2023年10月24日
PCBインピーダンスコントロールの方法
インピーダンス制御を行わないと、信号の反射や歪みが大きくなり、設計の失敗につながります。 PCIバス、PCI-Eバス、USB、イーサネット、DDRメモリー、LVDS信号など、一般的な信号はすべてインピーダンス制御が必要です。 インピーダンス制御は、最終的にはPCB設計によって実現する必要があり、PCBプロセスにも高い要件が課されます。custom pcb printing PCBメーカーとコミュニケーションをとり、EDAソフトウェアを組み合わせて使用した後、シグナルインテグリティ要件に従ってアライメントのインピーダンスを制御します。
以下の異なるタイプのアライメント・パイプを計算することで、対応するインピーダンス値を得ることができます。
マイクロストリップ線路(マイクロストリップライン)
マイクロストリップラインは、グランドプレーンと誘電体を中間に持つ帯状のワイヤで構成されています。 マイクロストリップ線路の誘電体の誘電率、線路の幅、接地面からの距離が制御可能であれば、特性インピーダンスも制御可能であり、その精度は±5%以内となる。
ストリップライン
ストリップラインは、2つの導電性プレーン間の誘電体の中央に配置された銅ストリップである。prototype PCB fabrication ストリップラインの厚みと幅、誘電体の誘電率、2つのグランドプレーン間の距離はすべて制御可能で、ラインの特性インピーダンスも制御でき、精度は10%以内となります。
多層プリント基板の構造についてですが、プリント基板のインピーダンスをうまくコントロールするためには、まずプリント基板の構造を理解する必要があります。
通常、私たちが多層PCBと呼んでいるものは、コアボードと半硬化シートが積み重なってできており、コアボードは硬く、特定の厚さ、銅シートの2つのパッケージは、PCB情報の組成の基礎となっています。 そして半硬化シートは、いわゆる浸透層を構成し、一定の初期厚さがあるものの、コアプレートを結合する役割を果たすが、プレス工程でいくつかの変化の厚さが発生します。
多層PCBの2つの最も外側の誘電体層は、両方の浸潤層であり、銅箔の別の層は、外側の銅箔として、これらの2つの層の外側に使用されます。 外層銅箔と内層銅箔のもともとの厚さ仕様は、一般に0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZは約35umまたは1.4mil)だが、一連の表面処理の後、外層銅箔の最終的な厚さは一般にほぼ1OZほど増加する。 銅クラッドの両側のコア基板である銅箔の内層は、その最終的な厚さと元の厚さの差は非常に小さいですが、エッチングの理由により、一般的に数um減少します。
多層PCBの最外層はソルダーレジストで、よく緑色の塗料と呼ばれますが、もちろん黄色や他の色でもかまいません。PCB board ソルダーレジストの厚みは、一般的に正確には判断しにくく、銅箔のある部分よりも銅箔のない部分の方がわずかに厚いのですが、銅箔の厚みが足りないため、やはり銅箔の方が目立って見え、プリント基板の表面を指で触るとそれを感じることができます。
特定の厚さのPCBを作る場合、一方では、さまざまな材料のパラメータを合理的に選択する必要があり、他方では、半硬化シートの最終的な成型厚さは、最初の厚さよりも多少小さくなります。 下記は6層PCB積層構造です：
PCBのパラメータ
異なった PCB の工場、PCB 変数は PCB の工場のある変数データを得るために PCB の工場のテクニカル サポートとのコミュニケーションによってわずかな相違を、過します。
表面層銅箔：使用することができます表面層銅箔情報厚さの3種類があります：12um、18umと35um。
コアボード：私たちの一般的に使用されるボードはIT180、標準FR-4、銅の2つのパッケージであり、オプションの仕様は、PCBメーカーに連絡して決定することができます。
半硬化シート：仕様(元の厚さ)は、7628(0.185mm)、2116(0.105mm)、1080(0.075mm)、3313(0.095mm)であり、完成したプレスの実際の厚さは、通常、約10〜15umの元の値よりも小さい。 同じ浸透層は最大3枚の半硬化シートを使用することができ、3枚の半硬化シートの厚さは同じにすることはできません、少なくとも半硬化シートだけを使用することができますが、メーカーによっては少なくとも2枚を使用する必要があります。 半硬化シートの厚さが十分でない場合は、コア基板の両面の銅箔をエッチングで除去し、半硬化シートを両面に貼り付けることで、より厚い浸漬層を実現できます。
ソルダーレジスト：銅箔の上のソルダーレジストC2の厚さは≈8-10umで、表面の銅箔がない部分のソルダーレジストC1の厚さは表面の銅の厚さによって異なり、表面の銅の厚さが45umの場合、C1は≈13-15umで、表面の銅の厚さが70umの場合、C1は≈17-18umである。
ワイヤーの断面：ワイヤーの断面は長方形だと思われがちだが、実際は台形である。 TOP層を例にとると、銅箔の厚さが1OZの場合、台形の上底端は下底端より1MIL短い。例えば、ワイヤー幅が5MILの場合、上底端は約4MIL、下底端は5MILで、上底端と下底端の差は銅の厚さに関係する。
誘電率：半硬化シートの誘電率は厚さに関係する：シートの誘電率は使用する樹脂材料に関係し、FR4シートの誘電率は4.2-4.7で、周波数が高くなると低下する。
誘電損失係数：誘電体材料は交番電界の作用により、消費される熱エネルギーにより誘電損失と呼ばれ、通常誘電損失係数tanδで表されます。 SangYi S1141の標準値は0.015です。
線幅公差：加工を保証する最小線幅と線間隔：3mil/3mil。
インピーダンス計算ツールの紹介
多層PCBの構造を理解し、必要なパラメータが揃ったら、EDAソフトウェアを使ってインピーダンスを計算することができる。 Polar SI9000は、特性インピーダンスを計算するのに適したツールであり、現在では多くのPCB工場がこのソフトウェアを使用している。
差動線路であれシングルエンド線路であれ、信号の内層の特性インピーダンスを計算する場合、Polar SI9000の計算結果とAllegroの計算結果にはわずかなギャップしかないことがわかります。 ただし、表面層信号の特性インピーダンスを計算する場合は、Surfaceモデルではなく、Coatedモデルを選択することをお勧めします。このタイプのモデルでは、ソルダーレジストの存在が考慮されるため、結果はより正確になります。 以下は、Polar SI9000を使用して、ソルダーレイヤーを考慮した表面差動ラインのインピーダンスを計算したスクリーンショットの一部です：
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