PCBニュース - マルチ基板PCBの設計性能要求

マルチ基板の設計性能 PCBボード は、単一の基板または二重基板のそれとほとんど同じである, それで, あまりにも狭いスペースであまりにも多くの回路を充填を避けるために, 非現実的な公差をもたらす, 高内部層容量, そして、可能な製品損害品質品質安全性. したがって, 性能仕様は熱衝撃の完全評価を考慮すべきである, 絶縁抵抗, 溶接抵抗, etc. 内部回路の. 以下の内容は、多基板において考慮すべき重要な因子について記載する PCB設計.

一つ, 機械設計因子

機械設計は、適切な基板サイズ、板厚、基板積層、内側銅管、アスペクト比などを選択することを含む。

1ボードサイズ

基板サイズは、アプリケーション要件、システムボックスのサイズ、回路基板製造者の制限および製造能力に応じて最適化されるべきである。大きな回路基板は、より少ない基板のような多くの利点、多くの構成要素間のより短い回路経路のような多くの利点を有するので、より高い動作速度を有することができ、各基板は、より多くの入力および出力接続を有することができるので、大きな回路基板においては、多くの用途において第1の選択が必要である。たとえば、パーソナルコンピュータでは、大きなマザーボードを参照してください。しかし、大きな基板上に信号線レイアウトを設計することは困難であり、より多くの信号層または内部配線またはスペースを必要とし、熱処理の難しさも大きい。したがって、設計者は、標準基板の大きさ、製造装置の大きさ、製造工程の制限などの様々な要因を考慮しなければならない。標準のプリント回路／基板サイズを選択するためのいくつかのガイドラインが1 pc−d−322で与えられる。

2板厚

厚さ マルチ基板PCB 多くの要因で決まる, 信号層の数のような, パワーボードの数と厚さ, 高品質打抜きと電気めっきに必要な開口と厚さのアスペクト比, そして、自動挿入および接続のタイプのために必要とされるコンポーネントピンの長さ. 回路基板全体の厚みは、基板の両側の導電層からなる, 銅層, 基板の厚さとプリプレグ材料の厚さ. 合成に関して厳しい公差を得ることは難しい マルチ基板PCBs, そして10 %程度の許容基準が妥当と考えられる.

3プレートのスタック

ボードの歪みの可能性を最小限にし、平坦な完成ボードを得るために, の層 マルチ基板PCB 対称に保たれるべきである. それは、偶数の銅層を持つことである, そして、基板層の銅の厚さおよび銅箔パターン密度が対称であることを保証するために. 一般に, the radial direction of the construction material (for example, fiberglass cloth) used for the laminate should be parallel to the side of the laminate. ラミネートは接合後に半径方向に収縮するため, これは回路基板のレイアウトを歪める, 変動性と低次元安定性の表示.

しかし, 反りと歪曲 マルチ基板PCB 設計を改善することで最小化できる. 銅箔の均一な分布を通して全体の構造の対称性を確保する マルチ基板PCB, それで, プリプレグ材料の同一の分布及び厚さを確保する, 反りと歪みを減らす目的は、達成されることができます. 銅及び積層層は、図1の中心層から作られるべきである マルチ基板PCB 二つの層に. The minimum distance (dielectric thickness) specified between two copper layers is 0.080 mm.

2つの銅層の間の最小距離、すなわち、接合後のプリプレグ材料の最小厚さは、埋込み銅層の厚さの少なくとも2倍でなければならないことが知られている。すなわち、隣接する2つの銅層に対して、30〜1／4 mの厚さであれば、プリプレグ材料の厚さは少なくとも2（2×30×1／4 m）＝120・1／4 mである。

4内部銅箔

最も一般的に使用される銅箔は、1 oz（表面積の平方フィートあたりの銅箔の1 oz）である。しかし，高密度ボードでは厚みは極めて重要であり，厳密なインピーダンス制御が必要である。この種のボードは使用する必要がある

0.50 Z銅箔。パワープレーンとグランドプレーンについては、2 Zまたはより重い銅箔を選択するのがベストである。しかしながら、重銅箔をエッチングすることにより、制御性を低下させることができ、所望のライン幅及びピッチ耐性のパターンを達成することは容易ではない。したがって、特別な処理技術が要求される。

5ホール

部品のピン直径または対角サイズによれば、メッキされたスルーホールの直径は、通常、より高い溶接のために十分なボリュームを確保することができる0.028と0.010 inの間に保たれる。

6アスペクト比

「アスペクト比」は、プレートの厚さと穴径との比である。3：1は標準的なアスペクト比であると一般に信じられていますが、5 : 1のような高いアスペクト比も一般的に使用されます。アスペクト比は、ドリル加工、スラグ除去、エッチバック、電気メッキなどの因子によって決定することができる。製造することができる範囲のアスペクト比を維持するときに、ビアはできるだけ小さくなければならない。

二つの電気設計因子

マルチ基板PCB 高性能である, 高速システム. 高周波用, 信号の立ち上がり時間を短縮する, したがって、信号反射と線長制御は重要になる. に マルチ基板PCB システム, 電子部品の制御可能なインピーダンス性能の要求は非常に厳しい, そして、デザインは上記の要件を満たさなければなりません. インピーダンスを決定する要因は、基板およびプリプレグ材料の誘電率である, 同じ層上のワイヤの間隔, 層間誘電体の厚さと銅導体の厚さ. 高速アプリケーション, 導体が積層される順序 マルチ基板PCB そして、信号ネットが接続される順序も重要です. 誘電率：基板材料の誘電率はインピーダンスの決定に重要な因子である, 伝搬遅延と容量. ガラスエポキシ基板およびプリプレグ材料の誘電率は、樹脂含有量の百分率を変えることによって制御することができる.

エポキシ樹脂の誘電率は3.45であり、ガラスの誘電率は6.2である。これらの材料の割合を制御することにより、エポキシガラスの誘電率は4.2〜5.3に達することがある。基板の厚さは、誘電率を決定および制御するための良い指標である。

The prepreg material with relatively low dielectric constant is suitable for application in radio frequency and microwave circuits. In radio frequency and microwave frequencies, the signal delay caused by the lower dielectric constant is lower. に substrate, the low loss factor can minimize the electrical loss. 設計要求事項 マルチ基板PCB
Aの設計性能 マルチ基板PCB は、単一の基板または二重基板のそれとほとんど同じである, それで, あまりにも狭いスペースであまりにも多くの回路を充填を避けるために, 非現実的な公差をもたらす, 高内部層容量, そして、おそらく、製品品質安全性を危険にさらすことさえ. したがって, 性能仕様は熱衝撃の完全評価を考慮すべきである, 絶縁抵抗, 溶接抵抗, etc. 内部回路の. 以下の内容は、多基板において考慮すべき重要な因子について記載する PCB設計.
一つ, 機械設計因子

機械設計は、適切な基板サイズ、板厚、基板積層、内側銅管、アスペクト比などを選択することを含む。

1ボードサイズ

基板サイズは、アプリケーション要件、システムボックスのサイズ、回路基板製造者の制限および製造能力に応じて最適化されるべきである。大きな回路基板は、より少ない基板のような多くの利点、多くの構成要素間のより短い回路経路のような多くの利点を有し、それによって、より高い動作速度を有することができ、各基板は、より多くの入力および出力接続を有することができるので、多くの用途において大きな回路基板が第1の選択であるべきである。たとえば、パーソナルコンピュータでは、大きなマザーボードを参照してください。しかし、大きな基板上に信号線レイアウトを設計することは困難であり、より多くの信号層または内部配線またはスペースを必要とし、熱処理の難しさも大きい。したがって、設計者は、標準基板の大きさ、製造装置の大きさ、製造工程の制限などの様々な要因を考慮しなければならない。標準のプリント回路／基板サイズを選択するためのいくつかのガイドラインが1 pc−d−322で与えられる。

2板厚

厚さ マルチ基板PCB 多くの要因で決まる, 信号層の数のような, パワーボードの数と厚さ, 高品質打抜きと電気めっきに必要な開口と厚さのアスペクト比, そして、自動挿入および接続のタイプのために必要とされるコンポーネントピンの長さ. 回路基板全体の厚みは、基板の両側の導電層からなる, 銅層, 基板の厚さとプリプレグ材料の厚さ. 合成に関して厳しい公差を得ることは難しい マルチ基板PCB, そして10 %程度の許容基準が妥当と考えられる.

3プレートのスタック

基板歪みの可能性を最小限にし、平坦な完成ボードを得るためには、多層基板PCBの積層を対称に保つ必要がある。これは銅層が偶数であり、基板層の銅の厚さと銅箔パターン密度が対称であることを保証するためである。一般に、積層体に用いられる建築材料（例えばファイバーグラスクロス）の半径方向は、積層体側と平行でなければならない。ラミネートはボンディング後に径方向に収縮するため、回路基板のレイアウトを歪め、可変性と低次元安定性を示す。

しかし, 反りと歪曲 マルチ基板PCB 設計を改善することで最小化できる. 銅箔の均一な分布を通して全体の構造の対称性を確保する マルチ基板PCB, それで, プリプレグ材料の同一の分布及び厚さを確保する, 反りと歪みを減らす目的は、達成されることができます. 銅及び積層層は、図1の中心層から作られるべきである マルチ基板PCB 二つの層に. The minimum distance (dielectric thickness) specified between two copper layers is 0.080 mm.

2つの銅層の間の最小距離、すなわち、接合後のプリプレグ材料の最小厚さは、埋込み銅層の厚さの少なくとも2倍でなければならないことが知られている。すなわち、隣接する2つの銅層に対して、30〜1／4 mの厚さであれば、プリプレグ材料の厚さは少なくとも2（2×30×1／4 m）＝120・1／4 mである。

4内部銅箔

最も一般的に使用される銅箔は、1 oz（表面積の平方フィートあたりの銅箔の1 oz）である。しかし，高密度ボードでは厚みは極めて重要であり，厳密なインピーダンス制御が必要である。この種のボードは使用する必要がある

0.50 Z銅箔。パワープレーンとグランドプレーンについては、2 Zまたはより重い銅箔を選択するのがベストである。しかしながら、重銅箔をエッチングすることにより、制御性を低下させることができ、所望のライン幅及びピッチ耐性のパターンを達成することは容易ではない。したがって、特別な処理技術が要求される。

5ホール

部品のピン直径または対角サイズによれば、メッキされたスルーホールの直径は、通常、より良い溶接のための十分なボリュームを確保するために、0.028と0.010 inの間に保たれる。

6アスペクト比

「アスペクト比」は、プレートの厚さと穴径との比である。3：1は標準的なアスペクト比であると一般に信じられていますが、5 : 1のような高いアスペクト比も一般的に使用されます。アスペクト比は、ドリル加工、スラグ除去、エッチバック、電気メッキなどの因子によって決定することができる。製造することができる範囲のアスペクト比を維持するときに、ビアはできるだけ小さくなければならない。

二つの電気設計因子

マルチ基板PCB 高性能である, 高速システム. 高周波用, 信号の立ち上がり時間を短縮する, したがって、信号反射と線長制御は重要になる. In the マルチ基板PCB システム, 電子部品の制御可能なインピーダンス性能の要求は非常に厳しい, そして、デザインは上記の要件を満たさなければなりません. インピーダンスを決定する要因は、基板およびプリプレグ材料の誘電率である, 同じ層上のワイヤの間隔, 層間誘電体の厚さと銅導体の厚さ. 高速アプリケーション, 導体が積層される順序 マルチ基板PCB そして、信号ネットが接続される順序も重要です. 誘電率：基板材料の誘電率はインピーダンスの決定に重要な因子である, 伝搬遅延と容量. ガラスエポキシ基板およびプリプレグ材料の誘電率は、樹脂含有量の百分率を変えることによって制御することができる.

エポキシ樹脂の誘電率は3.45であり、ガラスの誘電率は6.2である。これらの材料の割合を制御することにより、エポキシガラスの誘電率は4.2〜5.3に達することがある。基板の厚さは、誘電率を決定および制御するための良い指標である。

比較的低い誘電率を有するプリプレグ材料は、無線周波数およびマイクロ波回路の用途に適している。無線周波数およびマイクロ波周波数では、低い誘電率に起因する信号遅延はより低い。基板において、低損失係数は電気損失を最小にすることができる。