백드릴 PCB 기술: 5G, 레이더 및 서버 애플리케이션의 핵심 요소

고속 및 고주파 전자 제품에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 백드릴(Backdrill) 과 같은 첨단 PCB 제조 기술의 중요성이 그 어느 때보다 커지고 있습니다. 5G 통신 시스템 부터 자동차 레이더 및 데이터 센터 서버에 이르기까지 신호 무결성은 성능의 초석입니다. 다양한 고주파 기술 중에서도 백드릴은 신호 반사를 줄이고 임피던스 일관성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

이 블로그에서는 백드릴 기술이 무엇이고, 왜 중요한지, 그리고 오늘날 가장 까다로운 애플리케이션에 어떻게 적용되는지 살펴보겠습니다. 또한, 선도적인 PCB/FPC/PCBA 제조업체인 Greathome Group이 이 기술을 활용하여 이러한 핵심 산업 전반에 걸쳐 정밀하고 고성능의 전자 솔루션을 제공하는 방법도 소개합니다.

PCB 제조에서 백드릴이란 무엇인가?

백드릴은 다층 PCB에서 도금된 관통홀(PTH) 비아의 사용되지 않는 스터브 부분을 제거하는 데 사용되는 기계적 드릴링 공정 입니다. 신호가 의도된 층 연결을 벗어나 비아를 통과할 때, 남은 스터브는 안테나처럼 작용하여 반사, 신호 손실 및 잡음 증가를 유발합니다 . 이는 고속 PCB, 특히 5GHz 이상 에서 작동할 때 심각한 문제가 됩니다.

이 스텁을 제거하기 위해 비아를 정확하게 "뒤로 드릴링"함으로써 제조업체는 다음을 보장합니다.

• 최소 신호 반사

• 개선된 임피던스 제어

• 전자파 간섭(EMI) 감소

• 낮은 비트 오류율(BER)

백드릴링은 일반적으로 비아 플레이팅 공정 이후에 수행되며, 매우 엄격한 깊이 허용 오차 제어(±0.05mm 이상)가 가능한 CNC 또는 레이저 드릴링 머신을 사용합니다.

고주파 PCB 설계에서 백드릴이 필수적인 이유는 무엇입니까?

저주파 설계에서는 비아 스터브로 인해 신호 무결성이 크게 저하되지 않을 수 있습니다. 그러나 RF, 마이크로파 또는 초고속 디지털 환경 에서는 스터브가 용납할 수 없는 병목 현상이 됩니다. Backdrill을 선택해야 하는 이유는 다음과 같습니다.

백드릴은 HDI PCB , 고레이어 카운트 보드 , DDR6, PCIe Gen5/6, mmWave 안테나와 같은 중요한 신호 경로가 있는 보드 에 자주 사용됩니다.

응용 분야 1: 5G 통신 시스템의 백드릴

5G와 신호 무결성 문제

5G는 6GHz 이하 대역 과 밀리미터파 대역(24~52GHz) 모두에서 작동하기 때문에 신호 무결성은 설계 결함에 매우 민감해집니다. 모든 비아 스텁은 MIMO 신호를 왜곡하거나 대역폭을 감소시키거나 동기화를 방해할 수 있는 반사점 역할을 합니다.

5G PCB에서 백드릴이 사용되는 곳:

• 안테나 모듈 : RF 피드라인에 대한 스터브 영향 감소

• 빔포밍 어레이 : 경로 전체에 걸쳐 균일한 임피던스를 보장합니다.

• 백플레인 : 불필요한 비아 깊이를 제거하여 타이밍 정렬을 유지합니다.

Greathome의 5G 역량:

Greathome Group에서는 다음과 같은 서비스를 제공합니다.

• 최소 드릴 직경 0.15mm

• ±0.05mm 이내의 CNC 제어 깊이 허용 오차

• TDR 테스트 , AOI 및 X선을 통해 신뢰할 수 있는 신호 일관성을 검증했습니다.

• Rogers RO4350B 및 고 Tg FR-4 와 같은 고급 5G 소재 지원

당사는 RF 스택업 설계부터 제어된 임피던스 매칭까지 종단 간 지원을 제공하여 고객이 자신감을 가지고 차세대 5G 하드웨어를 구축할 수 있도록 지원합니다.

응용 프로그램 2: 자동차 및 밀리미터파 레이더 시스템의 백드릴

밀리미터파 레이더 PCB 설계

ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 및 자율주행차용 레이더 모듈은 일반적으로 24GHz 또는 77GHz 에서 작동합니다. 이러한 주파수에서는 작은 비아 스터브(via stub)라도 공진기 역할을 하여 안테나의 방향성과 이득을 교란시킬 수 있습니다.

레이더 PCB에서 백드릴의 이점:

• 더 깨끗한 안테나 방사 패턴

• 향상된 SNR(신호 대 잡음비)

• 마이크로스트립 및 스트립라인 설계에서의 안정적인 임피던스

• 엄격한 폼 팩터 및 열 제약 준수

Greathome의 고급 PCB 제작은 다음을 지원합니다.

• Arlon 85N , Megtron 6 및 저 Dk PTFE 와 같은 재료

• 레이더 프런트엔드 레이어를 위한 멀티패스 백드릴링

• mmWave 스택업을 위한 레이어 등록 정확도

• 레이더 채널 일관성을 확인하기 위한 AOI 및 TDR 테스트

응용 프로그램 3: 고속 서버 및 데이터 센터의 백드릴

서버 보드 및 백드릴

최신 데이터 센터와 클라우드 인프라에는 다음과 같은 초고속 상호 연결이 필요합니다.

• PCIe Gen5 및 Gen6

• DDR5와 DDR6

• 25/50/100Gbps 이더넷

백드릴은 다음과 같은 경우에 필수입니다:

• 상호 연결 비아에서 스텁 제거

• 눈 다이어그램 명확성 지원

• 차동 쌍의 안정적인 임피던스 보장

사용 사례: 고밀도 서버 백플레인

복잡한 서버 백플레인 설계 에서는 수백 개의 고속 비아를 10~16개 층에 걸쳐 배선해야 합니다. 백드릴은 사용되지 않는 비아 길이를 제거하여 신호 품질을 저하시킬 수 있는 반사를 줄입니다.

Greathome에서는 다음을 보장합니다.

• <0.1mm 스터브가 있는 백드릴 지원 비아

• 고급 CNC 및 레이저 백드릴 통합

• 임피던스에 영향을 주지 않는 ENIG/OSP 표면 마감 옵션

• TDR, AOI, X-ray를 통한 100% 검사

백드릴 PCB 제조의 과제(및 극복 방법)

설계 팁: PCB 레이아웃에서 백드릴을 준비하는 방법

Backdrill이 필요한 PCB를 설계하는 경우 다음 모범 사례를 염두에 두십시오.

1. 레이아웃 도구와 제작 도면에 백드릴 비아를 명확하게 표시하세요 .

2. 가능하면 스텁 길이를 10밀 미만으로 유지하세요 .

3. 드릴링이 필요한 레이어의 수를 최소화하도록 비아 스택업을 설계하세요.

4. TDR이나 유사한 도구를 사용하여 신호 경로를 시뮬레이션하여 중요한 스텁을 식별합니다.

5. 적절한 표면 마감재를 선택하세요. ENIG는 신호 경로에 더 선호되는 반면 OSP는 접지 또는 2차 층에 더 경제적일 수 있습니다.

Greathome Group: 백드릴 및 고주파 PCB 솔루션 분야의 신뢰할 수 있는 파트너

Greathome Group은 고주파 PCB 제조 분야에서 15년 이상의 경험을 보유하고 있습니다. 당사 시설은 다음과 같은 서비스를 제공합니다.

• 최대 16층 Rigid-Flex PCB

• 백드릴 깊이 제어 ±0.05mm

• 중요 네트에 대한 TDR 임피던스 테스트

• CNC 및 레이저 백드릴 장비

• PI, FR-4, PTFE, Rogers 및 기타 특수 소재 지원

당사는 5G 기지국과 레이더 모듈부터 서버, AI 가속기, 스마트 웨어러블까지 다양한 산업에 서비스를 제공합니다.

원스톱 솔루션 : 회로 설계부터 PCB 조립 및 상자 제작까지, 우리는 하나의 지붕 아래에서 필요한 모든 것을 제공합니다.

실제 사례 연구

사례 1: 5G MIMO 모듈

• 주파수: 28GHz

• 레이어: 8L Rogers/FR4 하이브리드

• 결과: Backdrill은 신호 손실을 42% 감소시켰고, TDR은 ±10% 이내에서 임피던스를 검증했습니다.

사례 2: 77GHz 자동차용 레이더

• 스택업: 고정밀 마이크로스트립을 갖춘 6L Arlon 기반 보드

• 결과: 안테나 이득이 3.2dB 향상됨, 신호 편차가 5% 미만

사례 3: AI 서버 가속 보드

• 인터페이스: PCIe Gen6

• 백드릴: 고속차선 48개에 적용

• 결과: 아이 다이어그램 개방성 60% 향상, 지터 억제 최적화

결론

백드릴은 단순한 고급 PCB 옵션이 아니라 오늘날의 고속, 고주파 설계에 필수적인 기술 입니다. 5G, 레이더 또는 서버 하드웨어 등 어떤 분야에서든 비아 스터브를 제거하면 성능이 향상되고 EMI가 감소하며 신호 무결성이 향상됩니다.

Greathome Group은 백드릴 가공 , 고주파 소재 , 다층 설계 분야 에서 뛰어난 역량을 보유하고 있어 차세대 전자 분야에서 귀사의 신뢰할 수 있는 파트너가 될 수 있는 좋은 위치에 있습니다.