多層プリント基板は、回路の集積度を効果的に向上させ、信号伝送を最適化できるため、電子機器で広く使用されています。多層プリント基板をカスタマイズする場合、カスタマイズされた多層プリント基板が期待される性能基準を確実に満たすように、設計計画、材料の選択、製造プロセスなど、多くの予防措置を真剣に講じる必要があります。-次に、多層プリント基板をカスタマイズする際の注意事項について詳しく説明します。-
多層PCBのカスタマイズ
1、デザイン企画
(1) 回路の機能要件を明確にする
カスタマイズの前に、回路機能の包括的な検討が必要です。さまざまな機能モジュールの回路レイアウトと信号ルーティングは異なります。たとえば、高速信号回路の場合、信号の完全性の問題を考慮することが重要であり、信号伝送の遅延と損失を減らすために配線はできる限り短く真っ直ぐにする必要があります。コンピュータのマザーボードの CPU データ伝送ラインと同様、高速信号回路として、直角配線や信号反射を避けるために、設計時にライン配線を慎重に計画する必要があります。アナログ信号回路の場合は、干渉防止設計にさらに注意を払う必要があり、相互干渉を減らすためにデジタル信号回路から合理的に分離する必要があります。
(2) 合理的な階数計画
レイヤーが多ければ多いほど良いです。回路の複雑さ、信号の種類、コストなどを考慮して総合的に検討する必要があります。層が多すぎると、製造コストが増加するだけでなく、層間の位置合わせが困難になるため、ショートや断線などの問題が発生する可能性があります。たとえば、スマート ブレスレットの回路基板など、一部の単純な小型電子製品の場合、使用する層が多すぎるとコストが大幅に増加し、製造プロセスでエラーが発生するリスクが増加する可能性があります。一般的に、回路規模が小さく、信号が比較的単純な場合は、4-6 層で十分な場合があります。ハイエンド サーバー マザーボードなどの複雑な高性能電子製品の場合、10 層以上が必要になる場合があります。{6}}
(3) 信号層と電源層の配置計画
信号層と電源層の分布は、信号の完全性と電源の安定性に大きな影響を与えます。通常、信号層は、良好な基準面を提供して信号干渉を低減するために、電源層または地質層に隣接する必要があります。中間層に電力層と地質層を設定し、その外側に信号層を配置することができます。同時に、信号伝送中の電磁干渉を軽減するために、高速信号層が地層に近接している必要があることに注意することが重要です。たとえば、携帯電話のマザーボードを設計する場合、高速 RF 信号層をグランド層にしっかりと接着すると、信号の歪みが効果的に低減され、電話の通信品質が向上します。-
2、材料の選択
(1) 基板の選択
基板の性能は、PCB の電気的、機械的、耐熱性の特性に直接関係します。一般的な基板には FR-4、ロジャース材料などが含まれます。FR-4 はコストが低く、ほとんどの従来の電子製品に適しています。ロジャース材料は、低誘電率、低損失などの特性を備えており、5G 通信機器のプリント基板などの高周波用途のシナリオで優れた性能を発揮します。電子製品が高温環境で動作する場合は、高温でのプリント基板の安定性を確保するために高 TG 材料を選択する必要があります。たとえば、自動車のエンジン コントロール ユニットの PCB では、作業環境温度が高いため、高 TG 材料の使用が必要です。
(2) 銅箔厚さの選定
銅箔の厚さは、PCB の電流容量に影響します。大電流回路の場合は、ライン抵抗を低減し、発熱を最小限に抑えるために、より厚い銅箔を使用する必要があります。パワーモジュールの電源回路では、銅箔の厚みが不十分な場合、大電流が流れると激しい発熱により回路が焼損する可能性があります。一般的に、従来の信号線では 1 ～ 2 オンスの銅箔を使用できますが、大電流線の場合は 3 ～ 4 オンス、またはさらに厚い銅箔が必要になる場合があります。
3、配線戦略
(1) 配線の長さと幅を制御する
特に高速信号配線の場合、配線の長さはできるだけ短くする必要があります。{0}}配線が長くなると信号伝送の遅延や損失が増加します。たとえば、高速 USB インターフェースの配線では、配線が長すぎると、データ転送が不安定になり、パケットロスが発生する可能性があります。配線の幅は、そこに流れる電流に基づいて決定する必要があります。大電流ラインの場合は、電流要件を満たすために幅の広い配線を使用する必要があります。同時に、配線幅が細すぎると製造プロセス中に回路の断線などの問題が発生する可能性があるため、配線幅は PCB 製造プロセスの制限も考慮する必要があります。
(2) 90度配線は避けてください。
90 度の配線は信号の反射やインピーダンスの不連続を引き起こし、信号品質に影響を与える可能性があります。可能な限り 45 度の角度または円弧で遷移する配線方法を使用することをお勧めします。高周波回路では、この影響はより顕著になります。-たとえば、RF 回路の配線では、90 度の配線を厳密に避けることで、信号の反射を効果的に低減し、信号の伝送効率を向上させることができます。
(3) 合理的なスルーホールの設定
ビアは異なる層の回路を接続するために使用されますが、特定の寄生容量とインダクタンスをもたらす可能性があり、高速信号に悪影響を及ぼします。-したがって、高速信号線では、ビアの数を可能な限り最小限に抑える必要があります。同時に、ビアのサイズを合理的に選択する必要があります。ビアのサイズが大きすぎると、占有スペースが大きくなりすぎ、配線密度に影響を及ぼします。スルーホールのサイズが小さすぎると、穴あけが難しくなり、電気めっきプロセス中の品質を確保することが困難になる可能性があります。-
4、製造工程コミュニケーション
(1) メーカーとのプロセス要件の明確化
カスタマイズの前に、PCB メーカーと十分にコミュニケーションを取り、最小線幅と間隔、最小ビア サイズ、層間アライメント精度などのさまざまなプロセス要件を明確にする必要があります。各メーカーのプロセス能力には差があり、プロセス要件がメーカーの能力を超える場合、製品の品質に問題が発生したり、製造できなくなる可能性があります。たとえば、メーカーによっては最小線幅と最小間隔 0.15 mm しか達成できない場合があります。設計要件が0.1mmでは生産ニーズに応えられません。
(2) 製造工程とサイクルを理解する
プリント基板の製造プロセスとサイクルを理解することは、製品開発の進捗を効率的にスケジュールするのに役立ちます。製造工程には内層作製、ラミネート、穴あけ、電気めっき、外層作製、表面処理などがあり、それぞれにある程度の時間を要します。たとえば、4- 層 PCB の一般的な製造サイクルは 3- 5 日ですが、多層高精度 PCB の製造サイクルは 7～10 日、あるいはそれ以上かかる場合があります。カスタマイズする場合は、製品の発売時期などを考慮して、事前に製造時期を計画する必要があります。
(3) 品質検査基準の確認
外観検査基準、電気的性能検査基準などの品質検査基準をメーカーに確認します。一般的な検出方法には、自動光学検査、フライングニードル検査、X線検査などが含まれます。明確な検査基準を確立することで、カスタマイズされたプリント基板が品質要件を確実に満たすことができます。たとえば、一部のハイエンド電子製品のプリント基板では、層間接続の信頼性と内部欠陥がないことを確認するために X 線検査が必要です。-
5、コスト管理
(1) 設計を最適化してコストを削減する
パフォーマンス要件を満たしながら、最適化された設計によりコストを削減します。層の数を合理的に減らし、標準サイズのプリント基板を使用し、特殊なプロセス要件を最小限に抑えるなどです。例えば、回路レイアウトを最適化して、当初8層必要だった設計を6層に減らすことができれば、製造コストを大幅に削減できます。
(2) 適切な製造プロセスの選択
製造プロセスが異なればコストも異なり、製品の要件に応じて適切なプロセスを選択する必要があります。たとえば、表面処理プロセスでは、錫の溶射のコストは比較的低くなりますが、金の蒸着のコストは比較的高くなります。製品の溶接信頼性に対する高い要件があり、コストが許せば、浸漬金プロセスを選択できます。コストが重視され、溶接の信頼性要件が特に高くない場合は、スズ溶射プロセスの方が適している可能性があります。
(3) 一括調達により材料費を削減
カスタマイズ数量が多い場合は、材料コストを削減するために材料サプライヤーと交渉して一括調達することができます。同時に、大量生産のために PCB メーカーと価格の割引交渉を行うことで、効果的にコストを削減できます。例えば、基板と銅箔を一度に大量に購入すると一定の割引が得られ、全体の製造コストを削減できます。