KEMI Docs · PCB 실무
2층이냐 4층이냐 — 층수 선택의 실무 기준
마지막 갱신: 2026-08-30
층수는 PCB 견적의 가장 큰 변수이자, 한번 정하면 설계 전체가 그 위에 올라가는 결정입니다. '4층이 좋다더라'는 막연한 이유로 올리면 돈이 아깝고, 버텨야 할 자리에서 2층을 고집하면 EMI와 노이즈로 더 비싸게 치릅니다. KEMI가 설계 착수 때 실제로 묻는 질문 순서대로 정리했습니다.
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층수를 올리게 만드는 것 세 가지
- 고속·고주파 신호 — 수십 MHz를 넘는 클럭, USB·이더넷 같은 차동 인터페이스, RF. 신호 바로 아래층에 끊김 없는 GND(레퍼런스 플레인)가 있어야 리턴 전류가 신호를 따라 흐르고 EMI가 잡힙니다.
- 배선 밀도 — 핀이 많은 MCU·커넥터가 몰려 있으면 2층의 배선 자원으로는 교차를 풀 수 없습니다. 특히 0.5mm 피치 이하 QFP·BGA.
- 전원 종류 수 — 3.3V/1.8V/아날로그 전원처럼 전원이 여럿이면 배선만으로 끌고 다니기가 어려워 전원 플레인 층이 필요해집니다.
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2층으로 버티는 요령
MCU+센서급 저속 보드는 2층이 정답인 경우가 많습니다. 요령은 하나로 요약됩니다 — 아랫면을 GND로 지키는 것. 부품과 배선을 최대한 윗면에서 해결하고, 아랫면은 통짜 GND로 남겨 두며, 어쩔 수 없이 아랫면으로 내려간 배선은 짧게 끊어 GND가 갈라지지 않게 합니다. 아랫면이 배선으로 조각나기 시작하면 그 보드는 이미 4층이 필요하다는 신호입니다.
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4층 표준 스택업이 Sig-GND-PWR-Sig인 이유
4층의 표준 배정은 위에서부터 신호-GND-전원-신호입니다. 두 신호층 모두 바로 옆에 플레인을 얻어 리턴 경로가 확보되고, GND와 전원 플레인이 마주 보며 얇은 유전체를 사이에 두면 그 자체가 고주파용 커패시터 역할을 합니다. 신호층을 가운데로 넣는 변형(GND-Sig-Sig-PWR)은 외층 부품 배선이 플레인을 뚫고 다녀야 해서 특별한 이유 없이는 쓰지 않습니다.
| 층수 | 대표 배정 | 적합한 설계 |
|---|---|---|
| 2층 | Top 신호 / Bottom GND | 저속 MCU·센서·전원 보드 |
| 4층 | Sig – GND – PWR – Sig | 다전원, USB·이더넷급 인터페이스, 밀도 있는 디지털 |
| 6층 | Sig – GND – Sig – Sig – PWR – Sig(변형 다수) | BGA 팬아웃, 메모리 버스, 아날로그 혼재 |
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임피던스 제어가 필요해지는 순간
USB(90Ω 차동), 이더넷(100Ω 차동), RF 안테나 선로(50Ω 단일단) 같은 인터페이스는 배선의 특성 임피던스를 규격에 맞춰야 합니다. 임피던스는 배선폭·유전체 두께·유전율로 결정되므로, 이때부터는 '아무 4층'이 아니라 층간 두께가 명시된 스택업을 제조사에 지정해 발주해야 합니다. 발주서에 스택업이 없으면 제조사 임의 구성으로 만들어져 계산이 어긋납니다.
짧은 USB는 생각보다 관대하다
USB 2.0 Full-Speed급의 짧은(수 cm) 배선은 임피던스가 다소 어긋나도 동작하는 경우가 많습니다. 반대로 High-Speed(480Mbps)·기가 이더넷·RF는 규격대로 가는 것이 맞습니다. '되긴 되는' 설계와 '규격을 지킨' 설계를 구분해 두면 양산에서 고생하지 않습니다.
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비용 감각
같은 크기·수량 기준으로 4층은 2층의 대략 1.5~2배, 6층은 4층의 1.3~1.6배 수준에서 움직이는 것이 통상적입니다(공정·수량 따라 다름). 시제품 몇 장 수준에서는 절대액 차이가 크지 않으니, 경계선에 걸린 설계라면 층을 올려 설계 난도를 낮추는 쪽이 전체 비용에서 이기는 경우가 많습니다. 양산 수량이 크면 반대로 층수 절감의 이득이 커집니다.
FAQ
3층·5층은 왜 없나요?
적층이 코어·프리프레그를 대칭으로 쌓는 구조라 홀수 층은 휨(워피지) 관리가 어렵고 공정 이점도 없습니다. 실무에서는 짝수 층만 씁니다.
4층인데 내층을 신호로 쓰면 안 되나요?
됩니다 — 다만 GND 플레인 하나는 반드시 통짜로 지키는 것이 우선입니다. 신호 2층+GND+전원 대신 신호 3층+GND로 가는 변형은 전원 배선 부담을 감수하는 선택입니다.
스택업은 어떻게 지정해 보내나요?
층 순서, 각 동박 두께, 층간 유전체 두께, 총 두께, (임피던스 제어 시) 대상 네트와 목표 임피던스를 적은 사양서를 발주에 첨부합니다. KEMI 견적 콘솔의 PCB 제작 탭에서는 층수·두께·동박을 고르면 적층 사양서 PDF를 만들어 드립니다.
2층에서 EMI 문제가 나면 4층으로 가야 하나요?
먼저 2층 안에서 GND 회복(아랫면 통짜 GND, 루프 면적 축소, 커넥터 근처 필터링)을 시도해 볼 가치가 있습니다. 그래도 규격이 안 나오는 클럭·인터페이스가 있다면 4층 전환이 정공법입니다.
함께 보기
이 문서는 KEMI가 실제 설계·발주 업무에서 쓰는 기준을 정리한 것입니다. 실제 제작 시에는 부품 데이터시트와 제조 사양이 우선합니다.