곽에 일정한 간격으로 VIA를 배치하고, 노이즈가 생길만한 부분에 배치합니다.

2. ESD Shielding

 -> ESD나 서지 같은 큰 전압/전류의 노이즈 덩어리가 보드로 유입하게 된다면, 대부분 바리스터나, TVS 다이오드 등을 이용하여 보호를 합니다. 하지만 기능적으로 완벽하게 보호가 되는 것이 아닙니다.

 -> GND로 빠져나가면서 큰 전류/전압이 노이즈 덩어리가 되어 방사하게 됩니다. 이 때 VIA를 사용하면 효과적으로 Noise를 제거할 수 있습니다. 

3. Guard Trace

 -> Clock과 같은 높은 주파수대의 신호를 활용하는 IC는 항상 Harmonics라는 치명적인 효과가 일어납니다. 이 효과로 인해 주변 회로들까지 Noise에 쉽게 영향을 받게 되는데요. 이를 막기 위해 VIA로 Guard Trace를 사용하면, 효과적으로 방사 Noise를 막을 수 있습니다. 해당 기법은 자동차 회로에서 많이 사용됩니다.

4. GND 보강

 -> TOP, BOTTOM면에 GND가 부족하다면 VIA로 Multi channel로 연결하여 GND를 보강합니다.

이렇듯 VIA의 역할은 정말 무궁무진하며 앞으로 다가올 진화된 고속 세계에서는 빠질 수 없는 하나의 기능이 되어버렸습니다.

더 많은 VIA의 사용법이나 EMC에 대해서 알고 싶다면 아래 링크를 참고해주세요 ^^

[PCB #1] PCB 설계란? (EMI에 강한 설계)

[PCB #2] PCB 설계란? (EMI에 강한 설계)

PCB패턴 굵기에 따른 전류 계산

 

 

최근 전류 높은 시스템을 개발하기 시작하면서부터 VIA에 따른 전류 허용치에 대한 내용을 많이 보게 되었습니다.

원래대로라면 정말 계산식대로 정확하게 계산해서 사용하고 싶지만, 귀찮기도 하고 빠르게 개발하고 싶은 마음도 있고 그냥 만들면 다 동작하니깐.. 하는 생각으로 개발할 때마다 아래 표를 검색해서 찾아보게 되는데요.

사실 아래 내용이 전부입니다.

일반적으로 많이 사용하는 VIA는 0.3/0.6입니다. 하지만 전력시스템에 사용되는 VIA는 더 크겠죠?? 

Drill: 0.3mm, Land: 0.55일 때 VIA 전류 허용치
전류(Current)	0.5 oz	1 oz	2 oz
0.5A(500mA)	0.2 mm	0.2 mm	0.1 mm
1A	0.3 mm	0.2 mm	0.2 mm
1.5A	0.4 mm	0.3 mm	0.2 mm
2A	0.4 mm	0.3 mm	0.2 mm
2.5A	0.5 mm	0.4 mm	0.3 mm
3A	0.6 mm	0.4 mm	0.3 mm
4A	0.8 mm	0.5 mm	0.3 mm
Drill: 0.25mm, Land: 0.5일 때 VIA 전류 허용치
전류(Current)	0.5 oz	1 oz	2 oz
0.5A(500mA)	0.2 mm	0.2 mm	0.1 mm
1A	0.3 mm	0.2 mm	0.2 mm
1.5A	0.4 mm	0.3 mm	0.2 mm
2A	0.5 mm	0.3 mm	0.2 mm
2.5A	0.6 mm	0.4 mm	0.3 mm
3A	0.7 mm	0.4 mm	0.3 mm
4A	0.9 mm	0.6 mm	0.4 mm

그래서 이번에 위 표에 없는 내용 및 좀 더 자세하게 VIA의 전류치에 알아보고 싶어 찾아보던 중, 괜찮은 프로그램 하나를 찾았습니다!

노파심에 말씀드리지만 저는 해당 프로그램을 개발한 회사에 재직하는 사람이 아님을 분명히 말씀드립니다 ^^

단지 개발을 더 편하게 하기 위해 정보 공유로 생각해주시면 감사하겠습니다.

 

 

해당 프로그램은 PCB 배턴, VIA의 전류 허용치부터 전류 용량, 간격 정보까지 알려줍니다.

프로그램 명:  Saturn PCB Design Toolkit

다운로드 링크: http://www.saturnpcb.com/pcb_toolkit/

다운로드 후 실행시키면 정말 여러 가지 메뉴가 있지만.. 아직 기술정보가 부족해 전부 사용하진 못하고 있네요.

여기서 제가 사용할 메뉴는 딱 2가지입니다.

PCB 전류 허용치 패턴 굵기: Conductor Properties

PCB 전류 허용치 VIA 굵기: VIA Properties

프로그램을 확인하면 VIA 홀 사이즈가 0.3mm일 때, 2.1894A라고 나오게 됩니다.

그러면 대략 우리가 생각하는 0.3mm일 때 2A가 허용된다고 생각할 수 있습니다.

 

이상입니다~

추가적으로 EMC에 궁금하신 분이 계시다면 댓글이나 방명록 남겨주세요 ^^

감사합니다~