インピーダンス制御基板

インピーダンス制御基板

インピーダンス制御PCBとは

インピーダンス制御 PCB は、基板全体で一貫したインピーダンスを維持するように設計された PCB の一種です。 PCB のインピーダンスは、交流 (AC) 信号の流れに対する抵抗の尺度を指します。 高速デジタル回路やアナログ回路の性能を左右する重要なパラメータです。

電子回路の動作速度が向上するにつれて、プリント基板の特性インピーダンスを制御する必要性が高まり、多くのプリント基板メーカーが様々な用途向けにインピーダンス制御プリント基板を製造している。

インピーダンス制御PCBの製造能力

Victory PCBは、高品質なインピーダンス制御基板製品を製造できるプロフェッショナルな基板メーカーです。当社の基板製造能力については、以下の表をご覧ください。
月ごとの能力 3650m²/月
層 4レイヤー
材料 FR4、TG180
仕上がり板厚 1.6m
最小トレース幅/スペース 8 / 8mil
最小穴サイズ 0.25 mm
穴の厚さの最小銅 1oz
外層銅の仕上がり厚さ 3oz
内層ベース銅厚 3oz
インピーダンス制御許容差 ±10%

インピーダンス制御基板が必要な理由

信号が適切に動作するために特定のインピーダンスが必要な場合は、制御されたインピーダンスを優先する必要があります。 高周波アプリケーションでは、転送されたデータを損傷から保護し、信号の明瞭さを維持するために、電子基板全体のインピーダンスを一定に保つことが不可欠です。 トレースが長いほど、または周波数が高いほど、より多くの適応が必要になります。 この段階で厳密さを欠くと、電子デバイスまたは回路のスイッチング時間が長くなり、予期しないエラーが発生する可能性があります。

コンポーネントが回路に実装されると、制御されていないインピーダンスを解析するのは困難です。 部品の許容範囲はバッチに応じて異なります。 さらに、その仕様は温度変化の影響を受け、誤動作につながる可能性があります。 このような場合、最初はコンポーネントの交換が解決策のように見えますが、実際には問題の原因は不適切な配線インピーダンスでした。

このため、PCB 設計の早い段階で配線のインピーダンスとその許容誤差をチェックする必要があります。 設計者はメーカーと協力して、コンポーネントの値の準拠を保証する必要があります。

インピーダンス制御に影響を与える要因

プリント基板のインピーダンス制御に影響を与える要因としては、誘電体の厚さ、トレース幅、銅の厚さ、スタック用に選択された材料の誘電率 Er、はんだマスクの厚さなどがあります。

  • トレース幅: トレース幅が大きいほど、インピーダンスは低くなります。 トレース幅が細いほど、より多くのインピーダンスが提供されます。 基板の厚さを厚くするとインピーダンスが増加し、基板の厚さを薄くするとインピーダンスが減少します。
  • 誘電体の厚さ: 誘電体の厚さもインピーダンスに影響します。 材料の絶縁耐力は、絶縁体の電気的強度の尺度です。 これは、材料を介して絶縁破壊を引き起こすのに必要な最大電圧として定義され、単位厚さあたりのボルトで表されます。
  • 銅の厚さ: 銅の厚さは、高速および RF デジタル回路の配線インピーダンスを計算する際にも考慮されます。
  • 誘電率: 誘電率は、材料の誘電率と真空中で見られる誘電率の比です。 PCB では、誘電率は周波数に反比例して変化する傾向があります。 低く安定した誘電率を持つ PCB は、高周波と制御されたインピーダンスに適しています。 より難しい誘電率は、多くの場合、予測できない形でインピーダンスに影響を与える可能性があります。

その他の設計上の考慮事項

トレースラインはできる限り短くし、可能な限り長さを短くする必要があります。 配線の長さがかなり長い場合は、反射を防ぐために終端を使用する必要があります。

信号品質の反射や劣化を増大させる配線のスタブや不連続性は避けるべきです。

差動ペア配線の場合は、信号ペアが同じ長さであることを確認してください。

バックドリルの使用 – 信号が最上層から内層の XNUMX つに送られる厚いバックプレーンの場合、ビアの銅バレルの残りの部分またはプレスフィット コネクタのピンがスタブとなり、反射が発生します。 。 バックドリルにより不要な銅を除去します。 これは、銅バレルの未使用部分またはスタブをプリント回路基板のスルーホールから除去するために使用される技術です。

表面処理には、ENIGではなく無電解銀めっきを検討してください。無電解銀めっきは、ENIGよりも挿入損失(損失)が少なくなります。これは、ENIGに含まれるニッケルの含有量が非常に高く、表皮効果によって高速設計にはあまり適していないためです。パッドの平面度はENIGと同等で、加工性もENIGより優れています。

プレーンレイヤーのアンチパッドのサイズを小さくします。 アンチパッドは、パッドがプレーン層に除去されるか、パッドがプレーンに接続されるべきではない、またはプレーン層に銅が除去される場所です。 場合によっては、アンチパッドのサイズが大きすぎて、平面内に不要な空隙が生じてしまうことがあります。 アンチパッドを少し小さくすることで、プレーンの連続性が高まり、信号とリターンパスがよりクリーンになります。

差動インピーダンスの計算方法

高速の PCB 設計で信号の完全性を確保するには、導体トレースの接続に優れたインピーダンス特性が必要です。

これらは、インピーダンス仕様、レイアウト、層の構成に基づいて PCB の制御されたインピーダンスが計算された後にのみ決定できます。

オンラインでインピーダンス計算機を使用できます。 これは、トレース幅、シングルエンドまたは差動インピーダンス (マイクロストリップ モデルとストリップライン モデルの両方)、および誘電体の高さ、誘電率、トレースの厚さなどのその他のパラメータを計算するのに役立ちます。 このツールは、さまざまな PCB 材料の誘電率値のガイドも提供します。

また、インピーダンス計算についてもお問い合わせください。

インピーダンス制御 PCB に関するよくある質問

  • 1. インピーダンスとは何ですか?

    オーム (記号 Ω) で測定されるインピーダンスは、抵抗とは多少異なります。 インピーダンスは交流特性、抵抗は直流特性です。 信号周波数が増加するにつれてインピーダンスは必須となり、通常、XNUMX MHz または XNUMX MHz 以上の信号成分の PCB トレースでは重要になります。

  • 2. インピーダンス制御はどのように機能しますか?

  • 3. 3 種類のインピーダンスとは何ですか?

  • 4. 回路においてインピーダンスが重要なのはなぜですか?

  • 5. インピーダンスが高い方が良いのはなぜですか?

  • 6. PCB レイアウトで 50 オームのインピーダンスが使用されるのはなぜですか?

  • 7. PCB の特性インピーダンスとは何ですか?

  • 8. PCB のインピーダンスに影響を与えるものは何ですか?

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