高周波PCB設計について学びたいと思い、ここに来ました。このガイドでは、高周波PCB設計に影響を与える様々な要因について詳しく説明します。 高周波PCBさらに、このタイプのPCBが抱える様々な課題と解決策についても解説します。つまり、この包括的なガイドには、高周波PCB設計に関して知っておくべきすべての情報が網羅されています。
高周波PCBは、電子レンジなどの様々な用途で幅広く使用されているPCBの一種です。さあ、この技術の驚くべき様々な側面を詳しく見ていきましょう。
高周波PCB
PCBという言葉は皆さんもよくご存知でしょう。もしご存知ないなら、これは基本的に プリント回路基板PCBは、回路基板上のさまざまな部品を電子的に接続するために、導電性のトラックとパスを使用します。PCBの主材料である銅は、基板上の導電パスを形成します。
さらに、信号通信は様々な電子プロジェクトにおいて重要な役割を果たします。例えば、Wi-Fiや衛星システムが関わるプロジェクトでは、信号通信は極めて重要です。そのため、2つ以上の物体間で信号通信が必要な場合は、高周波ボードが使用されます。
高周波PCBは、信号伝送に使用される回路基板の一種です。例えば、企業はマイクロ波、モバイル、無線周波数、高速設計アプリケーションでこれを使用しています。
高周波PCB設計に影響を与える要因
高周波PCB設計に大きな影響を与える重要な要素がいくつかあります。これらの基板には、様々な用途における熱伝達を維持する必要があるため、製造が困難な高周波積層板が採用されています。
回路基板は高周波を実現するために特殊な材料を使用しています。そのため、高周波基板の特性は信号全体の性能に影響を与えます。さらに、わずかな変化でも 材料のER値 ボードのインピーダンスに影響を及ぼす可能性があります。
何よりも、 誘電体材料 高周波PCB設計にも影響を与えます。多くのメーカーはロジャース社の誘電体材料を好んでいます。この材料は安価で、DK値とDF値も低くなっています。さらに、試作や製造に適しているようです。さらに、信号損失も低減します。
一方、一部のメーカーは テフロンメーカーは高周波基板の製造にこれを使用しています。また、基本的に5GHzの周波数帯で動作します。さらに、 FR4 はRFアプリケーションでよく使用されるもう一つの材料です。1GHz～10GHzの周波数を必要とするアプリケーションではFR4が使用されます。しかし、FR4ベースの製品には独自の制限と欠点があります。
したがって、DF、DK、吸水率の観点から、テフロンが最適な選択肢です。ただし、FR4よりも高価です。プロジェクトで10GHzを超える周波数が必要な場合は、テフロンが最適です。
高周波PCBの一般仕様
ニーズに合わせて高周波を実現するために、様々な特殊材料を使用できます。さらに、異なる材料のEr値の変化は、基板のインピーダンスに大きな影響を与える可能性があります。PCBには様々な周波数のものがあります。そのため、典型的な周波数範囲は500MHzから2GHzです。
ただし、高周波 PCB の一般的な仕様について説明しましょう。
- 材料： RO4003C、Ro3003、RT5880、Ro3010
- ボードサイズ： 最小 6mm x 6 mm または最大 457 mm x 610 mm
- PP： ロジャース 4450F、国内線-25FR、国内線-6700
- 板厚： 4 mmから5.0 mm
- 銅の重量: 5オンスから2.0オンス
- はんだマスク面: ファイルによると
- はんだマスクの色: 緑、青、赤、白、黄色
- 最小トラッキングまたは間隔: 3万/3万
- シルクスクリーン面: ファイルによると
- シルクスクリーンの色： 黒、白、黄色
- 表面仕上げ： 無電解ニッケル/置換金、置換銀、置換スズ –RoHS
- インピーダンス許容範囲: プラスマイナス10%
- 最小掘削穴径: 6万
- 最小環状リング: 4千
最高品質の高周波PCBをお探しなら、MOKO Technologyが最適です。これらの回路基板はお客様のニーズに合わせてカスタマイズ可能です。ご相談は、MOKO Technologyの専門チームまでお気軽にお問い合わせください。
最適な高周波 PCB を識別するにはどうすればよいでしょうか?
高周波PCBの識別はそれほど難しくありません。一般的な仕様とPCBに使用されている材料を見れば、高周波PCBを識別できます。もし詳しくない場合は、信頼できる会社（例えば、 MOKOテクノロジー.
高周波PCBの設計と製造に関するさまざまな役立つヒント
高周波回路はレイアウト密度と集積度が高くなっています。そのため、より合理的で科学的な回路基板を設計・製造する方法を知ることが非常に重要です。最も役立つヒントをいくつか見ていきましょう。
- 高周波回路の異なる層間のピンの代替リードを少なくすることが望ましいです。
- ピン間のリード線を短くする必要があります。
- 高周波電子機器のピン間の曲がりを少なくすることが重要です。
- 配線中にループが発生しないようにしてください。
- 信号インピーダンスの整合性が良好であることを確認してください。
- さらに、集積回路ブロックの電源ピンの高周波デカップリング容量を増やす必要があります。
高周波PCB設計の課題とその対処法
製造プロセスでは、さまざまな課題に直面する可能性があります。以下に、よくある課題の概要を示します。
スケーリング
ほとんどの回路基板製造業者は、アートワークのスケーリングの概念をよく知っています。FR4を製造する際の積層工程で、内部層の質量がいくらか減少するため、 多層PCBそのため、この損失を見越して、回路を既知のパーセンテージでスケールアップすることが重要です。これにより、積層サイクルの完了後、層は設計どおりの寸法に戻ります。
さらに、ラミネート材はFR4よりも柔らかいため、挙動が多少異なります。しかし、材料がどのような挙動を示すかを把握するという考え方はほぼ同じです。つまり、材料の種類ごとに個別のスケール係数を設定する必要があります。さらに、同じ種類であっても、厚さごとに個別のスケールを作成する必要があります。
そうしないと、層間またはドリルとパッド間の位置合わせが損なわれる可能性があります。製造業者は、ラミネートメーカーが推奨するベースラインスケーリングを社内の統計プロセスと組み合わせて使用する必要があります。そうすることで、特殊な製造環境において、時間の経過とともに一貫性が保たれます。
表面処理
多層基板の表面処理は、層間の確実な接合を得るために複雑です。特にテフロン系基板は、処理が強力すぎると変形する可能性があります。そのため、大きな変形は位置合わせ不良につながる可能性があります。さらに、変形が顕著な場合は、PCBが機能しないスクラップになってしまう可能性があります。
バリ取りは、実際には基板を研磨してしまう可能性があります。これは、多層構造の接着に影響を与える可能性があります。これは、一部の材料に純粋なテフロンが含まれているためです。そのため、この製品は非粘着性で知られています。この材料を交換すると、コストがかかり、納期も長引く可能性があります。このような結果を避ける唯一の方法は、この手順を慎重に行うことです。そのため、この手順は必ず正しく実行してください。
穴の準備
銅めっきを施す前に、表面の凹凸を取り除く必要があります。さらに、異物やエポキシ樹脂の汚れも取り除く必要があります。そうすることで、めっきが穴壁に密着します。セラミックやPTFE/テフロンなどの高周波材料の場合は、穴あけ処理に異なる方法が必要です。
この工程では、基板へのスミアリングを防ぐために、ドリルマシンの各種パラメータを調整するようにしてください。ドリル加工後の穴あけ処理では、プラズマサイクルで通常の基板から様々なガスが使用されます。めっき前に穴あけ処理を怠ると、接続不良が発生し、時間の経過とともに故障につながります。そのため、長期的な信頼性を確保するには、きれいな穴あけ加工を行うことが重要です。
熱膨張率
CTEは長期的な信頼性にとってもう一つの重要な要素です。CTEは熱膨張係数の略で、メーカーは様々な材料の膨張量を測定するために使用します。熱応力を受けると、3軸方向のいずれの方向でも膨張する可能性があります。CTEが低いほど、銅の繰り返し曲げによってめっき穴が破損する可能性が低くなります。
さらに、ハイブリッド多層PCB構造において高周波材料とFR4を組み合わせる場合、CTE（熱膨張係数）は複雑になる可能性があります。これは、一方の材料のCTEがもう一方の材料と一致する必要があるためです。一致しないと、各層で異なる膨張率が生じ、問題が発生する可能性があります。
層に加えて、ビアについても同様です。そのため、ビアを塞ぐ材料は、積層内の他の材料とも整合させる必要があります。高周波PCB設計を行う前に、この重要な要素を考慮する必要があります。
機械加工
加工中にFR4ラミネートと非常によく似た挙動を示すRF材料がいくつかあります。そのため、基本的な違いを理解することが非常に重要です。例えば、セラミック含浸タイプは、ドリルビットで穴あけ加工する際に非常に硬くなることがあります。そのため、最大ヒット数を減らすことが非常に重要です。さらに、スピンドルの送り量と回転数の設定をカスタマイズする必要があります。
ファイバーは穴壁の内側にも残る可能性があり、除去が非常に困難になる場合があります。そのため、ファイバーの発生を最小限に抑えるように掘削パラメータを調整するようにしてください。
