PCB 티어드롭에 대해

PCB(인쇄 회로 기판) 설계 및 제조에서 티어드롭(Teardrop, 패드 티어드롭)은 매우 중요한 역할을 합니다. 티어드롭은 전자 부품과 PCB 간의 연결 지점일 뿐만 아니라 납땜 강도를 높이고 안정성을 개선하는 데도 도움이 됩니다. 이 글에서는 PCB 티어드롭이 무엇인지, 어떤 역할을 하는지, 그리고 어떻게 설정하는지를 깊이 있게 살펴보아 이 핵심 기술을 더 잘 이해하고 적용할 수 있도록 돕겠습니다.

PCB 티어드롭이란?

PCB 티어드롭은 PCB 회로 기판의 전기적 연결 지점 주위에 형성되는 작은 납땜 재소의 방울입니다. 보통 타원형 또는 원형이며 패드와 회로 배선 사이에 위치하여 연결을 강화하고 납땜 강도를 높이며 응력 집중을 줄이는 역할을 합니다. 티어드롭은 납땜 과정에서 납의 표면 장력과 PCB 기판 재료의 표면 장력 사이의 균형에 의해 형성되며, 이러한 균형으로 인해 납이 패드와 회로 배선 사이에 방울 모양 구조를 이룹니다.

PCB 티어드롭의 종류

일반적인 티어드롭은 끝이 가늘어지는 직선 형태이지만, 오목한 형태일 수도 있습니다. 이러한 형태는 둥글거나 직선형이라고도 불립니다. 눈사람 모양의 티어드롭을 만들기 위해서는 주 패드와 겹치는 접점에 더 작은 보조 패드를 추가해야 합니다(이 때문에 눈사람이라는 이름이 붙었습니다).

PCB 티어드롭은 납땜 공정에서 다음과 같은 중요한 역할을 합니다:

납땜 강도 향상: 티어드롭은 납땜을 위한 추가적인 지지와 연결을 제공하여 납땜의 안정성과 신뢰성을 높입니다. 이는 납땜 접점이 끊어지거나 느슨해지는 것을 효과적으로 방지합니다. 여러 번의 납땜 공정에서 패드를 보호하고 떨어지는 것을 막으며, 제조 과정에서 비아가 어긋나 발생하는 불균일한 식각이나 균열 같은 문제도 방지할 수 있습니다.

응력 집중 완화: 티어드롭은 PCB 표면 장력과 납 표면 장력의 영향으로 완충 영역을 형성하여 납땜 접점 주위의 응력 집중을 효과적으로 줄이고, 납땜 피로 및 파손 위험을 최소화합니다.

납딩 품질 최적화: 티어드롭을 적절히 설정하면 패드와 회로 배선 사이의 납 분포가 향상되어 납딩 품질이 개선되고 납딩 불량 및 불량률이 줄어듭니다.

회로 기판 구조 보호: 티어드롭은 외부 충격이 가해질 때 배선과 패드 또는 배선과 비아 홀 사이의 접점이 끊어지는 것을 방지하여 회로 기판의 구조적 무결성을 보호합니다. 또한 티어드롭은 PCB 회로 기판의 미관도 향상시킵니다.

신호 전송 최적화: 티어드롭은 임피던스를 부드럽게 하고 임피던스 급변을 줄여 고주파 신호 전송 시 배선 폭이 갑자기 줄어들면서 발생하는 반사를 방지합니다. 이는 배선과 부품 패드 사이의 전이를 더욱 매끄럽게 하여 신호 전송 품질을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

티어드롭을 어디에 배치해야 할까요?

PCB 설계 시 다음과 같은 상황에서 티어드롭 추가를 고려하세요:

● 배선-패드 비율이 작은 관통 홀에는 티어드롭을 추가합니다.

● 고밀도 보드에서 비아 주위의 링을 보존해야 할 경우 티어드롭을 추가합니다.

● 플렉시블 보드에서는 배선이 패드에 연결되는 부위의 응력을 줄이기 위해 티어드롭을 추가합니다.

● BGA(Ball Grid Array) 하부에 비아가 많은 경우 티어드롭을 추가합니다.

● 배선이 패드에서 나오는 경우, 패드가 솔리드이든 비아가 있는 패드든 티어드롭을 추가합니다.

● 배선이 가늘어지는 경우 티어드롭을 추가합니다.

● 도체 폭이 20mil 이상일 때는 티어드롭을 추가할 필요가 없습니다.

Altium Designer에서 티어드롭 추가하는 방법

Altium Designer를 예로 들면, 먼저 "도구(Tool)" 메뉴를 선택합니다.

메뉴 명령 "Tools-Teardrops" 또는 단축키 "TE"를 실행하면 아래 그림과 같은 티어드롭 속성 설정 대화 상자가 나타나며, 여기서 작업을 수행할 객체를 선택합니다.