PCBニュース - インピーダンス制御とその解決に対するPCB回路基板技術の影響

中国は改革の良い状況にあり、経済建設を中心に開く. 電子産業の年間成長率は20 %を超える, との依存関係 プリント回路基板 エレクトロニクス業界全体の産業は20 %を超える. 世界のエレクトロニクス産業の技術革新と産業構造の変化は印刷回路の開発に新しい機会と課題をもたらした. 小型化の進展, デジタル化, 電子機器の高周波数・多機能化, 印刷回路, 電子機器の電気配線における金属線として, 現在の問題だけではない, 信号伝送線路. 即ち, PCB上の高周波信号及び高速ディジタル信号伝送の電気的試験を行う, 回路のオンオフおよび短絡が要件を満たすかどうかを測定することが必要である, しかし、特性インピーダンス値が特定の範囲内であるかどうか測定するためにも. これらの2つの方向が修飾される場合だけ, the 回路基板 要件を満たす.

による回路性能 プリント回路基板 信号伝送プロセスに反射がないことを保証しなければならない, 信号の完全性を維持する, 伝送損失を減らす, インピーダンスマッチングの役割を果たす, 完全に得るために, 信頼できる, 正確, ノイズフリー送信信号. 表面マイクロストリップ構造の特性インピーダンス制御について論じた 多層板.

表面マイクロストリップ線路と特性インピーダンス

表面マイクロストリップ線路は特性インピーダンスが高く，実用上広く使用されている。その外側の層は、インピーダンスを制御する信号線面である。絶縁材料によって隣接するデータ面から分離される

マイクロストリップ

W＝線幅、Tは銅板の厚さ、Hは線から基準面までの距離、ErはPCB材料の誘電率である。この式は0.1＜（w／h）＜2.0及び1＜（er）＜15のときのみ適用可能である。

ストリップライン

z = [ 60 / sqt ( er )] ln { 4 h /( 0.67 w + ( 0.8 w + t )}} }ここで、hは2つの基準平面間の距離であり、線は2つの参照面の中間にある。この式はw／h＜0 . 35及びt／h＜0.25にのみ適している

特性インピーダンスに影響する主な要因は、（1）誘電率Er、（2）誘電体厚さH、（3）線幅W、および（4）銅厚さTである。したがって、特性インピーダンスは、基板材料（銅クラッド積層体）と密接に関連しているので、基板材料の選択は、PCB設計において非常に重要である。

材料の誘電率とその影響

材料の誘電率は材料メーカによって決定され、周波数は1 MHzである。異なるメーカーによって製造されるのと同じ材料は、異なる樹脂内容のために異なる。エポキシガラス布を例にとり，誘電率と周波数変化の関係を調べた。周波数が高くなるに従って誘電率は減少するので、実際の応用では、動作周波数に応じて材料の誘電率を決定する必要がある。通常の状況下では、平均値は要件を満たすことができます。誘電体材料の信号の伝送速度は誘電率の増加と共に減少する。したがって、より高い信号伝送速度を得るためには、材料の誘電率を小さくしなければならず、より高い伝送を得るためには、高い特性抵抗を使用しなければならない。スピード。

3線幅と厚さの影響

線幅は特性インピーダンス変化に影響する主要パラメータの一つである。表面マイクロストリップ線路を例に取り，インピーダンス値と線幅の関係を説明した。ワイヤ幅が0.025 mmで変化すると、インピーダンス値は5〜6Ωで変化することがわかる。実際の生産において，信号線面のインピーダンスφ1／4を制御するために18オームを使用すると，導体幅変化の許容範囲は±±15 mmであり，インピーダンス変化の許容値が35×1／4であれば，生産における導体幅の許容変化は，インピーダンスの大きな変化につながることが分かった。ワイヤ幅は、様々な設計要件に従って設計者によって決定される。電線の電流容量と温度上昇条件を満たす必要があるが，期待されるインピーダンス値を達成する必要がある。これは、製造中にライン幅が設計要件を満たし、インピーダンス要件を満たすために許容範囲内で変化することを保証するために製造者を必要とする。また、電線の所要電流容量や許容温度上昇に応じて配線の厚さを決定する。製造においては、使用の要件を満たすために、被覆の平均厚さは25×1／4 mである。電気メッキの前に、ワイヤの表面はきれいに保たれなければならない。そして、補修ボード上の残留物および油黒がなければならない。その結果、電気めっき工程では、銅が電気めっきされず、局所導体の厚さが変化し、特性インピーダンス値に影響する。また、板のブラッシング工程では、配線の厚さを変えないようにしてインピーダンス値を変化させないようにしてください。

媒体厚さHの影響

特性インピーダンスが誘電体厚みの自然対数に比例する式から見ることができる。したがって、誘電体が厚くなるほどインピーダンス値が大きくなる。したがって、誘電体の厚みは、特性抵抗値に影響する別の主要な要因である。材料のライン幅と誘電率は、製造前に決定されているので、ライン厚のプロセス要件を固定値として使用することができ、積層膜厚（誘電体厚）を制御することは、製造における特性インピーダンスを制御する主な手段である。特性インピーダンス値と媒体厚みの変化との関係は図から得られる。媒体の厚さが0.025 mmで変化するとインピーダンス値は＋5−8オーム変化する。実際の製造工程では、各層の許容厚さの変化によってインピーダンス値が大きく変化する。実際の製造では、絶縁媒体として異なるタイプのプリプレグを選択し、プリプレグの数に応じて絶縁媒体の厚さを決定する。例として表面マイクロストリップラインを取る：製造工程では、対応する動作周波数で絶縁材料の誘電率を決定するためにダイアグラムを参照し、対応するインピーダンス値を計算するために式を使用する。ユーザーの線幅値と計算されたインピーダンス値に従って、チャートを通して対応する媒体厚さを見つけて、銅張積層板と銅箔の厚さに応じてプリプレグの種類と量を決定する。

誘電体厚さと材料が同一の場合、マイクロストリップ線路構造の設計は、ストリップライン構造よりも特性インピーダンスが高く、一般的には20〜40Ω□であることがわかる。したがって、マイクロストリップ構造は、高周波および高速デジタル信号伝送のために主に使用される。同時に、媒体の厚さが増加すると特性インピーダンスが増加する。したがって、厳密に制御された特性インピーダンス値を有する高周波回路においては、銅クラッド積層体の誘電体厚み誤差に厳しい要求が課せられる。一般に、媒体の厚さは10 %以上変化しない。多層基板については、媒体の厚さは依然として多層膜積層プロセスに密接に関連する処理因子であり、厳密に制御する必要がある。

結論

実際の生産で, ワイヤーの幅と厚さのわずかな変化, 絶縁材料の誘電率, そして、絶縁媒質の厚みは、特性インピーダンスが変わる原因となる. 加えて, 特性インピーダンス値は他の生産因子と関連している. したがって, 特性インピーダンスを制御するために, the PCBメーカー設計者の要求に応じて特性インピーダンス値の変化に影響する要因を理解しなければならない, 実際の生産条件をマスターする, そして、必要なインピーダンス値を得るために許容範囲内でプロセスパラメータを調整する.