[PCB 설계 디자인 용어]
PCB 회로를 나타낼 때, 길이 및 두께가 단 um의 오차가 생기더라도 제품 불량으로 이어질 수 있어, 매우 정교한 작업이 필요합니다. 그중 가장 중요한 몇 가지 길이 단위들을 먼저 살펴보겠습니다.
위의 그림은 PCB설계 디자인을 간략해서 나타낸 그림으로 용어를 하나씩 정리해보겠습니다.
1. Pitch(피치)
피치는 두 패드나 두 핀의 중심간의 거리를 말합니다. 피치는 패키지의 밀도와 부품 배치에 매우 중요한 요소입니다.
2. Clearance(클리어런스)
PCB에서 전도체(전기가 흐르는 부분) 간의 최소 거리를 말합니다. 클리어런스는 신호 간섭을 줄이고, short를 방지하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. space라고 부르기도 합니다.
3. Trace Width(트레이스 폭)
PCB에서 전류가 흐르는 패턴의 너비를 말합니다. 트레이스 폭은 전류의 용량이나 신호 무결성, 전자기 간섭 등에 영향을 줍니다.
회로 두께가 얇을 수록 미세 회로를 구현할 수 있는데, copper(동)을 두껍게 하는 작업은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 이 trace width에 대해서 조금 더 자세하게 알아보겠습니다.
[트레이스 폭(trace width)]
1. 정의
앞서 말한 대로, 트레이스 폭은 PCB에서 전류가 흐르는 패턴의 너비를 말합니다. 트레이스 폭은 전류가 흐를 때, 저항과 열 발생, 그리고 신호 전달에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 트레이스폭을 적절하게 설정하지 않을 경우, 과열이나 신호 왜곡이 발생해 PCB 성능과 신뢰성을 저하시킬 수 있으므로, 매우 중요한 요소입니다.
2. 트레이스 폭 결정 요소
- 전류 용량
폭에 따라 회로에서 전달할 수 있는 전류량이 달라집니다. 높은 전류를 전달하기 위해서는 트레이스 폭을 더 넓혀줘야 합니다. 두께가 두꺼울수록 더 많은 전류를 안전하게 전달할 수 있으나 copper층을 두껍게 하는 작업이 결코 쉽지 않아 트레이스 폭을 관리하는 방향으로 전류량을 관리합니다.
- 열 관리
트레이스가 좁을수록 열이 더 많이 발생하게 되는데 과열될 경우 쇼트 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 트레이스 폭을 넓혀 많은 열을 분산시켜 열 관리를 해야 합니다.
- 임피던스 관리
고속 신호나 고주파 신호에서는 특정 임피던스를 유지해야 하기 때문에 트레이스 폭을 신중하게 조정해야 합니다. 그래야 신호에 결함이 생기지 않는데, 이를 위해서 미리 설계 단계에서 임피던스를 고려해 트레이스 폭을 설정해야 합니다.
- 제조 가능성
PCB 제조 공정에서 트레이스를 너무 좁게 설정하면 안정적인 제조가 어렵고 기존에 제조 업체가 권장하는 최소 트레이스 폭을 준수해야 합니다. 여기서 구리 두께도 함께 고려해야 하는데 두께가 두꺼울수록 트레이스 폭을 좁힐 수 있는 여지가 생기나, 두께를 늘리는 것 역시도 한계가 있기 때문에 정밀 회로에서 이 부분을 잘 조절해야 합니다.
ex) 1oz구리와 2oz 구리 비교 :
1oz 구리 : 전류량 증가 위해 트레이스 폭을 더 넓게 설정
2oz 구리 : 동일한 전류 용량을 위해 더 좁은 트레이스 폭을 사용할 수 있으며 고밀도 설계에 유리
단, 고객이 요청한 MLB 스펙 중 PCB 총두께에 대한 제한이 있기 때문에 고밀도 설계에서 copper 두께를 늘리는 것엔
한계가 있음