플렉스-리지드 PCB 임피던스 설계를 위한 핵심 전략

임피던스 제어 분석

전자 제품 급속 발전으로 플렉스-리지드 PCB(인쇄회로기판)와 임피던스 제어 PCB에 대한 시장 요구가 점점 엄격해지고 있습니다. 임피던스 요구 플렉스-리지드 PCB의 핵심 이슈는 실측값과 설계값 차이가 20Ω 이상으로 커서 설계 보상 실패와 제조 관리 어려움 발생. 본 글은 PCB 설계 관점에서 엄격한 임피던스 제어 정확도 달성 방법을 논의하며 PCB 제조 업계 종사자에게 도움 되길 기대합니다.

임피던스 영향 핵심 요소: 유전율, 매질 두께, 트레이스 폭, 구리 두께.

단면 분석 기반 실측 단면 데이터 모듈 적용 시 계산값과 임피던스 기기 실측값 차이가 14Ω~33Ω 범위(아래 표 참조).

위 차이 원인 분석:

1. 설계 단계 소프트웨어 파라미터 잘못된 접근: 임피던스 영향 요인과 단면 데이터 기준 유전율만 부정확 접근 가능. 유전율 복합 개념상 PCB 기판 소재 유전율 = 기판 소재 내 유전체 유전율 종합 결과 ≈ 수지 유전율과 보강재 유전율 가중치 합. 플렉시블 소재는 접착제 + PI(폴리이미드) 구성 → 플렉시블 소재 유전율 = 접착제와 PI 종합 유전율.
2. PCB 관련 측정 모듈 설계 오류: 임피던스 설계 시 전송선 설계와 참조 평면 관여. 참조 평면 구리 에지와 임피던스 라인 간 일정 거리 보장 필요. 본 사례 거리 0.5mm로 너무 짧아 참조 평면 완전 무시 가능성.

실험 방안

1. 엔지니어링 데이터 설계로 각각 검증:
   • i. 측정 모듈에 전송 구리박 추가/미추가 시 임피던스 영향
   • ii. 측정 모듈에서 참조 평면 구리박 에지와 임피던스 라인 간 거리가 임피던스에 미치는 영향. 수평 거리 0.5mm vs 4.5mm
   • iii. 측정 모듈 참조 평면이 그리드/구리박일 때 임피던스 영향
2. 플렉시블 보드 제작 및 임피던스 측정
3. 단면 접근 데이터를 모듈 이론 임피던스 계산에 대입, 매질 종합 유전율 기준 산출 → 접근 오차 제거
4. 데이터 비교로 파라미터 접근 방법과 측정 모듈 설계 규정 도출

실험 결과

1. 전송 구리박 추가/미추가 시 임피던스 차이 미미 → 전송 구리박 유무가 임피던스에 영향 없음.
2. 참조 평면 구리박 에지와 임피던스 라인 간 거리 영향 미미 → 거리 영향 없음.
3. 측정 모듈 참조 평면이 그리드 vs 구리박 설계 시 임피던스 큰 영향 → 참조 평면 설계 방식이 임피던스에 큰 영향.
4. 다양한 트레이스 폭, 그리드/구리박 모듈 크기 실험: 그리드 참조 평면 시 구리 잔여율과 연관. 구리 잔여율 높을수록 구리박과의 차이 작음. 낮을수록 차이 큼. → 그리드 참조 평면 사용 시 임피던스 라인 위치에 맞춰 참조 평면 구리 코팅 필요.
5. 실제 설계 측정 모듈에 단면 접근 데이터 대입해 이론 임피던스 산출 후 실측 임피던스 비교. 플렉시블 소재 = 접착제 + PI → 유전율 = 양쪽 종합 유전율 또는 소프트웨어로 단일 유전율 획득. 이전 실험 결과 기준 PI 유전율 2.8, 접착제 3.5. 데이터 소프트웨어 대입 시 유전율 정확도 검증 가능.

플렉스-리지드 PCB 설계자의 임피던스 설계 고려사항

고려사항 1: 참조 평면은 그리드 참조 평면과 구리박 참조 평면 모두 고려

실험 결과 기반 구리박 참조 평면 엔지니어링 설계가 플렉스-리지드 PCB 임피던스 요구 충족 가능. 그리드 참조 평면 설계 시: 그리드 클수록 최소 구리 잔여율에서 그리드 임피던스와 구리박 임피던스 간 차이 커짐. 그리드 작을수록 최대 구리 잔여율에서 차이 작음. 결론: 그리드 설계는 그리드 크기(=구리 잔여율)와 밀접. 구리 잔여율 높을수록 구리박 임피던스/이론 설계 데이터와 차이 작음. 낮을수록 차이 큼. → 그리드 참조 평면 선택 시 해당 임피던스 라인 위치에 맞춰 참조 평면 구리 코팅 필요.

고려사항 2: 플렉스-리지드 PCB 임피던스 설계 시 임피던스 계산 소프트웨어 추가 기능 활용

일반 임피던스 계산 소프트웨어 대비 추가 기능 탑재 소프트웨어: 각 매질층 접근 획득 기능 포함, 접근 획득 정확도 높음. 실제 상황 시뮬레이션 용이, 엔지니어링 설계 적용 편리.

고려사항 3: 플렉스-리지드 보드 각 단일 층 유전율 획득

풀스케일 실험 검증: PI 유전율 2.8, 접착제 3.5. 플렉스-리지드 보드 설계자 참고용. 추가 기능 탑재 임피던스 계산 소프트웨어 적용 이론 데이터 계산이 플렉스-리지드 PCB 고객 요구 충족 가능.

PCBCart, 엄격한 임피던스 제어 플렉스-리지드 PCB 제작 가능

2005년 설립된 PCBCart는 품질 보장 플렉스-리지드 PCB 제조 서비스 제공. 각 플렉스-리지드 회로 기판에 엄격한 임피던스 제어 제공. 플렉시블 리지드 PCB 제작 필요 시 여기로 문의해 실용적이고 비용 효율적 솔루션 받으세요.

참고 자료

• 고속 PCB 전원 임피던스 분석 및 억제 방법
• PCB 특성 임피던스 영향 요소와 해결책
• PCBCart, 1개부터 시작하는 고급 플렉스-리지드 PCB 제작 서비스 제공