PCB 직각 배선을 피해야 하는 이유는 무엇일까요? 3가지 주요 이유

PCB 설계를 배울 때 가장 먼저 접하는 규칙 중 하나는 직각 배선을 피하라는 것입니다. 대부분의 숙련된 전자 엔지니어는 45도 또는 마이터 코너를 전문적인 레이아웃의 특징으로 여깁니다. 하지만 90도 벤딩은 정말 금지된 것일까요? PCB에서 직각 배선이 일반적으로 피해지는 이유와 실제로 언제 중요한지 자세히 살펴보겠습니다 .

1. 신호 무결성 및 임피던스에 미치는 영향

90도 굽힘에 대한 가장 큰 기술적 반대 의견은 신호 무결성과 관련이 있습니다 . 직각을 사용할수 있는지 여부는 주로 작동 주파수에 따라 달라집니다.

저주파 회로에서는 신호 파장이 트레이스 길이보다 훨씬 깁니다. 이러한 경우 트레이스는 "단선"처럼 작용하며, 미미한 반사는 무시할수 있습니다. 그러나 고주파 PCB 설계로 넘어가면 트레이스의 "기하학적 형상"이 매우 중요해집니다.

임피던스 문제

트레이스가 90도 각도로 꺾일 때, 모서리 부분의 폭은 약 1.414배(W × √2) 증가합니다. 이러한 기하학적 변화로 인해 특성 임피던스가 급격히 감소합니다.

예를 들어, 표준 6층 기판(A-1080 스택업)에서 50Ω 전송선은 3.97mil의 폭이 필요할수 있습니다. 직각 모서리에서는 유효 폭이 5.61mil로 증가하여 임피던스가 약 42.63Ω으로 떨어집니다. 이러한 임피던스 불일치는 신호 반사를 유발하여 다음과 같은 문제를 초래할수 있습니다.

· 신호 왜곡 및 오버슈트.

· 타이밍 지연(지터).

· 기생 정전 용량 및 EMI 증가.

고속 설계(특히 10GHz 이상)에서 이러한 반사는 시스템 오류를 유발할 수 있습니다. ±10%의 허용 오차를 유지하기 위해 엔지니어들은 선폭을 일정하게 유지하기 위해 45° 마이터 코너 또는 원형 호를 선호합니다.

2. 제조 위험: "산성 함정"

제조 관점에서 볼 때, 날카로운 각도는 악몽과 같습니다. 이는 주로 "산성 함정"이라고 알려진 현상 때문입니다.

PCB 제조의 화학적 에칭 공정 중, 에칭 용액(산)이 예각 또는 90도 각도로 인해 생긴 좁은 틈새에 끼일수 있습니다. 산이 완전히 씻겨 나가지 않으면 공정이 완료된 후에도 오랫동안 구리를 계속 부식시킵니다. 이로 인해 다음과 같은 문제가 발생합니다.

· 과도한 에칭: 트레이스가 설계된 두께보다 얇아집니다.

· 개방 회로: 심각한 경우 연결이 완전히 끊어져 보드가 간헐적으로 고장날 수 있습니다.

장기적인 신뢰성을 확보하려면 뭉툭한 각도나 매끄러운 곡선을 사용하여 이러한 함정을 만들지 않는것이 가장 좋습니다.

3. 공학적 미학과 EMI

물리와 화학적인 측면 외에도 공학적인 미적 요소가 있습니다 . 일관된 45도 각도나 부드러운 곡선으로 이루어진 레이아웃은 더 깔끔하고 전문적인 느낌을 줍니다.

또한, 종종 구리 주조로 대체되는 고전류 트레이스의 경우, 90도 모서리는 전기장을 집중시켜 전자기 간섭(EMI)을 증가시킬수 있습니다 . 날카로운 모서리를 두개의 45도 굽힘으로 대체하면 더욱 균일한 전기장 분포를 얻을수 있고, 시각적으로도 더욱 깔끔한 회로 기판을 만들수 있습니다.

결론

PCB 직각 라우팅은 단순한 저속 취미용 프로젝트에서는 문제를 일으키지 않을 수 있지만, 전문적인 고속 하드웨어 설계를 망치는 나쁜 습관이 될 수 있습니다. 임피던스 부정합 위험, 애씨드 트랩으로 인한 제조 불량 위험, 개선된 EMI 제어 필요성 등의 이유로 90도 각도 배선을 피하는 것은 전문 설계자에게 기본적인 역량입니다.

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