1、1オンスの銅厚4層インピーダンスボードとは何ですか
「1オンスの銅厚」の意味：「オンス」は英語のオンスの略称です。 PCB 分野では、1 オンスの銅の厚さは、面積 1 平方フィートあたり 1 オンスの銅箔の重量を指します。換算すると、1オンスの銅の厚さは約0.035mmであることがわかります。この銅箔の厚さは、良好な導電性を確保するだけでなく、一定の機械的強度と電流容量も備えているため、PCB設計で一般的に使用される銅の厚さの仕様となります。回路では、幅の広い高速道路で車両がよりスムーズに通過できるようになり、渋滞とエネルギー消費が軽減されるのと同じように、銅層を厚くすると配線抵抗が減少し、電流伝送時の電力損失を最小限に抑えることができます。たとえば、高い電流容量が必要な一部の電源回路部品では、1オンスの銅線の太い線が大電流の伝送ニーズに適切に対応し、過剰な電流による線の過熱や焼損を回避できます。
「4 層」構造の分析: 4 層インピーダンス ボードには、通常、上層、下層、電源層、およびグランド層を含む 4 つの導電層があります。最上層と最下層は主に部品の配置や表面実装に使用され、電子機器を外部に接続するための「窓」として機能します。チップ、抵抗、コンデンサなどのさまざまな電子部品は、この 2 つの層にはんだ付けされます。電力層は、都市の電力供給ネットワークと同様に、回路システム全体に安定した電力供給を提供し、すべてのエリアに十分な電力を確保する責任があります。地層は固体アースのようにシールドおよび基準電位として機能し、回路内の信号に安定した基準を提供し、電磁干渉を軽減し、信号伝送の安定性を確保します。これら 4 つのフロアは、異なるフロアにあるエレベーターを接続するようなビアを介して電気的に接続されており、信号と電流が各フロア間を自由に行き来できるようになり、完全な回路システムが構築されます。
「インピーダンス」の重要な意味: インピーダンスは、AC 信号に対する回路の妨害効果を指し、インピーダンスのマッチングは高周波信号の伝送にとって重要です。- 4 層インピーダンス基板では、回路幅、銅の厚さ、誘電体層の厚さ、誘電率などのパラメータを正確に制御することで、50 Ω や 75 Ω などの特定のインピーダンス値が達成されます。信号源の出力インピーダンスが伝送線路の特性インピーダンスおよび負荷インピーダンスと一致すると、信号は反射せずに伝送線路上を伝播できるため、信号の完全性が確保され、信号の歪みや減衰などの問題が回避されます。これは、音が異なる材質のパイプを通って伝播するようなものです。パイプのサイズと材質が適切でない場合、音はエコーや減衰を生じますが、適切なパイプ (つまり、インピーダンスが整合した伝送線路) を使用すると、目的地に損傷を与えることなく、音を明瞭に伝播させることができます。
２、製造工程のポイント
材料の選択:
基板: 通常、基板材料として FR-4 が使用されます。 FR-4 は、優れた電気絶縁性能、機械的特性、寸法安定性を備えており、一定の温度変化にも耐えることができるため、ほとんどの電子機器の使用環境に適しています。高周波アプリケーションのシナリオでは、信号伝送損失をさらに低減し、インピーダンス制御精度を向上させるために、ロジャース材料などの低誘電率と低誘電損失を備えた特殊な材料も使用されます。
銅箔: 1オンスの銅の厚さの要件に対して、通常、製造プロセス中に積層するために適切な厚さの銅箔が選択されます。たとえば、最初に 1/3 オンスまたは 1/2 オンスの銅箔を使用し、その後の電気めっきプロセスを通じて銅層の厚さを増やして、最終的な 1 オンスの銅厚標準を達成することができます。これにより、エッチングプロセス中のワイヤ幅の正確な制御が保証されると同時に、表面銅の厚さの要件も満たされ、回路の導電性と信頼性が確保されます。
ライン生産プロセス:
高精度の回路形成: インピーダンス制御の高精度要件を満たすために、高度なレーザー ダイレクト イメージング技術が採用されています。{0}この技術により、線幅精度±0.01mm以内、ラインエッジラフネス1μm以下という極細線の作製が可能となります。 50Ω特性インピーダンス回路の作製を例に挙げると、回路幅、間隔、基準層からの距離などのパラメータを精密に制御することで、インピーダンス精度を±5%以内に制御することで、信号伝送時のインピーダンス過渡現象を大幅に低減し、信号反射や定在波比を低減し、効率的な信号伝送を実現します。
マイクロビア加工: 4 層基板では、層間の信号接続を実現するために多数のビアホールを加工する必要があります。 1オンスの銅の厚さの4層インピーダンスプレートの場合、マイクロビアを作成するためにレーザー穴あけ技術がよく使用されます。これらのビアの直径は通常 0.1 mm 未満で、壁は滑らかでバリがなく、ビアでの信号の反射損失を効果的に低減します。スルーホール電気めっきでは、高度に分散された銅めっきプロセスを採用し、穴壁上の銅層の厚さを均一にし、偏差を10%以下に制御することで、層間接続の良好な導電性と機械的強度を確保し、ビアの故障による信号伝送の中断を回避します。
表面処理プロセス:
無電解ニッケル金メッキなどの一般的な表面処理方法は、RF インターフェイスやミリ波 PCB のデバイス パッドなどの重要な領域で広く使用されています。厚さ 1 オンスの銅の 4 層インピーダンス基板の場合、金層の厚さは一般に 0.1 μm 以上、ニッケル層の厚さは 5 μm 以上に制御されます。この処理方法は、はんだ接合部の信頼性を確保するだけでなく、界面での接触抵抗を効果的に低減し、RF コネクタと PCB はんだ接合部の間のインピーダンス変化を最小限に抑え、界面での信号の反射損失を確実に -20dB 未満にし、信号伝送の安定性を向上させます。
3、パフォーマンス上の利点
優れた電気的性能: 1オンスの銅の厚さにより回路の抵抗が低減され、信号伝送中の電力損失が効果的に低減され、回路効率が向上します。たとえば、通信機器の信号伝送ラインでは、低抵抗ラインによって信号の減衰が軽減され、長距離伝送後も信号が十分な強度と品質を維持できるようになります。-。同時に、4 層構造と正確なインピーダンス制御の組み合わせにより、高周波信号の安定した伝送チャネルを提供し、信号の反射と干渉を軽減します。- 5G 通信基地局の信号処理モジュールでは、高周波ミリ波信号の正確な伝送を保証し、高速かつ大容量のデータ伝送に対する 5G ネットワークの要件を満たします。{{8}{10}{11}}
強力な機械的特性: FR-4 基板と 1 オンスの銅厚の組み合わせにより、PCB に一定の機械的強度が与えられ、ある程度の外部衝撃や振動に耐えることができます。カーエレクトロニクスの分野では、車両は走行中にさまざまな衝撃や振動にさらされます。 1オンスの銅厚4層インピーダンスボードは、エンジンコントロールユニットなどの電子機器やカーエンターテインメントシステムに使用でき、複雑な機械環境でも安定した動作を保証し、機械的ストレスによって引き起こされる回路障害を軽減します。
優れた放熱性能：電子機器の動作中は部品が発熱するため、良好な放熱性能が機器の安定動作の鍵となります。 1オンスの厚さの銅線は効果的な放熱チャネルとして機能し、熱を素早く放散します。同時に、4 層基板の構造設計により、電源層とグランド層に広い面積の銅スキンを設定して放熱面積を増やし、外部放熱デバイスと連携してパワーデバイスから発生する熱をタイムリーに放散するなど、放熱経路を合理的に配置することができ、長期の高負荷動作下でも機器の温度を適切な範囲内に維持し、機器の耐用年数を延ばします。-
4、応用分野
通信分野では、5G基地局やルーター、スイッチなどの通信機器に広く使われています。 5G 基地局の信号トランシーバー モジュールは、高周波数および高速信号を処理する必要があります。- 1オンスの銅厚4層インピーダンスボードは、信号の完全性と安定性に対する厳しい要件を満たし、基地局と端末デバイス間の高速かつ正確なデータ伝送を保証します。ホーム ネットワークやエンタープライズ ネットワークで使用されるルーターやスイッチも、この基板を利用して効率的なデータ転送と信号処理を実現し、ユーザーに安定した高速ネットワーク接続を提供します。-
コンピュータ サイエンスの分野では、コンピュータ システムのコア コンポーネントとしてのコンピュータのマザーボードは、1 オンスの銅厚の 4 層インピーダンス ボードを使用して、CPU、メモリ、グラフィックス カードなどの高性能コンポーネントに安定した電源と高速データ伝送チャネルを提供します。-サーバーのマザーボードでは、このタイプの PCB ボードは、マルチコア プロセッサ、大量のメモリ、高速ストレージ デバイス間の共同作業をサポートし、大規模なデータ処理とストレージに対するデータセンターのニーズを満たし、サーバーの効率的な運用を確保するために特に必要です。-
自動車エレクトロニクスの分野: インテリジェント自動車や電気自動車の発展に伴い、自動車エレクトロニクス システムはますます複雑になっています。 1オンスの銅厚4層インピーダンスプレートは、自動車の自動運転システム、車両情報エンターテインメントシステム、バッテリー管理システムなどで重要な役割を果たしています。自動運転システムでは、各種センサーからの大量のデータを高速に処理する必要があります。この PCB はデータ伝送の適時性と正確性を保証し、車両の安全な運転を保証します。車載インフォテインメント システムでは、オーディオやビデオなどのマルチメディア信号の安定した伝送を実現し、ユーザーの運転体験を向上させる役割を担っています。
医療機器の分野では、磁気共鳴画像法やコンピュータ断層撮影などのハイエンド医療機器では、電子機器の非常に高い性能と信頼性が求められます。{0}厚さ 1 オンスの銅製 4 層インピーダンス ボードは、優れた電気的性能と安定性を備えており、医療機器の高精度信号処理と伝送要件を満たすことができます。{4}}たとえば、MRI 装置では、RF 信号の制御と送信に使用され、画像の鮮明さと精度を確保し、医師に信頼できる診断証拠を提供します。