PCB技術 - PCBインピーダンスの計算方法

高速PCB設計プロセスでは、PCB スタック設計とPCBインピーダンス計算が最初のステップです。PCBインピーダンスの 計算方法は非常に成熟しているため、異なるPCBソフトウェアの計算の違いは非常に小さいです。このipcberは、例としてsi9000を使用します。

PCBインピーダンスの計算は比較的面倒ですが、計算効率を向上させるためにいくつかの経験値を合計することができます。一般的に使用されるFR4、50オームPCBマイクロストリップラインの場合、ライン幅は通常、中程度の厚さの2倍に等しくなります。50オームのストリップラインの線幅は、2つの平面間の媒体の合計厚さの半分に等しく、PCB線幅の範囲をすばやくロックするのに役立ちます。計算されたPCB線幅は、通常、この値よりも小さいことに注意してください。

計算効率の向上に加えて、PCBコンピューティングも向上させる必要があります。自分で計算したPCBインピーダンスとPCBファクトリーの間に矛盾が頻繁に発生しますか？これはそれとは何の関係もないと言う人もいます。PCBファクトリに直接調整させてください。しかし、PCBファクトリーが調整できないことはありますか？PCBインピーダンス制御を緩和させますか？製品またはすべてを自分で管理して良い仕事をする方が良いです。

スタックPCBインピーダンス計算を設計する際の参考として、次の点を示します。

1. PCBの線幅は、細いよりも広い方が望ましいです。どういう意味ですか？PCBの製造工程には細かさの限界があり、幅にも限界がないことがわかっているからです。PCBインピーダンスを調整するためにPCBの線幅を狭くすると、コストを上げたり、PCBインピーダンスの制御を緩めたりするのが面倒になります。したがって、計算の相対幅は、ターゲットインピーダンスがわずかに低いことを意味します。たとえば、単線インピーダンスは50オームです。49オームまで計算できますが、51オームまで計算しないようにしてください。

2.一般的な傾向があります。私たちの設計では、複数のPCBインピーダンス制御ターゲットが存在する可能性があるため、PCBインピーダンス全体は100オームおよび90オームよりも大きいか小さい必要があります。

3.残留銅速度と接着剤流量が考慮されます。プリプレグの片面または両面をPCB回路でエッチングすると、プレスプロセス中に接着剤がエッチングされたギャップを埋めるため、2つの層間の接着剤の厚さが減少します。残留銅率が小さいほど、充填量が多くなり、残りが少なくなります。したがって、必要な2層プリプレグの厚さが5MILの場合は、残留銅率に応じて少し厚いプリプレグを選択してください。

4.ガラスクロスと接着剤の含有量を指定します。PCBデータシートを見たエンジニアは皆、異なるガラスクロス、半硬化ウェーハ、または異なる接着剤含有量のコアボードの誘電率が異なることを知っています。ほぼ同じ高さであっても、3.5と4の差である可能性があります。この差により、単線インピーダンスが約3オーム変化する可能性があります。さらに、グラスファイバー効果はガラスクロスウィンドウのサイズと密接に関係しています。10Gbps以上の速度の設計があり、ラミネーションに指定された材料がなく、ボード工場が1080 PCB材料の単一シートを使用している場合、シグナルインテグリティの問題が発生する可能性があります。

もちろん、残留銅率や接着剤の流れの計算は不正確であり、新素材のPCBの誘電係数は公称値と一致しない場合があり、一部のPCBガラスクロス工場では素材などを準備していないため、設計が必要になります。ラミネーションが実現できない、または納期が遅れる。どうやって？設計の最初に、プレート工場に私たちの要件とその経験に従ってスタックを設計させてください。そうすれば、理想的で実現可能なラミネーションが数ラウンド以上で得られます。

前回は、主にPCBインピーダンス制御の目的を達成するだけでなく、プロセス処理の利便性を確保し、PCBのコストを最小限に抑えるために、PCBインピーダンス計算とプロセス計画の間の「トレードオフの技術」について話しました。処理。次に、si9000を使用してPCBインピーダンスを計算する特定のプロセスについて説明します。

PCBインピーダンスの計算方法

PCBインピーダンス計算では、スタック設定が前提条件です。まず、単一のボードの特定のスタック情報を最初に設定する必要があります。以下は、一般的な8層PCBのPCBスタッキング情報です。これを例として取り上げて、PCBインピーダンス計算のいくつかの注意事項を確認してください。

PCBインピーダンスを計算する 

信号線の場合、ボード上の実装はマイクロストリップラインとストリップラインに分けることができます。この2つの違いにより、インピーダンス計算の構造に一貫性がなくなります。以下では、2つの一般的なPCBインピーダンス計算のケースについて説明します。

a。PCBマイクロストリップライン

PCBマイクロストリップラインの特徴は、グリーンオイルで覆われた参照層が1つしかないことです。以下は、シングルライン（50Ω）とディファレンシャルライン（100Ω）の特定のパラメータ設定です。

PCBインピーダンス  設計の考慮事項：

1. H1は、参照層の銅の厚さを除いた、表面層から参照層までの中程度の厚さです。

2. C1、C2、C3はグリーンオイルの厚さです。一般的にグリーンオイルの厚さは約0.5mil〜1milなので、デフォルト値のままにしておくとよいでしょう。厚さはインピーダンスにわずかな影響を与えます。これは、テキストを処理するときにシルクスクリーン印刷をインピーダンスラインにできるだけ配置しない理由でもあります。

3. T1の厚さは通常、表面の銅とメッキの厚さであり、1.8milは0.5オンスとメッキの結果です。

4.一般に、W1はボード上の線の幅です。処理されたラインは台形であるため、W2

b。ストリップライン

ストリップラインは、2つの基準面の間にあるワイヤです。以下は、シングルライン（50Ω）とディファレンシャルライン（100Ω）の特定のパラメータ設定です。

注意が必要な事項：

1. H1は導体と参照層の間のコアの厚さ、H2は導体と参照層の間のPPの厚さです（PPの流れを考慮）。図1に示すように、インピーダンスラインがart03層にある場合、H1はgnd02とart03の間の誘電体の厚さ、H2はgnd04とart03の間の誘電体の厚さ+銅の厚さです。

2. ER1とER2の誘電率が異なる場合は、対応する誘電率を入力できます。

3. T1の厚さは、通常、内層の銅の厚さです。ベニヤがHDIボードの場合、内層が電気めっきされているかどうかに注意する必要があります。

上記はPCBインピーダンスラインの一般的な計算です。ただし、基板が厚く、層が少ない  ため、上記の方法ではPCBインピーダンスラインの特定のパラメータを計算できません。このとき、次の図に示すように、PCBのコプレーナインピーダンスを考慮する必要があります。

注意が必要な事項：

1. H1は、導体とニアリファレンス層の間の媒体の厚さです。

2. G1とG2は、随伴作用素の幅です。一般的に、大きいほど良いです。

3. D1は、隣接する地面までの距離です。

質問：基本的なPCBインピーダンスの計算を理解した後  、単一のボード上の信号線のPCBインピーダンスに関連する要因は何ですか？また、それらの関係（比例または逆）は何ですか？