PCB 비아 종횡비 계산: 홀 직경과 도금 신뢰성
2 분
- PCB 제조에서 비아 종횡비가 의미하는 것
- 비아 종횡비의 일반적인 설계 범위
- 비아 종횡비를 낮추는 설계 방법
- 고종횡비 비아의 제조 과제와 공정
- JLCPCB 비아 설계 시 확인할 현재 제조 능력
- PCB 비아 종횡비 FAQ
리플로우나 열 사이클 이후에야 간헐적인 오픈 불량이 나타난다면 PCB 비아의 도금 상태를 확인해야 합니다. 비아 종횡비(via aspect ratio)는 기판 두께 또는 비아 깊이와 드릴 직경의 관계를 나타내며, 깊고 좁은 홀을 얼마나 균일하게 도금할 수 있는지 판단하는 주요 지표입니다.
종횡비가 지나치게 크면 홀 중앙까지 도금액이 원활하게 공급되지 않아 동박이 얇아지거나 보이드와 배럴 균열이 생길 가능성이 커집니다. 이 글에서는 계산식, 스루홀과 마이크로비아의 일반 범위, 설계 방법과 제조 공정을 살펴봅니다.
핵심 요약
- 종횡비 = 기판 두께 또는 비아 깊이 ÷ 도금 전 드릴 직경입니다.
- 스루홀 종횡비가 커질수록 홀 중앙의 도금 균일도 관리가 어려워집니다.
- 기판 두께를 줄이거나 허용 가능한 가장 큰 드릴을 사용하면 제조 여유가 커집니다.
- 일반 범위는 참고값이며 제조사의 실제 홀·도금 능력을 먼저 확인해야 합니다.
PCB 제조에서 비아 종횡비가 의미하는 것
비아 종횡비 계산식
PCB 비아 종횡비는 기판 전체 두께 또는 비아 깊이를 도금 전 드릴 홀 직경으로 나눈 값입니다.
종횡비 = 기판 두께(또는 비아 깊이) / 도금 전 드릴 직경
두 값은 같은 단위를 사용합니다. 기계 드릴 비아는 완성 홀 직경이 아니라 도금 전 드릴 직경으로 계산합니다. 홀 벽에 구리가 도금되면 완성 홀은 도금 두께의 약 두 배만큼 작아집니다.

- 표준 2층 PCB: 두께 1.6mm, 드릴 0.3mm이면 1.6 / 0.3 = 5.3:1입니다.
- 소구경 비아를 사용한 4층 PCB: 두께 1.6mm, 드릴 0.2mm이면 8:1입니다. 일반 공정의 상단 범위에 가까워질 수 있습니다.
- 두꺼운 다층 PCB: 두께 2.4mm, 드릴 0.2mm이면 12:1입니다. 표준 공정 범위를 넘을 수 있으므로 더 큰 드릴 또는 고종횡비 도금 공정을 제조사와 협의해야 합니다.
종횡비가 도금 품질과 신뢰성에 미치는 영향
종횡비가 커지면 홀 입구와 중앙의 전류 밀도 및 물질 전달 차이가 커집니다. 구리는 입구 부근에 더 빠르게 석출될 수 있고, 깊은 홀 중앙에는 새로운 도금액이 공급되기 어려워집니다.

- 홀 중앙 도금 박화: 배럴 중앙의 구리 두께가 얇아져 전기적·기계적 약점이 될 수 있습니다. 제품 등급별 최소 도금 두께는 적용 IPC-6012 판본과 구매 사양으로 확인합니다.
- 보이드와 개재물: 갇힌 기포나 소모된 용액 때문에 도금이 끊긴 영역이 생기면 전도성이 떨어지고 열 사이클 응력이 집중될 수 있습니다.
- 배럴 균열: 납땜과 사용 중 온도 변화로 적층판이 Z축 방향으로 팽창합니다. 중앙 도금이 얇으면 배럴에 균열이 생겨 초기 검사에서는 통과하고 현장에서 간헐적으로 실패할 수 있습니다.
비아 종횡비의 일반적인 설계 범위
스루홀, 블라인드 비아와 마이크로비아
아래 표는 업계에서 자주 언급되는 일반 범위입니다. 제조사의 장비와 도금 공정, 재료 및 신뢰성 등급에 따라 실제 한계는 달라집니다.
| 비아 종류 | 일반 종횡비 범위 | 적용 예 | 설계 메모 |
|---|---|---|---|
| 표준 스루홀 비아 | 6:1~8:1 | 일반 FR-4 PCB | 많은 표준 공정에서 취급하기 쉬운 범위 |
| 확장 스루홀 비아 | 8:1~10:1 | 1.6~2.0mm 다층 PCB | 제조 공정 검증 필요 |
| 고종횡비 스루홀 | 10:1~15:1 | 2.0mm 초과 다층 PCB | 고도화된 도금 조건과 제조사 협의 필요 |
| 기계 드릴 블라인드 비아 | 1:1~2:1 | 부분 깊이 연결 | 깊이가 짧아 도금이 상대적으로 쉬움 |
| 레이저 마이크로비아 | 0.5:1~1:1 | HDI, 보통 한 유전체층 | 안정적인 충진과 적층을 위해 낮은 비율 사용 |
일반 스루홀에서는 8:1 이하가 제조성과 신뢰성의 균형을 맞추기 쉽습니다. 8:1~10:1은 구현할 수 있지만 공정 검토가 필요할 수 있고, 10:1을 넘으면 제조사 확인 없이 설계를 확정해서는 안 됩니다.
마이크로비아는 보통 깊이 0.05~0.15mm, 레이저 드릴 직경 0.1~0.15mm처럼 얕은 구조를 사용합니다. IPC-2226 관련 설계에서는 0.75:1 이하가 자주 권장되지만 적용 판본과 마이크로비아 구조를 확인해야 합니다.
허용 가능한 종횡비를 결정하는 요소
- 재료: 표준 FR-4, High-Tg FR-4, 폴리이미드와 Rogers 계열은 드릴 마모와 디스미어 조건이 서로 다릅니다.
- 기판 두께: 층수, 동박 중량과 임피던스 요구로 보드가 두꺼워지면 같은 드릴 직경에서도 종횡비가 커집니다.
- 드릴 방식: 기계 드릴은 소구경으로 갈수록 가공 난도가 높아집니다. 레이저는 0.075~0.15mm 수준의 마이크로비아에 사용하지만 일반적으로 한두 개 유전체층을 연결합니다.
비아 종횡비를 낮추는 설계 방법
홀 크기, 기판 두께와 배선 밀도의 균형
종횡비는 라우팅을 마친 뒤보다 스택업을 정할 때 관리하는 편이 효율적입니다.

- 제조사의 권장 비아부터 선택합니다. JLCPCB는 현재 2층 및 다층 FR-4의 최소 드릴을 0.15mm로 안내하지만 0.2mm를 권장합니다. 0.3mm 미만은 소구경 홀로 분류되는 경우가 많습니다.
- 기판 두께를 초기에 검토합니다. 6층 스택업을 1.6mm 대신 1.2mm로 구성할 수 있다면 0.2mm 비아의 비율은 8:1에서 6:1로 낮아집니다.
- 배선이 허용하는 가장 큰 드릴을 사용합니다. 0.3mm 드릴과 0.6mm 패드는 도금 및 애뉼러 링 여유를 확보하기 쉽습니다. 0.2mm 이하 홀은 BGA 팬아웃 등 필요한 위치에 제한해 사용합니다.
블라인드·매립 비아를 사용할 때
블라인드 비아와 매립 비아는 전체 기판이 아닌 일부 레이어만 연결하므로 깊이를 줄여 종횡비 문제를 완화할 수 있습니다. 블라인드 비아는 외층과 내층을, 매립 비아는 외부에 노출되지 않은 내층끼리 연결합니다.
대신 순차 적층 횟수와 제조비, 리드타임 및 설계 복잡도가 증가합니다. 레이어 쌍을 정확히 지정하고 EDA 도구의 비아 스팬과 스택업을 일치시켜야 합니다. 현재 JLCPCB 한국어 리지드 PCB 능력 페이지에는 블라인드·매립 비아가 지원되지 않는 것으로 표시되므로 주문 시점의 최신 서비스 범위를 반드시 확인하세요.
고종횡비 비아의 제조 과제와 공정
드릴, 디스미어와 도금 균일도

드릴 정밀도: 드릴 편심, 마모, 스핀들 런아웃과 엔트리·백업 재료는 홀 위치와 벽면 품질에 영향을 줍니다. 0.3mm 미만의 소구경 홀은 공구 교체와 가공 조건을 더 엄격히 관리해야 합니다.
디스미어와 에치백: 드릴 후 내층 동박에 묻은 수지 스미어를 제거합니다. 제거가 불완전하면 도금 구리가 내층 동박이 아니라 수지 위에 형성되어 접속이 약해질 수 있습니다.
전해 도금: 구리 두께가 홀 입구와 중앙에서 균일하도록 전류, 용액과 교반을 관리합니다.
| 결함 | 주요 원인 | 종횡비와의 관계 |
|---|---|---|
| 홀 중앙 도금 박화 | 낮은 throwing power, 부족한 교반 | 8:1 이상에서 관리 난도 증가 |
| 중앙부 보이드 | 기포 포획, 도금액 고갈 | 10:1 이상에서 위험 증가 |
| 리플로우 후 배럴 균열 | 얇은 도금과 Z축 CTE 차이 | 고종횡비에서 위험 증가 |
| 거친 도금·노듈 | 욕 오염, 과도한 전류 밀도 | 긴 도금 시간이 간접 영향 |
| 레이어 접점 균열 | 불완전한 디스미어와 열 응력 | 깊은 홀에서 관리가 어려움 |
고종횡비 도금을 위한 공정
10:1을 넘는 구조에는 표준 직류 도금보다 PPR(Pulse Periodic Reverse) 같은 펄스 도금, 고 throwing power 전해액과 강화된 용액 순환을 사용할 수 있습니다. PPR은 도금과 역펄스를 반복해 홀 내부의 용액 교환을 돕고, 전해액 첨가제와 패널 진동 또는 노즐 순환은 중앙부 물질 전달을 개선합니다. 적용 가능한 비율은 제조 라인 검증 결과에 따라 달라집니다.
JLCPCB 비아 설계 시 확인할 현재 제조 능력
드릴과 도금 관련 항목
- 층수: 현재 한국어 능력 페이지는 리지드 PCB 1~32층을 안내합니다.
- 드릴 직경: 2층 및 다층 FR-4는 0.15~6.3mm이며 0.2mm 이상을 권장합니다.
- 최소 비아 홀/패드 직경: 0.15mm / 0.25mm이며 홀보다 패드 직경을 최소 0.1mm, 권장 0.15mm 크게 설계합니다.
- 홀 위치 공차: 현재 페이지의 표준 안내값은 ±0.05mm입니다.
- 평균 도금 홀 두께: 현재 안내값은 18μm입니다.
- 기판 두께: 0.4~4.5mm 범위가 안내되며 레이어 수에 따라 가능한 조합이 달라집니다.
위 사양은 변경될 수 있으며 고종횡비, 소구경 또는 특수 재료 조합은 주문 전에 최신 PCB 제조 능력과 DFM 검토 결과를 확인해야 합니다. Via-in-Pad는 지원 레이어와 홀 직경, 충진 방식이 별도로 지정됩니다.
시제품에서 양산까지 확인할 항목
- 표준 스택업 활용: 검증된 층수와 두께 조합을 사용하면 제조 조건을 예측하기 쉽습니다.
- 공정 추세 관리: 배럴 두께 분포와 보이드 발생률을 관찰해 도금 공정의 변화를 확인합니다.
- 동일 사양 유지: 시제품과 양산의 재료, 스택업, 홀 및 검사 요구를 동일하게 관리합니다.
가격과 제작 기간은 주문 사양과 시점에 따라 달라집니다. 종횡비 한계에 가까운 설계는 소량 시제품과 단면 분석용 쿠폰으로 도금 상태를 확인한 뒤 양산으로 전환하는 것이 좋습니다.
PCB 비아 종횡비 FAQ
비아 종횡비는 어떻게 계산하나요?
기판 전체 두께를 비아의 도금 전 기계 드릴 직경으로 나눕니다. 예를 들어 1.6mm 기판과 0.25mm 드릴은 6.4:1입니다.
표준 스루홀 비아의 권장 최대 종횡비는 얼마인가요?
8:1 이하는 많은 표준 공정에서 안정적으로 취급되는 범위입니다. 8:1~10:1은 공정 검증이 필요할 수 있으며 10:1을 넘으면 제조사와 직접 협의해야 합니다.
마이크로비아 종횡비는 스루홀과 어떻게 다른가요?
레이저 마이크로비아는 보통 한두 개 유전체층만 연결해 깊이가 짧습니다. 0.75:1 이하가 자주 권장되지만 실제 구조와 적용 규격을 확인해야 합니다.
비아 종횡비가 지나치게 크다는 신호는 무엇인가요?
리플로우 후 간헐적 오픈, 열 사이클에 따른 비아 저항 증가, 단면에서 보이는 배럴 박화·보이드·균열과 DFM 소구경 경고가 대표적인 신호입니다.
언제 블라인드 또는 매립 비아를 검토해야 하나요?
스루홀 비율이 제조 한계를 넘거나 미세 피치 BGA 팬아웃 때문에 작은 홀과 높은 배선 밀도가 필요할 때 검토합니다. 스택업 단계에서 제조 지원 여부와 비용을 먼저 확인해야 합니다.
지속적인 성장
풋프린트란 무엇일까요?
인쇄 회로 기판(PCB)을 설계할 때, 회로도만으로는 부품을 실제 기판에 올릴 수 없습니다. 저항, 커패시터, IC, 커넥터 등은 각각 다리의 형태와 간격, 외형 크기가 정해져 있습니다. 이러한 부품을 기판 위에 올바르게 배치하기 위해 필요한 것이 바로 풋프린트입니다. 풋프린트는 부품을 기판에 실장하기 위한 '발판'과 같은 것입니다. 이 글에서는 풋프린트란 무엇인지, 랜드와 패드, 실크, 테스트 패드와 어떤 관계가 있는지를 전자공작 초보자도 이해하기 쉽게 정리합니다. 풋프린트는 부품 하나를 위한 배치 정보 풋프린트란 인쇄 회로 기판 위에 부품을 장착하기 위한 패턴 일체입니다. 부품의 다리가 놓이는 패드와 랜드, 부품의 외형을 나타내는 선, 부품 번호를 표시하는 실크 등이 포함됩니다. 예를 들어 같은 저항이라도 리드선을 구멍에 끼우는 타입과 기판 표면에 납땜하는 칩 저항은 기판 위에 필요한 형태가 다릅니다. DIP IC, SOP IC, QFN IC 등도 각각 단자의 수와 간격이 다르기 때문에 서......
ESP32 핀 배치 참고: 사용 가능한 GPIO와 주의할 핀
핵심 요점 GPIO 개수: ESP32 칩에는 GPIO가 34개 있으며, ESP32-WROOM-32E 모듈은 이 중 26개를 외부로 인출합니다. 범용 핀: 모듈의 GPIO 중 15개는 부팅, 플래시 연결, 입력 전용에 따른 제약이 없습니다: GPIO4, GPIO13, GPIO14, GPIO16~GPIO19, GPIO21~GPIO23, GPIO25~GPIO27, GPIO32, GPIO33. 스트래핑 핀: GPIO0, GPIO2, GPIO5, GPIO12, GPIO15는 리셋 시 논리 레벨이 샘플링되므로, 연결된 회로는 부팅 모드에 필요한 레벨을 유지해야 합니다. 입력 전용 핀: GPIO34, GPIO35, GPIO36, GPIO39에는 출력 드라이버와 내부 풀업·풀다운 저항이 없습니다. ADC2와 와이파이: ADC2는 와이파이 드라이버와 공유되므로, 와이파이가 활성화된 상태에서 읽을 아날로그 입력에는 ADC1 핀을 사용해야 합니다. ESP32 핀 배치의 대부분은 범용 입출력이지만, 다음 네 종류는......
ESP32 소비 전력 해설: 소비 전류, 절전 모드, 배터리 수명
핵심 요약 모드별 소비 전류: 에스프레시프 데이터시트의 일반값에 따르면 ESP32는 와이파이 송신 중 약 240 mA, 라이트 슬립에서 0.8 mA, 딥 슬립에서 10 µA를 소비합니다. 딥 슬립 전류: ESP32는 RTC 타이머와 메모리만 켜 두면 딥 슬립에서 10 µA까지 낮출 수 있습니다. 초저전력 보조 프로세서를 계속 작동시키면 전류가 약 100~150 µA로 증가합니다. 개발 보드의 소비 전력: 일반적인 ESP32 개발 보드는 딥 슬립에서도 약 6.5 mA를 소비할 수 있습니다. 칩 자체보다 약 650배 큰 값이며, 주된 원인은 전압 레귤레이터, 전원 표시등, USB-UART 변환 칩의 지속적인 소비 전류입니다. 배터리 수명 추정: 배터리 수명은 평균 소비 전류에 따라 달라집니다. 예를 들어 10분마다 3초 동안 깨어나고 평균 0.615 mA를 소비하는 맞춤형 ESP32 보드는 유효 용량 1,600 mAh 배터리로 이론상 약 108일 작동할 수 있습니다. 에스프레시프 데이터시트에 따르......
BMS 기판 신뢰성을 높이는 고품질 기판 제조
핵심 요약 두 가지 역할: BMS 기판은 큰 전류를 전달하면서 밀리볼트 단위 신호를 감지하므로, 전력 경로와 측정 배선을 엄격히 분리해야 합니다. 전력과 발열: 10 A를 넘는 전류에는 2 oz 이상 동박의 구리 채움 영역과 비아 연결을 사용해 저항과 발열을 줄입니다. 깨끗한 측정 신호: 켈빈 차동 배선과 분리된 접지로 부하 잡음이 셀 전압 측정값에 영향을 주지 않도록 합니다. 소재와 표면 처리: 유리전이온도가 높은 FR-4와 무전해 니켈·침금 표면 처리는 내열성과 패드 평탄도 확보에 도움이 됩니다. 제조 용이성과 시험: 두꺼운 동박의 에칭 공차를 고려해 설계하고 기능 시험으로 차단 임계값을 확인하십시오. BMS 기판은 배터리 팩의 전체 전류를 전달하는 동시에 보호 칩이 밀리볼트 단위 신호를 읽어야 합니다. 이러한 이중 역할은 일반 전력 기판과 구별되는 특성이며, 제조 품질이 배터리 보호 성능에 직접 영향을 주는 이유입니다. 보호 집적회로는 전류를 직접 측정하지 않고 감지 저항이나 모스펫 양단......
릴레이 배선도: 코일과 COM·NO·NC 단자 연결 방법
핵심 요약 서로 분리된 두 회로: 릴레이에는 코일에 전원을 공급하는 제어 회로와 부하를 개폐하는 접점 회로가 있습니다. 두 회로는 서로 전기적으로 절연되어 있습니다. 접점 연결: 퓨즈를 거친 활선을 공통 단자(COM)에 연결하십시오. 코일에 전원이 없을 때 부하가 꺼져야 하면 평상시 열림(NO), 켜져 있어야 하면 평상시 닫힘(NC) 접점을 사용합니다. 릴레이 구성: 단극 단투(SPST), 단극 쌍투(SPDT), 쌍극 단투(DPST), 쌍극 쌍투(DPDT)는 코일 구동 회로가 비슷하지만 접점 구성이 다릅니다. 무접점 릴레이는 일반적으로 코일 대신 전자식 입력을 사용합니다. 상용 전원 작업의 안전: 활선에 퓨즈를 설치하고 활선을 개폐하십시오. 부하 전류와 기동 시 돌입 전류에 맞는 접점을 선택하고, 상용 전원 배선을 저전압 회로와 분리하며 모든 상용 전원 연결부를 함체로 보호합니다. 릴레이 배선도에는 두 회로가 표시됩니다. 코일 측은 저전압 신호와 트랜지스터 구동 회로로 릴레이를 제어합니다. 접......
PCB 설계 입문: 회로도부터 레이아웃·DRC·Gerber까지
PCB 설계를 처음 시작한다면 회로도만 완성한 뒤 바로 배선하지 마세요. 부품의 실제 크기, 전원 경로, 접지, 제조 규칙을 먼저 정해야 시제품 재제작을 줄일 수 있습니다. 이 글은 회로도에서 Gerber 파일까지의 PCB 설계 순서와 초보자가 자주 놓치는 검토 항목을 안내합니다. PCB 설계란 무엇인가? PCB(Printed Circuit Board)는 절연 기판 위의 구리 패턴으로 부품을 연결하는 인쇄회로기판입니다. PCB 설계는 회로도에 정의한 전기적 연결을 실제 부품 위치, 패드, 구리 배선, 비아, 기판 외형과 제조 데이터로 바꾸는 작업입니다. 전기적으로 연결된다는 사실만으로 신호 품질·발열·조립성이 보장되지는 않습니다. 시작 전에 알아둘 용어 회로도: 부품과 연결 관계를 나타냅니다. 풋프린트: 실제 PCB에 놓이는 패드·홀·외형 정보입니다. 부품 데이터시트와 일치해야 합니다. 트레이스와 비아: 구리 배선과 층 사이 연결입니다. 비아는 신호·전원·GND의 리턴 경로에도 영향을 줍니다.......