PCB技術 - 高周波PCBボードの設計方法

ハウツーデザイン 高周波プリント基板

smt回路基板は表面実装設計に不可欠な要素の一つである。SMT回路ボードは、電子部品の回路部品やデバイスのサポートです。それは、回路構成要素と装置の間の電気接続を実装します。電子技術の発展に伴い，pcbボードの小型化，高密度化，pcbボードの普及が進んでいる。したがって、PCBボードは、より高い、より高い全体的レイアウト、妨害防止能力、プロセスおよび製造性を有することが要求される。

高周波PCBボード設計の主なステップ

1 :回路図を描く。

2：コンポーネントライブラリの作成。

3：回路図とプリント回路基板上のコンポーネントとの間のネットワーク接続関係を確立します。

4：配線とレイアウト。

5 :クリエイト PCB 生産利用データとラベル生産利用データ.

高周波PCBボードの設計には以下の課題が考えられる。

回路図の要素グラフィックスが実際のオブジェクトと一致していて、回路図のネットワーク接続が正しいことを確認してください。

2 .高周波PCBボードの設計は、回路図のネットワーク接続関係を考慮するだけでなく、回路工学のいくつかの要件も考慮している。回路工学の要件としては、主に電源コード、接地線、その他の配線の幅、線路の接続、一部の部品の高周波特性、部品のインピーダンス、耐干渉などが挙げられる。

（3）設置穴、プラグ、位置決め穴、基準点等を考慮して、所定の場所における各種部品の配置、正確な設置、同時に設置、システムのデバッグ、換気、冷却を容易にするための、全体の高周波PCBボードシステムの設置要件。

（4）高周波PCB基板の製造性とその技術的要求のためには、設計仕様に精通し、製造工程の要件を満たし、設計された高周波PCBボードをスムーズに製造できる。

5 .コンポーネントをインストールしやすく、デバッグして修復するのが簡単であると考え、同時に、高周波PCBボード上のグラフィックス、ボンディングパッド、スルーホールを標準化して、コンポーネントが互いに衝突しないようにしてインストールしやすいことを確認してください。

（6）高周波プリント基板の設計目的は主に適用することであるので、実用性と信頼性を考慮し、高周波プリント基板の層と面積を同時に低減し、コストを低減することができる。適切により大きなパッド、パスとパスは、信頼性を向上させ、パスを減らし、ルートを最適化し、それらをコンパクトで、均一で一貫したものにします。パネルの全体的なレイアウトをより美しくします。

プリント回路基板の所望の目的を達成するために、高周波PCBボードの全体的レイアウトおよびコンポーネントの配置は主要な役割を果たします。そして、それはインストール、信頼性、換気と冷却に影響を及ぼします、そして、プリント配線板全体の配線の真直度。

プリント回路基板の外形寸法は優先する。PCBサイズが大きすぎると、プリントラインが長く、インピーダンスが増加し、ノイズ抵抗が減少し、コストが増大し、放熱性が悪くなり、隣接するラインが干渉しやすくなる。したがって、PCBサイズと形状の合理的位置決めが最初に与えられる。特殊素子と単位回路の位置を決定するためには、回路の流れに応じて回路全体を複数の単位回路やモジュールに分割し、各単位回路（集積回路など）のコア成分を中心としている。他の構成要素は、基板ボード上に一定の順序で均一に、きちんとかつコンパクトに配置されるべきであるが、これらの大きな要素にはあまり接近していない。特により大きい、より高い構成要素のために、溶接と修理を手伝うために、彼らのまわりで特定の距離を保ってください。高出力集積回路については，カラーヒートシンクを考慮し，十分なスペースを残し，プリント基板の風通し及び冷却位置に置く必要がある。また、集中しないでください。いくつかの大きな構成要素は、所定の距離で同一の基板上に配置されるべきであり、45の角度の方向においては、SOPのようなより小さな集積回路が軸に沿って配置されるべきであり、抵抗性容量性部品は、垂直方向および軸方向に配置されなければならない。これにより、部品を規則的に配置することができ、溶接欠陥の低減を図ることができる。ディスプレイのための発光ダイオードは、プリント回路基板の端部に配置されるべきである。なぜなら、それらは、適用中に観察するために使用されるからである。

いくつかのスイッチ、微調整要素などを簡単に操作場所に配置する必要があります。コンポーネント間の分配パラメータは、同じ周波数回路において、考慮されるべきである。一般的な高周波回路では、部品間の分配パラメータを考慮する必要がある。一般的な回路は可能な限り並列にコンポーネントを配置する必要があります、それは美しいだけでなく、インストールして、溶接するのも簡単で、バッチ生産も簡単です。回路基板の縁部に位置する部品は、縁から3 cm 5 cm離れていなければならない。基板の熱膨張係数，熱伝導率，熱伝導率，耐熱性，曲げ強度を考慮して，生産における部品やpcbへの悪影響を回避する。

PCB上の部品の位置及び形状を決定した後、PCBの配線を検討する。

素子の位置では、素子の位置に応じてプリント配線板をできるだけ短く配線することが原理である。短いルートは、チャネルと地域の小さな占有ので、ストレートスルーレートが高くなります。PCBボードの入力端及び出力端のワイヤは、隣接する平行線を回避しようとするべきであり、好ましくは2つのライン間の接地線である。回路フィードバック結合を避けるために。プリント基板が多層基板であれば、各層の信号線方向は隣接する層の信号線とは異なる。いくつかの重要な信号線のために、それは特別な差動信号線が対になって動くべきであるというラインデザイナーに同意されなければなりません。PCBボード上のすべてのコンポーネントは、コンポーネント間のワイヤおよび接続を最小化し、短くする。PCBボード内の配線の最小幅は、ワイヤと絶縁層基板との間の接着強度と、それらを通る電流値とによって決まる。銅箔の厚さが0.05 mmで幅が1〜1.5 mmの場合、2 Aの電流を通して3度より高くならない。1.5 mmのリードの幅は要件を満たすことができます、集積回路のために、特にデジタル回路（通常0.02～0.03 mm）は選ばれます。もちろん、許容される限り、PCBボード上の電源線、特に電源線および接地線を広く使用し、配線の最小間隔は、最悪の層間絶縁抵抗および降伏電圧によって主に決定される。いくつかの集積回路（IC）については、プロセスの観点から間隔は5～8 mmより小さくすることができる。プリントガイドは、通常、曲がり角で最小のアークを持っています。そして、90度未満を曲げるルートを避けます。一般に、プリント回路基板の配線は、均一で、コンパクトで一貫性がある。回路内の銅箔の大面積を極力避けて使用するのではなく、使用時に長時間の熱が発生した場合、銅箔の膨張や剥離が起こりやすい。銅箔の大面積を使用しなければならない場合は、グリッドワイヤを使用することができます。ワイヤのポートはパッドです。パッドの中心孔は装置のリード直径より大きい。パッドが大きすぎるとき、仮想溶接を形成することは容易である。パッドDの外径は通常（d＋1.2）mm以上であり、dは開口である。より高い密度を有するいくつかの構成要素の場合、パッドの最小直径は好ましくは（D＋1.0）mmである。パッドの設計が完了した後に、デバイスの形状フレームはプリントボードのパッドのまわりで引かれるべきである。そして、語および文字は同時にマークされなければならない。通常のテキストまたはフレームの高さは約0.9ミリメートル、行の幅は約0.2 mmにする必要があります。そして、パッド上のテキストと文字輪郭を押してはいけません。それが二重のデッキであるならば、下のキャラクタはラベルを鏡で映さなければなりません。

設計された製品をより効果的に動作させるためには，pcbの妨害防止能力を設計上考慮すべきであり，特定の回路と密接に関連している。

回路基板の電源コードと接地線の設計は特に重要である。回路基板を流れる電流の大きさによっては、電源ケーブルの幅をできるだけ大きくしてループの抵抗を小さくし、電源ケーブルを線方向とデータ伝送方向に沿って保つ。それは、回路の反雑音能力を強化するのを助けます。PCB上の論理回路と線形回路の両方が可能な限りそれらを分離する。低周波回路は、単一点並列接続で接地することができる。実際の配線は、部品を直列接続し、並列に接続することができる。高周波回路は、多点直列接続で接地されることができる。接地線は短くて厚くなければならない。高周波数成分にはラスタを用いたグランド箔の大面積化が可能である。接地線はできるだけ厚くなければならない。接地線が非常に薄い場合、接地電位は電流によって変化し、それによってノイズ抵抗が減少する。したがって、接地線は、プリント回路基板の3倍の許容電流に達するように拡大する必要がある。接地線を2〜3 mm以上に設計すれば、デジタル回路の接地線の大部分をループして耐ノイズ性を向上させることができる。PCBの設計では、プリント回路基板のキー部分に適切なデカップリング容量を設定することが一般的である。20〜30ピンのほぼ近くの電源の入力端に線間に接続された10〜100 UFの電解キャパシタンスは、0.01 pFのセラミックコンデンサを備える必要がある。20〜30ピンの集積回路チップのピンの近くには、0.01 pFの磁気コンデンサが設置されるべきである。より大きなチップのために、いくつかのピンがあります、それの近くにデカップリングコンデンサを加えることは最高です。200フィート以上のチップは、各側に少なくとも2つの非結合コンデンサを有する。ギャップが不十分であれば、1〜10 pFのタンタルコンデンサを4〜8チップに配置することもできる。弱いジャミング能力と大きなパワー変化を持つコンポーネントのために、コンデンサへのどの種類があまり長くないかに関係なく、デカップリング・コンデンサはコンポーネントの電源コードおよび接地線の間で直接接続されなければならない。

回路基板の部品設計及び回路設計を終了した後、回路基板の工程設計を考慮する。その目的は，製造開始前にあらゆる要因を除去し，同時に高品質の製品やバッチ生産を行うために，回路基板の製造性を検討することである。

以前は、部品の配置と配線について話したとき、回路基板のプロセスのいくつかの側面が既に関与していた。回路基板のプロセス設計は、我々が設計した製品の配置レイアウトを達成するために良好な電気的接続を達成するために、SMT生産ラインを通して私達によって設計された回路基板およびコンポーネントを有機的に組み立てることである。溶接パッドの設計、配線、および反干渉はまた、近代的な組立技術のSMT技術で組み立てられることができるかどうか、我々は設計されたボードが簡単に生成するかどうかを考慮する必要がありますが、デザインの高さは、望ましくない製品を引き起こさないように生産で達成する必要があります。以下の特定の側面がある。

1）異なるSMT生産ラインは異なる生産条件を持っているが、PCBサイズに関しては、PCB単板サイズは200×150 mm以上である。長辺が小さすぎる場合は、ジグソーを使用でき、長さと幅の比は3 : 2または4 : 3 PCB表面サイズが200 *より大きい場合、150 mmの場合、プリント基板の機械的強度を考慮すべきである。

（2）プリント配線板のサイズが小さすぎると、SMT全体の製造工程が難しく、バッチ生産が容易でない。コラージュの形を使用する最善の方法は、バッチの生産に適したボード全体を形成するために単一のボードのサイズに応じて2つ、4つ、6つのシングルボードを組み合わせることであり、全体のボードのサイズは、クリップ可能な範囲のサイズに適している必要があります。

3). 生産ラインに合うように, the veneer should have a 3-5 mm range without any components, そして、ベニヤは、3. プロセスエッジとPC B間の接続の3つの形態がある, エッジ付き, 分離スロット付き, エッジと分離スロットなしのC. 国を建てるための画策がある. の形によって PCBボード, パズルのさまざまな形を目的のために適用することができます. For PCB プロセスエッジ, 異なるモデルの位置決め方法によれば, some need to have 位置決め穴 on the process edge, 穴の直径は, 比較の際にエッジ位置精度より高い. したがって, for PCB 位置決め穴を有する加工モデル, 位置決め穴を設定する必要があります, そして、穴設計は標準でなければなりません, 生産不便を避けるために.

4）より良い位置とより高い実装精度を達成するために、PCBのベンチマークを設定することは、SMT生産ラインのバッチ生産に直接影響する。基準点の形状は、正方形、円形、三角形などであり、直径は1～2 mm、基準点の周りの3～5 mmの範囲で、任意の構成要素またはワイヤなしでなければならない。同時に、基準点は、汚染なしで滑らかで平らでなければなりません。データの設計はボードの縁に近づきすぎてはいけませんが、3 - 5 mm離してください。

5）全体的な製造プロセスから、ボードの形状は、特に波のはんだ付けのための最高のピッチです。長方形は転送が容易です。PCBボードにスロットがあるならば、スロットは単一のSMTボードのためにプロセス縁の形で許されます。しかし、スロットはあまり大きくなくて、エッジの長さの1 / 3未満でなければなりません。

高周波で PCB 板 デザイン, 電源は1層として設計されている. ほとんどの場合, バスのデザインよりずっといい, したがって、回路は常に最小のインピーダンスで経路をたどることができる. 加えて, パワーボードは、この信号によって生成され受信される全ての信号に信号ループを供給しなければならない PCB, 信号ループを最小化できる, それによってノイズを減らす. 低周波回路設計者はしばしばこれらの雑音を無視する.
高周波で PCB デザイン, we should follow the following principles:
The unity and stability of power and the ground.
配線と適切な終端の慎重な考慮は反射を除去することができる.
配線と適切な終端を慎重に考慮すると、キャパシタンスと知覚クロストークを低減することができる.
EMC要件を満たすために雑音抑制が必要である.

高周波回路基板製造材料要件

1. The dielectric loss (Df) must be small, 主に信号伝送の品質に影響する. 誘電損失が小さい, 信号損失が小さい.
2. 吸水率が低いなら, 高吸水率は誘電率と誘電損失に影響する.
3. The dielectric constant (DK) must be small and stable. 一般に, 信号が小さい, 信号伝送速度が良い, これは、材料の誘電率の平方根に反比例する. 高誘電率は信号伝達遅延を容易に引き起こす.
熱膨張係数 of copper foil is consistent with the thermal expansion coefficient of copper foil, 寒さと熱の変化の過程の不整合が銅箔を分離するので.
一般に, 高周波ボードは1 GHz以上の周波数として定義することができる. 現在, 高周波はフッ素の中程度のマトリックスである, such as polytetrafluoroethylene (PTFE) commonly known as Tefluron.
Matters needing attention in high frequency circuit board processing:
1. インピーダンス制御要件は厳しい, 相対線幅制御は非常に厳しい, 一般公差は約2 %.
2. 特別版のため, pthの接着は高くない, そのため、プラズマ処理装置を用いて穴や表面を粗面化して、PTHの密着性を高める必要がある. 穴銅及び溶接抵抗性インク.
3. 溶接前に皿を磨くな, さもなければ、接着は貧しい, マイクロ腐食溶液及び他の粗化のみを使用することができる.
4. プレートはほとんどPTFEでできている, そして、普通のフライス盤は、彼らが形成されるとき、多くの縁を持ちます. SPEミーリングカッター.
高周波回路基板は、高い電磁周波数を有する特別な回路基板である. 一般に, 高周波は1 GHzより高い周波数として定義できる. 物理的性質, 精度と技術パラメータは非常に高い. 自動車衝突回避システムでよく使われる, 衛星システム, 電波系統.

要するに, すべてのリンクで不良品の生成が可能です, しかし、このリンクで PCB設計, 我々はあらゆる面から考えるべきだ, 我々は非常によくこの製品を設計する目的を達成することができます, そして、高品質の高周波 PCB SMT生産ラインに適した大量生産における不良品の可能性を最小限にする板.