유전체가 FR-4가 아님
플렉서블 회로는 인쇄된 마스크 아래의 유리섬유 강화 에폭시가 아닌, 접착 시스템과 커버레이가 있는 폴리이미드 필름 위에 제작됩니다. 이는 고속 설계에 세 가지 영향을 미칩니다.
유리 섬유 다발 없음. FR-4는 섬유 다발 사이의 수지와 유전율이 다른 유리 섬유 다발이 직조되어 있어 차동 쌍에 스큐와 임피던스 리플을 유발합니다. 폴리이미드 필름은 균일한 구조를 가지므로 이러한 문제가 해결됩니다. 이는 플렉서블 회로가 강성 회로보다 유리 섬유 회로보다 유리한 몇 안 되는 장점 중 하나입니다.
얇은 유전체, 좁은 트레이스. 25µm 코어는 기준면을 신호에 매우 가깝게 위치시키므로 50Ω 트레이스는 매우 좁습니다. 종종 0.002인치의 공정 한계에 근접합니다. 설계자는 트레이스 폭과 임피던스 사이의 절충점을 선택할 자유도가 떨어지며, 필름 및 접착제 두께에 대한 허용 오차가 두꺼운 강성 코어의 경우보다 더 중요합니다.
마스크 대신 커버레이 사용. 커버레이는 접착제가 있는 라미네이트 필름으로, 트레이스 위의 유전체 층이 인쇄된 마스크보다 두껍고 균일하지 않습니다. 이는 임피던스 모델의 일부이며, 커버레이 개구부를 넉넉하게 지정하는 이유이기도 합니다.
손실은 실제 제작 과정에서 발생
멀티 기가비트 속도에서는 유전체 소산과 구리 표면 거칠기라는 두 가지 주요 손실 메커니즘이 작용합니다. 폴리이미드와 접착층은 고주파 경질 기판에 사용되는 PTFE 및 탄화수소 라미네이트보다 소산이 크며, 플렉서블 포일은 고속 손실을 최소화하는 저프로파일 유형이 아닌 경우가 있습니다.
그렇다고 해서 고속 작업에 플렉서블 기판을 사용할 수 없다는 것은 아닙니다. 다만 경질 기판의 구조를 그대로 플렉서블 기판에 적용하여 동일한 성능을 기대하는 것은 적절하지 않습니다. 손실이 중요한 경우, 실제 필름, 접착제, 구리를 사용하여 제작 과정을 모델링하고, 그 결과를 커넥터와 케이블을 포함한 채널 예산과 비교합니다.
굽힘은 불연속성입니다
굽힘은 신호와 기준 신호 사이의 간격을 변화시키고, 국부적인 유전체 형상을 바꿀 수 있습니다. 정적 굽힘에서는 고정된 임피던스 단차가 발생하지만, 동적 굽힘에서는 움직이는 단차가 발생합니다.
실제적인 규칙은 다음과 같습니다.
- 레이아웃이 허용하는 경우 고속 경로는 굽힘 영역 밖에 두고, 허용하지 않는 경우에는 굽힘을 직각으로 가로지르도록 배선합니다.
- 굽힘을 포함하여 신호 아래에 연속적인 기준면을 유지합니다. 전체 평면 대신 얇은 구리층을 사용하더라도 마찬가지입니다.
- 양쪽 끝의 커넥터를 채널의 일부로 취급합니다. 플렉스 케이블 자체가 경로에서 손실이 가장 적은 요소인 경우가 많습니다.
리지드-플렉스 케이블로 전환해야 하는 경우
고속 구간에 여러 층이 필요하고, 둘 이상의 층에서 임피던스 제어가 필요하며, 커넥터 영역을 강화해야 한다면 강성-유연성 구조가 FR-4에 촘촘한 배선을 유지하고 형상이 변해야 하는 부분에만 폴리이미드를 사용합니다. 임피던스는 두 소재 모두 ±10% 이내로 유지되며, 기능 페이지에 두께와 구리 함량 범위가 정리되어 있습니다.
