PCB技術 - PCB相互接続におけるRF効果を低減する技術

回路基板システムの相互接続は以下を含む

チップツーボード

PCB相互接続

PCBと外部部品

RF設計において、相互接続点における電磁特性はエンジニアリングデザインに直面する主な問題の一つである

ここでは，デバイス実装方法，配線分離，リードインダクタンス低減対策などの3種類の相互接続設計の各種技術を紹介した。現在，プリント基板設計の周波数はますます高くなっている。データレートが増加し続けるにつれて、データ伝送に必要な帯域幅は、信号周波数の上限を1 GHzまたはそれ以上に促進する。この高周波信号技術はミリ波技術（30 GHz）の範囲をはるかに超えているが、RFおよびローエンドマイクロ波技術も含む。

RF工学設計法は、より高い周波数帯域で通常生成されるより強い電磁場効果に対処することができなければならない. これらの電磁場は、隣接する信号線又は／又は信号線に信号を誘導することができる PCBライン, causing unpleasant crosstalk (interference and total noise), システム性能を損なう. リターン損失は主にインピーダンス不整合に起因する, そして、信号への影響は、加法雑音と干渉に起因する影響と同じです.

高いリターン損失の2つの負の効果があります

信号源に反射された信号は、システムノイズを増加させ、受信機が信号からノイズを識別することをより困難にする

任意の反射信号は、基本的に、入力信号の形状が変化したので、信号品質を低下させる。

デジタルシステムは1と0信号のみを処理し、非常に良好なフォールトトレランスを持つが、高速パルスが立ち上がったときに発生する高調波は周波数が高くなり、信号が弱くなる。

前方誤り訂正技術は何らかの負の効果を除去することができるが、システム帯域幅の一部は冗長データを伝送するために使用され、それはシステム性能の低下につながる。

より良い解決策は、RF効果を信号完全性から逸脱するのではなく助けることである。最高周波数（通常、悪いデータポイント）でのデジタルシステムの総リターンロスは−25 dBであり、これは1.1のVSWRに相当する。

PCB設計の目標は、より小さく、より速く、より低コストである。rf pcbの場合，高速信号は時々pcb設計の小型化を制限する。

クロストーク問題を解決する主な方法は，接地面，配線間のスペースを管理し，リードインダクタンスを低減することである。

リターン損失を低減する主な方法はインピーダンス整合である。この方法は、特に遷移状態及び接地を有する信号線の間で、特に絶縁材料の効果的な管理及び能動信号線及び接地線の分離を含む。

相互接続点が回路チェーンの最も弱いリンクであるので、RF設計において、相互接続点の電磁特性はエンジニアリング設計に直面している主な問題である。各々の相互接続点は調査されなければならなくて、既存の問題を解決しなければなりません。回路基板システムの相互接続は、3つのタイプの相互接続を含む。回路基板、PCBボード内の相互接続、およびPCBと外部デバイスとの間の信号入出力。

一つは、チップとPCBボードとの間の相互接続

Pentium IV及び多数の入出力配線ポイントを含む高速チップが既に利用可能である。チップ自体に関しては、その性能は信頼でき、処理速度は1 GHzに達することができた。チップとPCBとの間の相互接続の主な問題点は、相互接続密度が高すぎることであり、PCB材料の基本的構造が、相互接続密度の成長を制限する要因となることである。共通の解決策は、隣接する回路基板にデータを送信するためにチップ内のローカル無線送信機を使用することである。この方式が有効か否かにかかわらず、参加者は非常に明確である。高周波用途に関しては、IC設計技術はPCB設計技術よりはるかに進んでいる。

PCB基板相互接続

高周波PCB設計技術と方法は以下の通りである。

伝送線路の角は、戻り損失を減少させるために45°程度でなければならない

絶縁抵抗値を厳密にレベル制御した高性能絶縁回路基板を採用する。この方法は，絶縁材料と隣接配線との間の電磁界の効果的な管理に資する。

突出したリードはタップインダクタンスを持っているので、リードで構成要素を使うのを避けてください。高周波環境では、表面実装部品を使用するのが最適です。

信号viasのために、このプロセスがビアでリードインダクタンスを引き起こすので、敏感な板のビア・プロセッシング（PTH）プロセスを使用するのを避けてください。例えば、層1〜3を接続するために20層基板上のビアを使用すると、リードインダクタンスは層4〜19に影響を与える。

豊かなグランドプレーンを提供する。3 D電磁場が回路基板に影響を及ぼすのを防ぐために、これらの接地面をつなぐために、成形穴を使ってください。

無電解ニッケルめっきまたは浸漬金めっきプロセスを選択するには、電気メッキのためにHASL法を使用しない。この種の電気メッキされた表面は、高周波電流のためにより良い表皮効果を提供することができる。加えて、この非常にはんだ付け可能なコーティングは、より少ないリードを必要とします。そして、それは環境汚染を減らすのを助けます。

ハンダマスクは、はんだペーストの流れを防止する。しかし、厚みの不確実性および絶縁性能の未知のため、基板の全面は半田マスク材料で覆われており、これはマイクロストリップ設計における電磁エネルギーの大きな変化を引き起こす。はんだマスクとしては、一般に半田ダムを用いる。

高精度エッチングに関連するPCB設計仕様を改善する。特定線幅のトータル誤差は＋／−0007インチであり、配線形状のアンダーカット及び断面を管理し、配線側壁のメッキ条件を指定する必要がある。配線（ワイヤ）形状と被覆面の総合管理は，マイクロ波周波数に関連した表皮効果問題を解決し，これらの仕様を実現するために非常に重要である。これらの方法に精通していない場合は、軍事マイクロ波回路基板設計に従事している経験豊富なデザインエンジニアに相談することができます。例えば、銅裏打ちコプレーナマイクロストリップ設計はストリップライン設計よりも経済的である。

PCB、外部装置相互接続

回路基板から遠隔装置を接続しているワイヤーへの信号入出力問題を解決する方法？同軸ケーブル技術の革新者であるトロンピーターエレクトロニクスは、この問題を解決するために取り組んでおり、いくつかの重要な進展を遂げている。また、この場合、マイクロストリップから同軸ケーブルへの変換を管理する。同軸ケーブルにおいて、グランド層はリング状に、そして、均等に間隔を置かれる。マイクロストリップでは、接地面はアクティブラインの下にある。これは、設計中に理解され、予測され、考慮される必要がある特定のエッジ効果を導入する。もちろん、このミスマッチはまた、リターン損失を引き起こし、この不整合は、ノイズおよび信号干渉を避けるために最小化されなければならない。

インピーダンス問題の管理 PCBボード 無視できるデザインの問題ではありません. 回路基板の表面からインピーダンスが始まる, それから、コネクタにハンダ接合部を通過する, そして最終的に同軸ケーブルで終わる. インピーダンスは周波数によって変化するので, 周波数が高い, より困難なインピーダンス管理は. ブロードバンドで信号を伝送するためにより高い周波数を使用する問題は、デザインに直面している主な問題である.