PCBニュース - 複数基板の設計性能要件

マルチ基板の設計性能の多くはシングル基板やダブル基板と似ており、つまり、過小な空間で回路を充填することを避け、非現実的な公差、高内層容量をもたらし、製品の品質安全を危うくする可能性さえある。そのため、性能規範は内部回路の熱衝撃、絶縁抵抗、溶接抵抗などの完全な評価を考慮しなければならない。以下に、マルチ基板設計において考慮すべき重要な要素を説明する。

1.機械設計要素機械設計には、適切な板材サイズ、板材厚さ、板材スタック、内銅管、アスペクト比などを選択することが含まれる。

1板寸法板寸法は応用要求、システム箱の寸法、回路基板メーカーの制限と製造能力に基づいて最適化しなければならない。大規模な回路基板には、基板が少なく、多くのコンポーネント間の回路経路が短いなどの多くの利点があるため、より高い動作速度を持つことができ、各基板はより多くの入出力接続を持つことができるので、多くのアプリケーションでは、大規模な回路基板が優先される必要があります。たとえば、パソコンでは、より大きなマザーボードを見ることができます。しかし、大板上の信号線レイアウトの設計はより困難であり、より多くの信号層や内部配線や空間が必要であり、熱処理の難しさもより大きい。そのため、設計者は標準板の寸法、製造設備の寸法、製造工程の制限など、さまざまな要素を考慮しなければならない。1 PC-D-322には、標準的なプリント基板のサイズを選択するためのガイドがいくつか用意されています。

2基板厚マルチ基板の厚さは、信号層の数、電源基板の数と厚さ、高品質パンチとメッキに必要な穴径と厚さのアスペクト比、自動挿入に必要な素子ピンの長さ、使用する接続タイプなど、多くの要素によって決定されます。回路基板全体の厚さは、基板の両側の導電層、銅層、基板の厚さ、およびプリプレグ材料の厚さからなる。合成多基材上では厳しい公差を得ることは難しく、約10%の公差基準が合理的と考えられている。

3板の積層は、板変形の可能性を最大限に低減し、平坦な完成板を得るために、複数の基板の積層は対称であるべきである。すなわち、偶数の銅層を有し、銅の厚さと板層の銅箔パターン密度が対称であることを確保する。一般に、積層板のための建築材料（例えばガラス繊維布）の半径方向は、積層板の側面と平行でなければならない。積層板は接合後に半径方向に収縮するため、回路基板のレイアウトを歪め、可変性と低寸法安定性を示す。

しかしながら、設計を改良することにより、多基板の反り及び歪みを最小化することができる。銅箔の全層にわたる均一な分布、および多基板構造の対称性、すなわちプリプレグ材料の分布と厚さが同じであることを確保することにより、反りと変形を低減する目的を達成することができる。銅と積層層層体は、多層基板の中心層から最外層までの2層でなければならない。2つの銅層間の所定の最小距離（誘電体厚）は0.080 mmである。

経験から分かるように、2つの銅層間の最小距離、すなわち接着後のプリプレグ材料の最小厚さは、少なくとも埋め込み銅層の厚さの2倍でなければならない。言い換えれば、2つの隣接する銅層のそれぞれの厚さが30オングストロームであれば、プリプレグ材料の厚さは少なくとも2（2 x 30オングストローム）＝120オングストロームである。これは、2層のプリプレグ材料（ガラス繊維で編まれ、生地の典型的な値は1080）を使用することによって達成することができる。

4内部銅箔の最も一般的な銅箔は1オンス（1平方フィート表面積あたり1オンス銅箔）である。しかし、緻密な板には厚さが極めて重要であり、厳格なインピーダンス制御が必要である。このプレートには0.50 zの銅箔を使用する必要があります。電源平面と接地平面の場合は、2オンス以上の銅箔を選択することが望ましい。しかし、重い銅箔をエッチングすると制御性が低下し、所望の線幅とピッチ公差のパターンを実現するのは容易ではない。そのため、特殊な加工技術が必要です。

5つの穴は、素子ピンの直径または対角線寸法に応じて、めっき穴の直径は通常0.028〜0.010 inの間に維持され、溶接をより良くするために十分な体積を確保することができる。

6アスペクト比「アスペクト比」は、板の厚さと孔の直径の比である。通常、3：1は標準的なアスペクト比であると考えられるが、5：1のような高アスペクト比も一般的である。アスペクト比は、ドリル、スラグ除去、エッチングバック、電気めっきなどの要素によって決定することができる。アスペクト比を生成可能な範囲に維持する場合は、ビアはできるだけ小さくしてください。

2.電気設計要素の多い基板は高性能で高速なシステムである。より高い周波数では、信号の立ち上がり時間が減少するため、信号反射と回線長制御が重要になる。マルチ基板システムでは、電子部品の制御可能なインピーダンス性能に対する要求が非常に厳しく、設計は上記の要求を満たす必要がある。インピーダンスを決定する要因は、基板とプリプレグ材料の誘電率、同一層上のリード線の間隔、層間誘電体の厚さ、銅導体の厚さである。高速応用では、マルチ基板における導体の積層順序と信号網の接続順序も重要である。誘電率：基板材料の誘電率はインピーダンス、伝搬遅延、容量を決定する重要な要素である。ガラスエポキシ樹脂基材及びプリプレグ材料の誘電率は、樹脂含有量のパーセンテージを変えることにより制御することができる。

エポキシ樹脂の誘電率は3.45、ガラスの誘電率は6.2である。これらの材料のパーセンテージ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に達することができる。基板の厚さは誘電率を決定し制御するための良好な指標である。

比較的低い誘電率を有するプリプレグ材料は、無線周波数及びマイクロ波回路に適している。無線周波数とマイクロ波周波数では、低い誘電率による信号遅延が低い。基板において、低損失因子は電気損失を最小化することができる。

以上、マルチ基板の設計性能要件についてご紹介しました。IpcbはPCBメーカーとPCB製造技術にも提供されている。