먼저 알아둘 용어
코플래너(coplanar) 전송선 — 신호와 같은 층의 옆 동박까지 전자기 구조에 포함되는 전송선입니다. 배선 폭이 그대로여도 옆 접지의 거리와 연결에 따라 특성이 바뀔 수 있습니다.
W·g·h — W는 배선 폭, g는 배선 가장자리와 같은 층 옆 동박 사이 간격, h는 아래 기준면까지의 유전체 두께입니다. 기판 전체 두께와 h는 다릅니다.
신호선과 귀환 도체에는 실제 도전 전류가 흐릅니다. 에너지 전달을 전기장·자기장으로 설명한다고 구리의 전류가 없어지는 것은 아닙니다. 외층 전송선의 장은 유전체와 그 위 공기에도 분포하므로, 같은 W라도 아래 기준면까지의 h와 옆 접지까지의 g·연결이 달라지면 장 분포와 임피던스가 바뀝니다. 유전체의 변화하는 전기장에 해당하는 변위전류와 구리 기준면을 따라 돌아가는 도전 전류도 구분합니다.
민감도 — 치수가 조금 달라졌을 때 임피던스(impedance) 등 결과가 얼마나 달라지는지를 나타냅니다. 설계값 하나만 계산할 때보다, 제작 오차가 생겨도 목표를 지킬 수 있는지 판단하기 쉽습니다.
배선 폭 기준과 기준면 깊이 기준을 혼동하지 않습니다
2h와 2W는 서로 다른 길이입니다. 차이를 보여 주는 계산 예시로 h=0.10 mm, W=0.15 mm라면 2h=0.20 mm이고 1.5~2W=0.225~0.30 mm입니다. 여기서 계산한 수치는 권장 간격이 아닙니다. 기준으로 삼은 길이에 따라 결과가 달라진다는 것을 보여 주는 예시입니다.
둘 중 큰 값을 선택했다고 영향 검토가 끝나지 않습니다. 실제 적층 구조와 목표 임피던스의 허용 오차를 기준으로 판단해야 하며 일정 간격을 넘으면 영향이 정확히 0이 된다고 해석하지 않습니다.
동박 채우기를 갱신하고 구간별 간격을 확인합니다
제작 적층의 h와 재료를 확인한 뒤 동박 채움을 갱신합니다. W·g·동박 두께·마스크(mask) 조건과 옆 동박의 접지 연결을 기록합니다. 좁은 통로나 패드(pad) 근처처럼 g가 달라지는 구간을 표시합니다. 제조 과정에서 경계나 선폭이 바뀐다면 최종 형상도 대조합니다.
차동쌍 내부 간격과 옆 접지까지의 간격을 따로 넣습니다
계산 모델을 고를 때는 먼저 신호를 어떻게 주고받는지 확인합니다. 싱글 엔디드(single-ended)는 한 신호선의 전압을 기준 전위에 대해 읽는 방식이고, 차동(differential)은 두 신호선의 전압 차이를 읽는 방식입니다. 길이가 같은 두 배선이 나란히 있다는 이유만으로 차동쌍이 되지는 않습니다.
다음으로 같은 층의 옆 접지 구리가 계산에 포함되는지 봅니다. 이는 앞의 신호 방식과 별개의 구분입니다. 싱글 엔디드와 차동 모두 코플래너 구조로 만들 수 있으므로, 계산 도구에서 차동을 선택한 것만으로 옆 접지의 영향까지 반영됐다고 생각하면 안 됩니다.
| 신호 방식 | 옆 접지를 포함하지 않는 모델 | 옆 접지를 포함하는 모델 |
|---|---|---|
| 싱글 엔디드 | 한 신호선과 기준면의 단면을 확인합니다. | 그 단면에 같은 층 옆 접지와의 간격 g를 추가합니다. |
| 차동 | 두 신호선 각각의 폭 W와 두 선 사이 간격 s를 확인합니다. | 차동쌍 내부 간격 s와 바깥쪽 접지까지의 간격 g를 따로 넣습니다. |
이 글에서 s는 두 신호선의 마주 보는 가장자리 사이 거리로 정의합니다. g는 신호선과 옆 접지 구리 사이 거리이며 s와 다른 값입니다. 계산 도구마다 기호와 치수선의 기준이 다를 수 있으므로, 중심 간 거리인지 가장자리 간 거리인지도 확인합니다.
그림은 아래에 연속된 기준면이 있는 경우입니다. 실제 기판의 아래 기준면 유무와 깊이, 구리 두께, 절연 재료와 마스크 조건에 맞는 모델을 선택해야 합니다. 옆 구리가 실제 배치에 있는데 계산에서는 생략했다면, 영향을 무시할 수 있는지 별도로 확인합니다.
차동쌍을 배선한 뒤 동박 채움을 갱신하면 s는 그대로여도 g가 바뀔 수 있습니다. 두 선의 바깥쪽 간격이 서로 다르거나 좁은 구간이 생기지 않았는지 최종 패턴에서 확인합니다. 옆 접지를 비아로 연결하는 구조라면 비아가 실제 기준면까지 이어지는지도 봅니다. 구리 채움과 비아가 보인다는 외관만으로 계산한 단면과 같다고 판단하지 않습니다.
실제 단면에 맞는 모델로 변화량을 비교합니다
마이크로스트립(microstrip)이나 코플래너 등 실제 구조에 맞는 모델을 선택하고 채움 전후를 비교합니다. g를 변화시키며 목표 임피던스와 허용 오차에 대한 민감도를 확인합니다. 마스크와 유전체 조건도 계산과 제작이 일치해야 합니다.
긴 균일 구간의 계산만으로 국부 간격 변화나 연결이 끊긴 옆 동박까지 검증되지는 않습니다. 변화가 큰 구간에는 그 구조를 반영한 추가 검토를 수행합니다. 제조용 도면 확정 기록에는 폭뿐 아니라 채움 경계·층별 거리·연결과 비교 결과를 함께 남깁니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
