비아 전류 용량 계산기

PCB 비아 전류 용량은 어떻게 결정하나요?

PCB 비아는 보드 레이어 간 트레이스를 연결하는 도금 관통 홀입니다. 전류 용량은 드릴된 홀 내부에 중공 원통을 형성하는 구리 도금의 단면적에 따라 달라집니다. 이 계산기는 그 구리 링에 외층 상수를 쓴 IPC-2221 도체 공식을 적용합니다(비아에 흔히 쓰는 관례). 더 상세한 열적 지침은 IPC-2152가 제공합니다.

비아의 유효 도체 면적은 도금의 환형 고리입니다: A = π × t_plating × (D_hole + t_plating). 여기서 D_hole은 완성된 홀 직경이고 t_plating은 전기 도금 구리 두께(표준 PCB의 경우 일반적으로 18~25 μm)입니다. 이 면적은 동등한 폭의 표면 트레이스보다 상당히 작습니다.

비아 저항은 도금 단면과 비아 길이(보드 두께)로 계산됩니다. 고전류 경로의 경우, 다수의 비아를 병렬로 사용하여 총 단면적을 증가시킵니다. 열 비아(내부 구리 평면에 연결된 소형 비아 배열)는 전력 부품의 방열 도관 역할도 합니다.

Formula: A = π × t_plating × (D_hole + t_plating) R_via = ρ_Cu × L / A I_max ≈ k × ΔT^0.44 × A^0.725 P_dissipated = I² × R_via

계산 예시

0.3 mm 홀 직경, 25 μm 도금, 1.6 mm 보드 두께의 비아: A = π × 0.025 × (0.3 + 0.025) = 0.0255 mm². R = 1.724×10⁻⁵ × 1.6 / 0.0255 = 1.08 mΩ. 1A에서 전력 소모 = 1² × 0.00108 = 1.08 mW.

이 계산기를 사용해야 할 때

• PCB 층간 고전류 연결에 필요한 병렬 비아 수 결정
• 단일 비아가 신호 전환에 충분한지 평가
• 전력 부품 아래 열 비아 어레이 설계
• 전력 전달 네트워크(PDN)의 비아 저항 기여도 계산

흔히 하는 실수

• 비아 홀이 구리로 채워져 있다고 가정 — 표준 도금 비아는 중공 구리 실린더
• 공칭 도금 두께를 실제 제조 능력 없이 사용
• 고전류 경로에 비아가 너무 적어 열 핫스팟 생성
• 비아 종횡비 제한 무시 — 표준 공정에서 10:1을 초과하면 안 됩니다

결과 해석 방법

• 비아 전류 용량은 홀 직경만이 아니라 동박 링 단면적(배럴 주변 도금 두께)에 비례한다 — 도금이 두꺼울수록 더 많은 전류를 흘린다.
• 결과는 단일 비아 기준이다. 고전류 네트에는 여러 비아를 병렬로 써서 전류와 열부하를 함께 분산하라.
• 열저항은 비아가 층간 열을 얼마나 잘 전도하는지를 나타낸다 — 전력 소자 아래의 열비아 어레이는 비아당 낮은 열저항에 의존한다.
• 일반적인 도금 배럴 두께는 약 20–30 µm다. 제조사가 더 얇게 도금하면 실제 용량은 산출값보다 낮다.

관련 표준 및 참고자료

• IPC-2152 — PCB 설계에서 허용 전류 결정 표준
• IPC-6012 — 강성 인쇄 회로 기판 성능 사양
• IPC-2221 — PCB 설계 일반 표준

자주 묻는 질문

고전류 연결에 몇 개의 비아가 필요한가요?

단일 표준 비아(0.3 mm 드릴, 25 μm 도금)는 허용 온도 상승에 따라 일반적으로 0.5~1.5A를 처리할 수 있습니다. 더 높은 전류의 경우, 병렬로 여러 비아를 사용합니다. 각 비아는 총 단면에 자체 단면적을 추가합니다. 예를 들어, 5A 연결에는 4~6개의 표준 비아가 필요할 수 있습니다.

IPC-2221과 IPC-2152의 비아 전류 용량 차이는 무엇인가요?

IPC-2221에는 비아 전용 차트가 없어, 흔한 관례(이 계산기 포함)는 배럴 단면적에 외층 상수로 그 경험식을 적용합니다. IPC-2152는 보드 스택업, 구리 평면 근접성, 비아 종횡비를 고려한 더 상세한 열 분석을 제공합니다. IPC-2152는 일반적으로 대형 구리 평면 근처의 비아에 대해 더 나은 열 확산으로 인해 더 높은 허용 전류를 산출하여, 현대 다층 PCB에 더 현실적인 결과를 제공합니다.

열 비아를 열 방출과 전기 전류 모두에 사용할 수 있나요?

네, 열 비아는 이중 목적을 수행합니다. 전력 부품의 열 패드 아래에 배치되면 내부 구리 플레인으로 열과 전류를 모두 전도합니다. 최적 성능을 위해 큰 드릴 크기(0.3-0.5 mm)를 사용하고 촘촘한 어레이로 배치하세요.