먼저 알아둘 용어
dB·단위 길이 손실 — dB는 비율을 로그로 나타내는 단위입니다. dB/mm 같은 단위 길이 감쇠는 같은 구조가 균일하게 이어진 구간의 길이 효과를 비교하는 데 사용할 수 있습니다.
Df(Dissipation Factor)·채널 — Df는 유전체의 손실 특성과 관련된 지표입니다. 채널은 배선·비아(via)·커넥터(connector)·접속부를 포함하는 전체 신호 경로로 재료 지표 하나가 모든 손실을 나타내지는 않습니다.
Dk(Dielectric Constant, 상대 유전율) — 절연재가 전기장을 저장하는 정도를 진공과 비교한 값입니다. 배선 구조와 함께 신호의 전파 지연과 임피던스에 영향을 주며, 손실을 나타내는 Df와는 다른 지표입니다.
평가할 대역과 실제 경로 길이를 먼저 적습니다
사용 주파수 범위와 신호가 지나가는 길이를 정하고 해당 재료·동박·적층·선로 구조에 맞는 손실 근거를 준비합니다. 같은 재료 계열도 등급과 제작 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
길이에 따른 손실을 비교하는 예시로 특정 조건의 감쇠를 0.018 dB/mm로 가정하면, 3 mm 구간은 0.054 dB, 100 mm 구간은 1.8 dB입니다. 감쇠량을 양수로 표시한 산술이며 이 계수를 모든 FR-4의 고유값으로 사용하지 않습니다.
균일 선로의 환산과 전체 채널을 구분합니다
단위 길이당 손실에 길이를 곱하는 계산은 구조와 손실 계수가 일정한 선로에 적용하는 근사입니다. 이 계산으로는 비아·커넥터·급격한 형상 변화의 반사와 다른 손실까지 구할 수 없습니다. 실제 채널에서 해당 선로에 배정한 손실과 비교하고 정합·위상·수신 파형 요구도 확인합니다.
유전체 손실뿐 아니라 도체 손실·동박 거칠기·가공 형상·마스크(mask)를 포함합니다. 같은 목표 임피던스(impedance)라도 절연층을 얇게 해 선폭을 좁히면 도체 손실 조건이 달라질 수 있습니다. 낮은 Df 하나만 교체하고 검토를 마치지 않습니다.
재료표의 Dk·Df는 측정한 주파수·온도·시험법을 함께 읽습니다. 서로 다른 조건의 값이나 숫자 하나만 비교해 고속 신호용 재료를 확정하지 않습니다. 절연재 속을 통과하는 누설과 표면을 따라 흐르는 누설이 문제라면 체적 저항률(volume resistivity)과 표면 저항률(surface resistivity)을 사용 온도·습도에서 따로 확인합니다. 이 직류 절연 지표만으로 고주파 삽입 손실을 계산하지 않습니다.
전기 후보와 실제 제조 조합을 함께 확정합니다
제조자가 재료를 보유하고 있다고 해서 해당 적층·동박·홀 구조를 가공할 수 있는 것은 아닙니다. 대체 재료를 제안받으면 모델·적층·배선 치수의 변경 필요를 다시 확인합니다. 경험이 있다는 답변만으로 제품 성능이 보장되지는 않습니다.
FR-4를 몇 GHz 이상이라는 주파수 한 숫자로 일괄 배제하지 말고 실제 선로 길이와 허용 손실 안에서 판단합니다. 신호를 디지털 또는 아날로그라고 부르는 이름만으로 재료를 정하지 말고, 실제 사용 대역·에지와 신호 경로에서 허용하는 손실을 제작사에 전달해 검토합니다. 제작사가 익숙하지 않은 재료를 새로 적용한다면 해당 적층·가공 조합을 확인할 단계와 필요한 일정도 함께 조율합니다. 재료를 확보했다는 사실과 그 조합으로 제작·검사할 준비가 된 것은 다릅니다.
후보 재료마다 실제 배선 길이에서의 손실을 계산하고, 제조할 적층 구조와 시험 결과를 함께 비교합니다. 가격이나 등급 이름만으로 정하지 말고, 현재 배선 경로에서 필요한 성능을 만족하는지 근거를 확인해 선택합니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
정합과 감쇠를 나누고 실제 재료 등급을 비교합니다
특성 임피던스를 50 Ω에 맞추더라도 삽입 손실이 0이 되지는 않습니다. 정합은 연결 경계에서 되돌아오는 성분을 줄이는 조건입니다. 진행하는 신호가 도체와 유전체에서 잃는 에너지는 별도로 평가해야 합니다. 같은 주파수·길이·단면에서 유전체의 손실 계수 Df를 비교하고, 전체 채널에는 동박의 저항·거칠기와 비아·커넥터의 불연속도 포함합니다. 반사 손실과 삽입 손실을 하나의 합격 수치로 바꾸지 않습니다.
‘일반 FR-4 아니면 특정 RF 브랜드’라는 두 선택지만 있는 것은 아닙니다. 저손실 에폭시·유리섬유 제품도 후보가 될 수 있습니다. 예를 들어 Isola I-Speed 적층판·프리프레그의 Dk/Df 표는 직조·수지 함량·두께와 주파수를 나누어 값을 제공합니다. 브랜드명 하나에 고정 Dk·Df를 배정하지 말고 제조자가 제안한 정확한 구성과 시험 조건을 적습니다. 표의 재료 수치만으로 완성 채널의 손실이나 가격 우위를 입증하지 않으며, 이 글에서 기판을 제작하거나 손실을 측정한 것은 아닙니다.
재료의 신호 특성과 장치의 EMI 결과는 따로 검증합니다
Dk·Df와 동박 거칠기가 달라지면 같은 배선 치수에서도 임피던스·지연·손실 조건이 바뀔 수 있습니다. 그러나 손실이 낮아졌다는 결과만으로 전자파 간섭(EMI)이 줄었다고 결론내리지는 않습니다. 채널의 파형·반사와 완성 장치의 방출은 서로 다른 관측값이며, 실제 방출은 귀환 경로와 커넥터·케이블을 통한 결합에도 영향을 받습니다.
재료를 바꾸어 비교할 때는 정확한 적층과 완성 치수, 배선 경로, 송수신 설정을 남깁니다. 장치의 동작·부하·케이블·계측 조건도 맞추고 신호 품질과 필요한 EMI 시험 결과를 각각 기록합니다. 함께 바뀐 조건이 있다면 재료 하나의 효과로 분리해 주장하지 않습니다. 전류 고리·고조파와 잡음 경로의 구분 및 TI SPRU889 §7.2–7.4의 방사 경로 설명을 함께 적용합니다. 여기서는 특정 재료의 방출량이나 개선률을 측정한 결과를 제시하지 않습니다.
English summary. Material and copper properties affect channel impedance and loss, but lower loss does not establish lower system EMI. Compare stackup, geometry, return paths and operating/cable conditions, and record signal integrity and emissions separately.
계산 곡선과 측정 곡선의 길이·기준면을 맞춥니다
비교할 두 곡선이 순수한 균일 배선의 손실인지, 비아·커넥터·측정 접속까지 포함한 손실인지 먼저 확인합니다. Polar AP8192의 Delta-L 설명은 서로 다른 길이의 시험 구조로 접속부 영향을 제거한 결과와 그 전의 원시 측정을 구분합니다. 접속부를 포함한 측정과 이를 제거한 선로 모델의 차이를 곧바로 재료 오차로 판단하지 않습니다.
동일한 적층·선폭·동박 형상과 길이, 포트·모드·기준면을 사용합니다. dB/inch와 전체 길이의 dB도 단위를 맞춰야 합니다. 실제 단면·표면 거칠기·재료 조건과 측정 불확실성을 확인한 뒤 모델과의 차이를 설명합니다. 주파수에 비례하거나 제곱근에 비례한다는 단순 항만으로 전체 실측 곡선이 반드시 맞는다고 주장하지 않습니다.
English summary. Match line geometry, length, mode and reference planes. Compare a de-embedded line result with a line-only model, not an unprocessed fixture measurement; simple frequency terms are not universal measured laws.
기판 형태와 필수 조건으로 후보를 좁힌 뒤 같은 표에서 비교합니다
먼저 rigid·flex·rigid-flex 중 필요한 구조와 굽힘 조건, 제품의 무할로겐 요구·절연·열 경로 등 반드시 만족할 조건을 적습니다. 물성 숫자를 순위화하기 전에 그 구조와 조건을 지원하지 않는 후보를 구분합니다. 무할로겐 표시를 모든 규제 준수나 높은 열전도율의 증명으로 사용하지 않습니다. 남은 후보는 정확한 제조사·제품·구성별로 아래 항목을 하나의 비교표에 넣습니다. HDI의 반복 적층·미세 홀 구조라면 해당 공정과 호환되는지도 제조자에게 확인합니다.
| 비교 항목 | 함께 남길 조건 |
|---|---|
| Dk·Df와 완성 단면 | 주파수·시험법·직조·수지 함량, 압착 뒤 절연층 두께와 공차 |
| Tg·Td·열팽창 | Tg 측정법, Td의 질량 감소 기준, X/Y·Z 방향 및 온도 구간, 실제 적층·조립 이력 |
| 흡습·치수·열 전달 | 흡습 시험 조건, 제품에서 허용할 치수 변화와 확인 방법, 열전도율의 방향·측정법과 실제 열 경로 |
| 공정·공급 적합성 | 기판 구조, 코어·결합층 조합, 홀 가공·도금과 재료 공급 조건 |
Isola IS580G의 물성·구성 표는 Tg를 측정법별로, CTE를 방향·온도 구간별로, Dk·Df를 구성·주파수별로 구분합니다. 이 제품을 권장하거나 그 수치를 모든 HDI 재료의 컷오프로 제시하는 것이 아닙니다. Tg는 공정 최고 온도나 연속 사용 한계와 같은 값이 아니고, 흡습률은 치수 변화를 직접 나타내는 값도 아닙니다. 표에서 비교 가능한 항목과 추가 시험이 필요한 항목을 나눈 뒤 실제 적층의 신호·열·치수 요구로 선정 근거를 남깁니다.
English summary. Filter candidates by board form and mandatory constraints before comparing electrical, thermal, moisture and manufacturing properties. Preserve test methods and construction details; Tg and moisture absorption are not substitutes for process compatibility, operating limits or dimensional verification.