PCB 선로 임피던스 (마이크로스트립·스트립라인)

비유전율, 유전체 두께, 선폭, 도체 두께로 마이크로스트립과 스트립라인의 특성 임피던스와 전파 지연을 계산합니다. 근사식의 적용 범위도 함께 알려 줍니다.

계산 예시

입력: 선로 종류 마이크로스트립 (표층), 비유전율 εr 4.3, 유전체 두께 H (스트립라인은 B) 1.6 mm, 선폭 W 3 mm, 도체 두께 T 0.035 mm, 선로 길이 100 mm
결과: 특성 임피던스 Z₀ 49.824 Ω, 실효 유전율 ε_eff 2.7125, 전파 지연 5.49369 ps/mm, 선로 전체 지연 549.369 ps, W/H (스트립라인은 W/B) 1.875, 근사식 적용 범위: 범위 안

공식

마이크로스트립: Z₀ = 87 / √(εr + 1.41) · ln(5.98·H / (0.8·W + T)) (W/H = 0.1 ~ 2)

스트립라인: Z₀ = 60 / √εr · ln(4·B / (0.67π·(0.8·W + T))) (W < 0.35·B)

ε_eff = 0.475·εr + 0.67 (마이크로스트립), ε_eff = εr (스트립라인)

t_pd = √ε_eff / c (≈ 85·√ε_eff ps/inch)

해설

IPC-2141의 근사식을 씁니다. 마이크로스트립은 Z₀ = 87/√(εr+1.41)·ln(5.98H/(0.8W+T)), 스트립라인은 Z₀ = 60/√εr·ln(4B/(0.67π(0.8W+T)))입니다. 예시값(FR-4 εr 4.3, H 1.6 mm, W 3 mm)에서 약 49.8 Ω로, "1.6 mm 양면 기판에서 50 Ω은 선폭 3 mm"라는 현장 경험과 맞습니다. 전파 지연은 마이크로스트립에서 ε_eff = 0.475εr + 0.67로 구해 약 5.49 ps/mm(139 ps/inch)입니다.

실무 팁이 식은 경험적 근사입니다. 마이크로스트립은 W/H가 0.1~2.0을 벗어나면 오차가 커지고, 스트립라인은 W가 B의 0.35배를 넘으면 맞지 않습니다. 계산기가 범위 밖이면 알려 줍니다. 양산 설계의 임피던스 제어는 필드 솔버와 기판 업체의 적층 구조표로 확정하세요. EMC 관점에서는 임피던스 값 자체보다 기준면이 끊기지 않는 것이 더 중요합니다.

PCB 선로 임피던스 (마이크로스트립·스트립라인)

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