電子設計 - マザーボードPCB設計について

マザーボードPCB設計（Printed Circuit Board design）とは、プロセッサ、エンクロージャ、その他のコネクタなどさまざまな電子部品を搭載した電子製品のコア基盤であるコンピュータマザーボードまたはその他の電子機器のために設計されたプリント基板のことです。

マザーボードにとっては、優れたキャパシタ、三相電源線などの部品材料のほか、マザーボードの配線やレイアウト設計も非常に重要です。マザーボードの配線とレイアウト設計の形式は多種多様で、技術性が強いため、これも高品質マザーボードと低品質マザーボードの主な違いである。しかし、マザーボードのデザインが良いかどうかを判断するには？次に、この問題について簡単な分析を行います。

マザーボードのレイアウト設計を説明する

マザーボードのレイアウトは主にPCBボード上の各種コンポーネント（集積回路チップ、抵抗器、コンデンサ、スロットなど）の位置配置と配線に反映されている。専門家の目には、良いマザーボードが美しい芸術品のように映っている。

通常、チップセット製造業者は、マザーボード製造業者に出荷する際にチップセット設計ガイド（チップ設計ガイド）を提供します。同時に、通常は標準に基づくテンプレート、いわゆる「工事用ボード、公共ボード」があります。主なマザーボードメーカーは通常、標準的なPCBボード設計に従い、公式チップセットが提供する技術基準に適合したマザーボードを製造しています。この種類の製品の品質は保証されているが、価格はもっと高い。逆に、中小規模メーカーの中には、コストと機能の関係をバランスさせるために、マザーボードの構造を大幅に調整するものもあります。これらの製品の品質は良くも悪くも半々だ。

マザーボードの配線設計を読み解く

1.クロック線等長の概念

マザーボードでは、ノースブリッジチップからCPU、メモリ、AGPスロットまでの距離は等しくなければなりません。これはマザーボード設計の基本的な要件であり、いわゆる「クロックライン等長」概念である。CPUとメモリの橋渡しとして、ノースブリッジチップはレイアウトに非常にこだわっています。例えば、開発能力のあるマザーボードメーカーの中には、ノースブリッジチップとCPU、メモリソケット、AGPソケット間の配線長を短縮するだけでなく、より多くのクロック線を同じ長さにすることができる、ノースブリッジチップのレイアウトで45度回転する巧妙な設計が採用されています。

2.蛇の引き廻しの誤り

蛇線は、コンピュータのマザーボード上で一般的な配線形式です。ノキアの携帯電話ゲーム「蛇」をプレイしたことがある人は、よく知られているはずがない。マザーボード上の配線設計は専門知識です。蛇行するラインが多いほど、デザインレベルが高くなるという意見があります。このような観点は間違っている。

実際、マザーボードに蛇行線を採用するには、次の2つの理由があります。

1つ目は配線長が等しいことを保証することです。CPUからノースブリッジチップまでのクロック線は通常の家電製品の基板回路とは異なるため、これらの回路上で約100 MHzの周波数で高速に動作する信号は回路の長さに非常に敏感である。長さが異なるクロック線は、信号の同期がとれず、システムが不安定になることがあります。そのため、一部の回路は長さを調整するために曲がった方法で配線しなければならない。

蛇行線を使用するもう1つの一般的な理由は、マザーボードの残りの部分と人体に対する電磁放射線（EMI）の影響を最小限に抑えることです。高速で単調なデジタル信号のため、マザーボードの各コンポーネントの正常な動作を妨げます。通常、マザーボードメーカーがEMIを抑制する簡単な方法の1つは、できるだけ多くの放射線を吸収するために蛇行線を設計することです。しかし、蛇行線を使用することには上記のメリットがありますが、マザーボード配線を設計する際に使用する蛇行線が多ければ多いほど良いという意味ではありません。マザーボードの配線が多すぎて密集していると、マザーボードのレイアウトが不均一になり、マザーボードの品質に一定の影響を与えます。良好な配線はマザーボードの各部の線密度の差を大きくしないようにし、できるだけ均一に分布しなければ、マザーボードの不安定性をもたらしやすい。

3.フライワイヤマザーボードの使用を避ける

マザーボードの配線を判断するには、配線の回転角度から判断することもできます。良いマザーボードの配線はより均一に清潔にしなければならず、配線の回転角は135度を下回ってはならない。旋回角度が小さすぎるトレースは高周波回路のインダクタンス素子に相当するため、他のデバイスと干渉します。

一方、設計レベルが低いマザーボードメーカーの中には、配線を設計する際に技術力によって最終製品に欠陥が発生することがよくあります。この場合、手作業で修理して問題を解決します。このような不合理な設計による電線は「フライライン」と呼ばれています。マザーボードにフライラインがある場合、マザーボードの配線設計にいくつかの問題があることを証明します。

以上はマザーボードPCB設計の簡単な紹介であり、IpcbはPCBメーカーとPCB製造技術を提供している