임피던스 제어는 간단히 말해, 전기 신호가 인쇄 회로 기판(PCB)을 따라 왜곡이나 반사 없이 원활하게 전달되도록 하는 기술입니다. 이는 고속도로 차선을 균일하게 유지하고 노면을 평평하게 유지하여 차량이 흔들리거나 휘청거리지 않고 안정적으로 주행할 수 있도록 하는 것과 같습니다. 5G 통신, AI 서버, 자동차 전자 장치, 의료 기기와 같은 고속 및 고주파 애플리케이션의 경우, 신호 무결성과 신뢰성을 보장하기 위해 정밀한 임피던스 제어가 필수적입니다.
단일 종단 임피던스 : 단일 종단 임피던스는 기준면(일반적으로 접지 또는 전원)에 대한 단일 신호 트레이스의 임피던스를 나타냅니다. 디지털 회로 및 클록 신호 전송에서 흔히 사용됩니다.
차동 임피던스 : 차동 임피던스는 상보적인 신호(양극 및 음극)를 전달하는 한 쌍의 트레이스로 구성됩니다. 이 구성은 강력한 노이즈 내성을 제공하고 전자기 복사를 줄여 USB, HDMI, LVDS, PCIe 및 5G 통신 인터페이스에 이상적입니다. 차동 임피던스 제어는 트레이스 폭과 유전체 두께뿐만 아니라 트레이스 간격, 병렬성 및 제조 일관성에 따라 달라지기 때문에 싱글 엔드 방식보다 더 복잡합니다.
동일 평면 도파관 임피던스 및 마이크로스트립/스트립라인 임피던스 : 동일 평면 도파관은 RF 회로에 자주 사용됩니다. 신호선은 전자기장 분포를 더 효과적으로 제어하기 위해 접지면에 의해 둘러싸여 있습니다. 마이크로스트립 라인은 PCB 표면에 위치하며, 공기와 유전체를 매개체로 사용합니다. 두 기준면 사이에 매립된 스트립라인은 고속, 고집적 신호 전송에 더 적합합니다.
재료의 유전율(Dk)과 유전손실(Df)은 신호 전파 속도와 감쇠에 직접적인 영향을 미칩니다. 표준 FR4는 대부분의 다층 PCB에 적합합니다. 고주파, 고속 애플리케이션의 경우, Rogers 및 Megtron과 같은 재료는 더욱 안정적인 유전손실(Dk)과 더 낮은 유전손실(Df)을 제공합니다. SprintPCB는 고객 요구 사항과 애플리케이션 환경을 기반으로 재료를 선택하여 처음부터 신뢰할 수 있는 임피던스 특성을 보장합니다.
임피던스는 트레이스 형상에 매우 민감합니다. 단 몇 마이크로미터의 변화만으로도 설계 목표치에서 벗어날 수 있습니다. 따라서 제조 과정에서 트레이스 폭과 간격을 엄격하게 제어해야 하며, 매우 안정적인 에칭 공정이 요구됩니다. 과도 에칭이나 과소 에칭은 트레이스 폭을 변화시켜 임피던스에 영향을 미칠 수 있습니다. SprintPCB는 고정밀 LDI 레이저 노광 및 자동 에칭 시스템을 사용하여 최소한의 변화로 임피던스 일관성을 보장합니다.
적층 과정에서 온도 또는 압력 곡선 편차로 인한 유전체 두께 변화는 임피던스 값을 변화시킬 수 있습니다. SprintPCB는 정밀한 적층 곡선 제어를 통해 층 전체에 걸쳐 균일한 유전체 두께를 보장하여 대량 생산 시에도 안정적인 임피던스를 구현합니다.
구리 두께와 표면 마감 또한 임피던스에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 35μm 구리층과 18μm 구리층은 임피던스 값에 상당한 차이를 보입니다. ENIG 또는 전기 도금과 같은 표면 마감은 표면 형태를 약간 변화시켜 신호 전송에 미묘한 영향을 미칩니다. SprintPCB는 도금 및 마감 공정을 엄격하게 관리하고 TDR(시간 영역 반사 측정법) 테스트를 통해 결과를 검증하여 측정된 임피던스가 설계 목표와 일치하는지 확인합니다.
차동 신호 전송은 널리 채택된 임피던스 제어 방식입니다. 양/음 쌍을 통해 신호를 전송함으로써 잡음 저항성이 향상되고 EMI가 감소합니다. SprintPCB는 트레이스 간격, 폭 및 유전체 두께를 정밀하게 제어하여 차동 임피던스의 일관성을 보장합니다.
정확한 트레이스 폭과 간격은 타겟 임피던스에 필수적입니다. 설계자는 임피던스 계산기나 시뮬레이션 도구를 사용하여 유전율, 구리 두께, 기준면을 고려해야 합니다. 일관된 기하 구조는 누화를 줄이고 신호 무결성을 유지합니다. SprintPCB의 LDI 노광 및 자동 에칭은 반복 가능한 임피던스 제어를 위한 설계 매개변수의 충실한 재현을 보장합니다.
접지면과 기준면은 임피던스 안정성에 중요한 역할을 합니다. 접지면은 신호 복귀 경로를 제공하여 임피던스를 일정하게 유지합니다. 기준면은 균일한 전위 기준선을 설정하여 신호 무결성을 향상시킵니다. 최적화된 스택업 설계와 제어된 층 간격을 통해 PCB 전체의 임피던스를 효과적으로 관리할 수 있습니다.
임피던스를 낮추려면 재료 특성과 트레이스 형상을 조정하는 것이 필요합니다. Dk가 낮은 재료는 신호 전파 속도를 높이고 임피던스를 낮춥니다. 트레이스 폭과 구리 두께를 조정하면 임피던스가 미세 조정됩니다. 구리 두께가 증가하면 인덕턴스가 감소하고 커패시턴스가 증가하여 임피던스가 낮아지므로, 구리를 신중하게 제어하는 것이 매우 중요합니다.
SprintPCB 생산 과정 에서 엔지니어링 팀은 고객 임피던스 목표에 따라 정밀한 스택업 모델을 개발하여 트레이스 폭, 간격 및 레이어 구성을 최적화합니다. 생산 과정에서 수입 고평탄도 프레스와 강판을 사용하여 라미네이션을 엄격하게 관리하여 평탄도를 0.02mm/m² 이내, 유전체 두께 허용 오차를 5% 이내로 달성합니다. 산 에칭은 에칭 계수 4~6의 매끄러운 측벽을 제공하여 치수 변화를 최소화합니다. 고정밀 TDR 테스트를 통해 최종 임피던스 값이 엄격한 허용 오차 범위 내에 유지되도록 하여 배치 전체에서 안정적이고 반복 가능한 성능을 보장합니다.
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