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インピーダンス制御PCB

電子回路'の動作速度が上がるにつれて、PCBが特性インピーダンスを制御する必要があります。 PCBメーカー多くのアプリケーション向けのインピーダンス制御PCBを製造しています。

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AC特性であり、抵抗はDC特性です。インピーダンスは、信号周波数が高くなるにつれて不可欠になり、通常、200MHzまたは300MHz以上の信号成分でのPCBトレースにとって重要になります。

制御インピーダンスとは何ですか?

高周波では、PCBトレースは単純な接続のようには動作しません。 PCBボードトレースが高周波を含む信号を伝送する場合、PCBメーカーは、ドライバーデバイスとレシーバーデバイスのインピーダンスに一致するトレースを設計することに注意を払う必要があります。トレースが長いほど、または関連する周波数が高いほど、トレースインピーダンスを制御する必要性が高くなります。インピーダンスを制御することで、信号がPCBを迂回するときに信号が劣化しないようにすることができます。 PCBメーカーは、特定のトレースまたはラミネートの寸法と間隔を変えることによってインピーダンスを制御します。

回路とPCBの特性インピーダンスを理解する

PCBトレースインピーダンスには、インピーダンスに関して調べるためのいくつかの機能があります。 50オームのPCBトレースPCBボードの設計インピーダンスの機能には、誘電体定数、長さ、幅、高さ、PCB製造の制限/許容誤差、およびトラック間の距離* 1ab5 *の他の銅の機能が含まれます。

これらは、制御されたインピーダンスPCBを製造するとき、およびそれを計算するときに調べる特性です。

なぜインピーダンス制御PCBが必要なのですか?

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が優先されます。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、電子ボード全体で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。この段階で厳密さが不足すると、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取り付けられると、制御されていないインピーダンスを分析することは困難です。コンポーネントの許容容量は、バッチによって異なります。さらに、それらの仕様は、誤動作につながる可能性のある温度変化の影響を受けます。このような場合、問題の原因が不適切なトレースインピーダンスである場合、最初はコンポーネントの交換が解決策のように思われることがあります。

これが、PCB設計の早い段階でトレース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る理由です。設計者は、コンポーネントの値の準拠を保証するために、製造元と協力して作業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

プリント回路基板の制御インピーダンスに影響を与えるいくつかの要因には、誘電体の厚さ、トレース幅、銅の厚さ、スタックに選択された材料の誘電率Er、およびはんだマスクの厚さが含まれます。

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。トレース幅が薄いほど、より多くのインピーダンスが提供されます。ボードの厚さを増やすとインピーダンスが増加し、減少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、材料全体に絶縁破壊を発生させるため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数で表されます。

銅の厚さ:高速およびRFデジタル回路のトレースインピーダンスを計算する際には、銅の厚さも考慮されます。

ソルダーマスクの厚さ:はんだマスクは、外層にRF回路を備えたPCBに影響を与える可能性があり、高周波の電気的性能を低下させる可能性があります。

誘電率:誘電率は、真空中で見られる誘電率に対する材料の誘電率の比率です。 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。誘電率が低く安定している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、予測できない方法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だけ短くし、可能な限り長さを短くする必要があります。トレース長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。

信号品質の反射と劣化を増加させるルーティングスタブと不連続性は回避する必要があります。

差動ペアルーティングの場合は、信号ペアの長さが同じ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1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圧入コネクタのピンがスタブになり、反射が発生します。バックドリルは不要な銅を取り除きます。これは、プリント回路基板のスルーホールから銅バレルの未使用部分またはスタブを除去するために使用される手法です。

ENIGではなく液浸銀を表面仕上げとして使用することを検討してください。イマージョンシルバー純粋にニッケル含有量がENIG非常に損失が大きく、表皮効果のため、高速設計にはあまり適していません。パッドの平坦度はENIGと同じくらい良好で、ENIGよりも実用的です。

平面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、パッドが取り外される場所、またはパッドがその平面に接続されるべきでない、または接続されていない平面層で銅が除去される場所です。アンチパッドのサイズが大きすぎると、平面に不要なボイドが生じることがあります。アンチパッドを少し小さくすることで、より多くの平面の連続性が可能になり、よりクリーンな信号とリターンパスが得られます。

差動インピーダンスの計算方法は?

高速のPCB設計でシグナルインテグリティを確保するには、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、PCBの制御インピーダンスがインピーダンス仕様、レイアウト、および層の蓄積に基づいて計算された後にのみ決定できます。

インピーダンス計算機はオンラインで使用できます。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について、トレース幅、シングルエンドまたは差動インピーダンス、および誘電体の高さ、誘電率、トレースの厚さなど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は、お問い合わせください。

インピーダンス制御PCBの製造能力

毎月の機能3650m²/月
4層
材料FR4、TG180
完成したボードの厚さ1.6m
最小トレース幅/スペース8 / 8mil
最小穴サイズ0.25mm
穴の厚さの最小銅1オンス
外層仕上げ銅厚3オンス
内層ベースの銅の厚さ3オンス
インピーダンス制御許容値±10%



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