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PCB技術

PCB技術 - 基板インピーダンス整合

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PCB技術 - 基板インピーダンス整合

基板インピーダンス整合
2023-03-30
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Author:ipcb      文章を分かち合う

基板インピーダンス整合は多層基板の設計において、我々はしばしば無線周波数、アンテナなどの各種高周波信号に遭遇してインピーダンス制御を行い、基板の安定性と各指標試験の通過率を保証します

 

インピーダンス整合サービス

 

インピーダンス整合

 

直流電力(DC)の抵抗を区別するために、交流電力が遭遇する抵抗をインピーダンス(Z 0)と呼び、抵抗(R)、インピーダンス(XC)およびインピーダンス(XL)を含みます。

 

基板特性インピーダンスは「特性インピーダンス」とも呼ばれます。基板高周波信号または電磁波が伝送信号線(すなわち我々が製造した基板銅線)の中である基準層(すなわちシールド層、投影層または基準層)に対して一定の周波数で抵抗することを指し、伝播過程における特性インピーダンスと呼ばれる。それは実際には抵抗、インダクタンス、容量などのベクトルの総和です。

 

基板中の導体には各種の信号の伝達があり、その伝達速度を高めるためにはその周波数を高めなければなりません。線路自体がエッチング、積層厚さ、配線幅などの異なる要素により、インピーダンス価値が変化し、信号を歪ませます。したがって、高速基板上の導体では、そのインピーダンス値はある範囲内に制御され、インピーダンス整合と呼ばれます。

 

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図1 インピーダンス

 

基板特性インピーダンスを制御する意義

 

基板は電子製品において電流伝導の役割を果たすだけでなく、信号伝送の役割も果たします。

 

電子製品の高周波高速基板は基板が提供する回路性能が信号が伝送過程で反射しないことを保証しなければならず、信号が完全に歪まないことを維持しなければなりません。

 

基板特性インピーダンスは信号完全性問題を解決する核心です。

 

コンピュータ、通信スイッチなどの電子機器を操作する場合、ドライバからの信号は基板信号線を通って受信機に到達しなければなりません。信号完全性を保証するために、基板信号線の特徴的なインピーダンス(Z0)は、頭尾要素の電子インピーダンスと一致しなければなりません。

 

伝送路の立ち上がり時間が1/3を超えると信号が反射するため、基板特性インピーダンスを考慮しなければなりません。

 

特性インピーダンスに影響する因子

 

基板の誘電率は基板特性インピーダンス(ER)に反比例する。

 

基板回路層と地表面(または外層)との誘電体厚は特性インピーダンス値(H)に比例する。

 

基板インピーダンス線の底幅(下W1)。線面(上W 2)の幅、特性インピーダンスに反比例する。

 

基板銅厚は基板特性インピーダンス(T)に反比例する

 

基板隣接線路間の距離は特性インピーダンス値(差分インピーダンス)(s)に比例する

 

基板基板のソルダーレジスト層の厚さはインピーダンス値(c)に反比例する。

 

基板インピーダンス整合に影響するプロセス因子

 

エッチングにより、銅の厚さが2 ozを超えると、基板のインピーダンスは制御できません。

 

設計に銅線層ブランクはなく、生産時に硬化シートを充填する必要があります。インピーダンスを計算する際には、板材供給業者が提供する媒体の厚さを直接置換することはできず、硬化シートが充填された空白領域の厚さを差し引く必要があります。私たち自身が計算したインピーダンスがメーカーの結果と一致しない主な原因の一つです。

 

では、設計において基板インピーダンスマッチングをどのように制御するのでしょうか。

 

1、経験値で前に作ったインピーダンス線、例えば基板の線幅と板厚を記録し、次の使用時にそのまま使用します。

 

2、まず通常の設計に従って、基板の中でインピーダンスの回路をハイライトして、それから基板工場にスクリーンショットします。もし基板工場が制御するならば、基板工場は私たちが必要とする基板インピーダンスに基づいてデータを修正して、例えば基板線幅と線距離を調整して、必要なインピーダンスを達成します。

 

3、設計の初めは基板の積層パラメータと基板メーカーが提供した関連データ(基板板、誘電率、緑油、PP厚さなど)に基づいて、私たちはsi 9000ソフトウェアを用いてインピーダンスを計算し、それから計算したパラメータを用いてインピーダンス線を追跡し、最終的に基板データを得て、同時に基板工場は基板工場を必要として基板のインピーダンスを制御します。このようにするメリットは、一般的な基板工場では私たちのデータを動かすことができず、小さな調整でもあります。

 

上から分かるように、1点目と2点目は安全ではありません。1点目では、基板のスタックパラメータを変更すると、基板のインピーダンス整合も変わります。連続申し込み当日に間違いがないか。2点目は基板プラント制御のスクリーンショットが必要であればよい。しかし、基板工場のエンジニアは、基板インピーダンスのマッチングができないとよく電話をかけてきます。原因はあなたが設計した基板線幅線距離の差が大きすぎて、基板には線幅線距離を広げるのに十分な空間がありません。明らかに、第3の方案は最も安全で、基板工場は基板のインピーダンス整合を制御することができません。

 

インピーダンス計算

図2 インピーダンス計算

 

基板インピーダンス計算


インピーダンス整合の計算は煩雑ですが、計算効率を高めるためにいくつかの経験値をまとめることができます。一般的に使用されるFR450ohmマイクロストリップラインの場合、線幅は一般的に媒体厚さの2倍に等しい。50 ohm帯線については、線幅は2つの平面間の媒体の総厚さの半分と等しい。これにより、線幅範囲をすばやくロックすることができます。計算された線幅はこの値より小さいことに注意してください。

 

計算効率を高めるだけでなく、計算精度を高める必要があります。自分で計算した基板インピーダンスが基板工場と一致しないことがよくありますか。関係ないと言う人もいるだろう。基板工場に直接調整させる。しかし、基板インピーダンス制御を緩和するために基板工場が調整できないことはありませんか?製品をしっかりと作るか、すべて自分でコントロールしたほうがいい。

 

電圧、電流が伝送路を伝播すると、特性インピーダンスの不一致がいわゆる信号反射現象などを引き起こす。信号完全性の分野では、反射、クロストーク、電源平面切断などの問題はインピーダンス不連続問題に分類することができ、この整合の重要性はここで示している。

 

線上幅規則設定でインピーダンス線の概念に言及したことがありますが、インピーダンス線とは何でしょうか。私たちはどのように設計中の信号の引き廻し線の幅と間隔を知っていますか?これはインピーダンスの計算に関連しています。

 

1、インピーダンス整合計算の必要条件

 

インピーダンス計算の必要条件は、板厚、層数信号層数、電源層数、板材、表面プロセス、インピーダンス値、インピーダンス公差、銅厚です。

 

2、インピーダンスに影響する要素

 

インピーダンスに影響する要素としては、誘電体厚、誘電率、銅厚、線幅、線間距離、抵抗溶接厚があります。

 

3、一般的なインピーダンス整合モデル

 

一般的にPolar SI 9000インピーダンス整合計算ツールを用いてインピーダンス計算を行う。計算の前に一般的なインピーダンス整合モデルを認識する必要がある。一般的なインピーダンス整合モデルには、特性インピーダンスモデル、差分インピーダンスモデル、共平面性インピーダンスモデルがある。インピーダンスモデルは次のように細分化されている。

 

*外層特性インピーダンスモデル

 

*内層特性インピーダンスモデル

 

*外層差分インピーダンスモデル

 

*内層差分インピーダンスモデル

 

*共平面性インピーダンスモデル

 

*外層共面特性インピーダンスモデル

 

*内層共面特性インピーダンスモデル

 

*外層共面差分インピーダンスモデル

 

*内層共面差分インピーダンスモデル

 

基板のインピーダンスに関する知識をまとめると、次のようになります。

 

1、インピーダンスの作用は信号伝送の完全性を保証するためで、信号がA点からB点に完全に伝送でき、変形歪みがないことを確保する。

 

2、インピーダンスマッチングは主に高速信号に対する要求である。

 

3、異なる信号インピーダンスの整合値が異なり、基板設計エンジニアが方案と結合して確認を要求する。

 

4、インピーダンス整合値は基板の非常に多い要素に影響される。

 

5、インピーダンス整合値は専門のインピーダンス整合計算ソフトウェアを通じて、インピーダンスタイプ、線幅、線距離、板材、積層、板厚、媒体などの要素を結合して総合計算を行う。

 

6基板メーカーはインピーダンステスタなどの設備を通じて最終インピーダンス値と計算したインピーダンス整合理論値が一致するかどうかをテストする。

 

インピーダンス計算とインピーダンス積層の提案を無料で提供します。もし何か質問があったら、ご連絡ください。