PCB技術 - PCBインピーダンス制御【pcba処理】

PCBインピーダンス制御ガリウムPCBA処理ガリウムはPCB信号の切り替え速度の増加に伴い、現在のPCB設計者はPCBトレースのインピーダンスを理解し、制御する必要がある。現代のデジタル回路のより短い信号伝送時間とより高いクロックレートに対応して、PCBの引き廻しは単なる接続ではなく、伝送線である。

実際には、デジタルエッジ速度が1 ns以上、またはアナログ周波数が300 Mhzを超える場合、トレースインピーダンスを制御する必要があります。PCBトレースの重要なパラメータの1つは、その特性インピーダンス（すなわち、信号伝送路に沿って波が伝送されるときの電圧と電流の比）である。プリント基板上のワイヤの特性インピーダンスは基板設計の重要な指標である。特に高周波回路のPCB設計においては、ワイヤの特性インピーダンスがデバイスや信号に必要な特性インピーダンスと一致しているかどうか、およびそれらが一致しているかどうかを考慮する必要がある。これは2つの概念に関連している：インピーダンス制御とインピーダンス整合。本文はインピーダンス制御と積層設計問題を重点的に討論する。

インピーダンス制御

インピーダンス制御（eImpedance Controling）により、回路基板内の導体が各種信号を伝送する。伝送速度を高めるためには、周波数を増やす必要があります。インピーダンス値が変化し、信号が歪む。したがって、高速回路基板上の導体のインピーダンス値は一定の範囲内に制御されるべきであり、これは「インピーダンス制御」と呼ばれる。

PCBトレースのインピーダンスは、そのインダクタンスと容量インダクタンス、抵抗と導電率によって決定される。PCBの引き廻しインピーダンスに影響する主な要素は、銅線の幅、銅線の厚さ、誘電体の誘電率、誘電体の厚さ、パッドの厚さ、アース線の経路、およびワイヤ周りの配線である。PCBインピーダンスの範囲は25〜120オームである。

実際には、PCB伝送路は通常、ワイヤトレース、1つ以上の参照層、絶縁材料から構成されている。トレースとプレート層は制御インピーダンスを構成する。PCBは通常多層構造を採用し、制御インピーダンスも様々な方法で構築することができる。しかし、どのような方法を採用しても、インピーダンス値はその物理構造と絶縁材料の電気特性によって決定される：

信号トレースの幅と厚さ

痕跡の両側のコアまたは予備充填材の高さ

トレースとレイヤの配置

フェライトコアとプリチャージ材料の絶縁定数

PCB伝送路には主に2つの形式がある：マイクロストリップ線とストリップ線。

マイクロストリップ：

マイクロストリップワイヤとは、片側にしか基準平面がない伝送路を指す帯状ワイヤのこと。上部と側面は、絶縁定数Er回路基板の表面に位置する空気中に露出している（コーティングを施してもよい）。電源または接地面は参照です。次の図に示します。

注意：実際のPCB製造では、回路基板工場は通常、PCB表面に緑色の油を塗っている。そのため、実際のインピーダンス計算では、表面マイクロストリップ線は通常、下図に示すモデルを用いて計算される：

リボン線：

リボンワイヤは、2つの参照平面の間に配置されたリボンワイヤです。下図に示すように、H 1とH 2で表される誘電体の誘電率は異なっていてもよい。

以上の2つの例は、マイクロストリップラインとストリップラインの典型的なデモにすぎない。特定のPCB積層構造に関連するコーティングされたマイクロストリップワイヤなど、特定のマイクロストリップワイヤとストリップワイヤの多くのタイプがあります。

特性インピーダンスを計算するための方程式は複雑な数学計算を必要とし、通常は境界要素分析を含むフィールドソルバ方法を使用するため、専用インピーダンス計算ソフトウェアSI 9000を使用して、私たちが必要とするのは特性インピーダンスを制御するパラメータ：

絶縁層の誘電率Er、トレース幅W 1、W 2（台形）、トレース厚さT、絶縁層厚さH。

W 1とW 2の説明：

計算値は赤いボックス内にある必要があります。残りは類比で推定できる。

次に、SI 9000を使用してインピーダンス制御要件を満たすかどうかを計算します。

まず、DDRデータ線のシングルエンドインピーダンス制御を計算する：

最上層：銅の厚さは0.5 OZ、トレース幅は5 MIL、基準平面からの距離は3.8 MIL、誘電率は4.2である。図に示すように、モデルを選択し、パラメータを置換し、可逆計算を選択します。

コーティングとはコーティングのことです。コーティングがない場合は、厚さに0、誘電率に1（空気）を記入します。

基板は基板層、すなわち誘電体層を表し、一般にFR-4であり、厚さはインピーダンス計算ソフトウェアにより計算され、誘電率は4.2（周波数が1 GHz未満の場合）である。

重量（オンス）項目をクリックすると、銅舗装の銅の厚さを設定することができ、銅の厚さはトレースの厚さを決定します。

9.絶縁層プリプレグ/コアの概念：

PP（プリプレグ）は、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなる誘電体材料である。コアは実際にはPP型媒体であるが、その両側は銅箔で覆われているが、PPはない。多層板を作製する際には、通常COREとPPを結合して使用し、COREとCOREはPPで接着する。

10.PCBラミネート設計の注意事項：

（1）、反り問題

PCB積層板の設計は対称であるべきである、すなわち各層の誘電体厚と各層の銅厚は対称である。6層板を例にとると、TOP-GNDとBOTTOM-POWERの誘電体厚は銅厚と同じであり、GND-L 2とBOTTOM-POWERの絶縁体厚は同じである。L 3−POWERの誘電体厚は銅厚と同じである。これは積層中に反りません。

（2）信号層は隣接する基準平面と密接に結合しなければならない（すなわち、信号層と隣接する銅層との間の誘電体厚は小さいべきである）、電源銅と接地銅は緊密に結合しなければならない。

（3）非常に高速な場合は、信号レイヤを分離するために追加の接地レイヤを追加することができますが、複数の電源レイヤを分離しないことをお勧めします。これにより、不要なノイズ干渉が発生する可能性があります。

（4）典型的な積層設計層の分布は次の表の通りである：

（5）層配置の一般原則：素子表面の底部（第二層）は接地平面であり、上層配線に素子遮蔽層と基準平面を提供する、すべての信号層はできるだけ地表面に近い、2つの信号層が直接隣接することをできるだけ避ける、主電源はできるだけ近づけるようにしてください。積層構造の対称性を考慮した。PCBマザーボードの階層配置に対して、既存のマザーボードは距離配線を制御し、頭取になることが難しい。50 MHZ以上のプレートレベルの動作周波数（50 MHZ以下の場合を参照し、適切に緩和する）に対して、以下の配置原則を採用することを提案する：素子表面と溶接表面は完全な接地平面（遮蔽）であり、隣接する平行配線層がない、すべての信号層はできるだけ地表面に近い、キー信号は地面に隣接しており、仕切りを通り抜けていない。