エレクトロニクスの世界では、PCBトレースは効率的な動作を確保する上で重要な役割を果たします。プリント回路基板（PCB）上のこれらの経路は、信号、電力、データの流れを円滑にし、電子部品を接続します。PCBトレースの重要性と機能を理解することは、エンジニアや設計者にとって不可欠です。適切なトレース幅、長さ、インピーダンス、そして配線は不可欠です。この包括的なガイドでは、トレース設計の原則、トレース幅の計算、より良い設計のための提案、そしてトレース修復技術について解説します。
PCB トレースとは何ですか?
PCB トレースは、電子コンポーネントを接続するプリント基板上の導電性経路です。これは通常、PCB 上の集積回路、抵抗器、コンデンサ、コネクタなどのさまざまなコンポーネント間で電気信号を伝送する銅またはその他の導電性材料の細い線です。これらのトレースは、インピーダンス、信号の完全性、電磁干渉 (EMI) の最小化などの特定の電気特性を維持しながら、信号と電力を伝送するように設計されています。 PCB トレースのレイアウトと設計は、電子デバイスの全体的なパフォーマンスと機能において重要な役割を果たします。
理解 PCBトレース厚
PCBトレースの厚さは、トレースの電流容量、放熱性、そして外的要因への耐性を決定する上で重要な役割を果たします。厚いトレースは、過熱することなくより高い電流レベルを流すことができるため、電気的故障のリスクを低減します。さらに、厚いトレースはより効率的に放熱するため、コンポーネントの信頼性を確保できます。一方、薄いトレースは、よりコンパクトな設計と微細な配線を可能にしますが、電流容量と放熱性の点で限界が生じる可能性があります。PCB設計者と製造業者は、回路の特定の要件を慎重に検討し、電流要件、スペースの制約、信号の整合性、熱に関する考慮事項などの要素のバランスを取りながら、最適なパフォーマンスと信頼性を実現するために、適切なトレースの厚さを決定します。
一般的なPCBトレースの厚さは幅広く、通常はインチまたはミリメートルで測定されます。0.008インチから0.240インチ（または0.2mmから6.0mm）まであります。具体的な例としては、0.2mm、0.4mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.3mmなどがあります。
PCB の配線幅の計算方法
通常、業界標準に基づいてトレース幅を計算するには専門の計算機を使用します。以下では、IPC2221 と IPC2152 という XNUMX つの最も一般的な標準を紹介します。
IPC 2221:
1954 年に導入された IPC 2221 コンピュータは、チャートと式 I=kΔTbAc の組み合わせを使用して、トレースを流れる電流を決定します。 k の値は、配線が可視 (0.048) であるか内部 (0.024) であるかによって異なります。デルタ T として表される温度の変化は、重要な役割を果たします。さらに、b は 0.44 で一定のままですが、A はトレースの断面積を表します。計算プロセス中に正確な結果を得るには、指定された範囲内の値を使用することが重要です。電流の範囲は 0 ～ 35 アンペアである必要があり、銅線の幅は 0.5 オンスを超えたり、3 オンスを下回ったりしてはなりません。トラック幅は0～10.16mmの範囲で選択可能です。さらに、温度は摂氏10度から100度の間で変動します。
IPC 2152:
IPC2221と比較して、IPC2152の開発期間が更新され、基板の材質や厚さなどの関連パラメータが十分に考慮されたため、計算結果はより正確になります。単純な計算式のみに頼る時代は終わり、より洗練された技術的手法が採用されるようになりました。まず、チャートを用いて初期断面積を決定します。次に、パラメータを用いて相関係数を導き出します。 PCBの厚さ続いて、調整前の断面積に係数を乗じて、調整後の断面積を算出します。
提案 の より良いです PCBトレース設計
適切なPCBトレース設計は、ボード全体のパフォーマンス、機能性、信頼性に影響を与えるため、非常に重要です。以下に設計のヒントをいくつかご紹介します。
- ルーティングオプション
配線は手動配線と自動配線に分類できます。自動配線は PCB 設計ソフトウェアに不可欠な機能ですが、設計者はこの機能だけに依存することはできません。自動配線は主に時間節約ツールとして機能するため、設計者の創造性と柔軟性を発揮するには手動配線が不可欠です。
- PCBトレースの幅の選択
PCB トレース幅の選択は、回路動作において非常に重要です。 PCB 配線の幅が静電容量を処理し、電流がスムーズに流れるのに適切であることを確認することが重要です。最小幅を正確に決定することは、熱管理と全体的なパフォーマンスに直接影響を与える回路基板の過熱を防ぐために不可欠です。
- グランドプレーンに接続する
すべての個々の PCB トレースにわたって一貫した電圧測定を保証するには、各トレースを個別のグランド ポイントではなくグランド プレーンに接続することが重要です。グランドプレーンはすべてのトラックの共通基準点として機能し、電圧と抵抗の変動を防ぎます。これを達成するには、信号伝送パスの下に固体のグランド プレーンを作成することをお勧めします。これにより、ノイズに対する耐性が強化され、インピーダンスが低減されます。さらに、電源プレーンとグランドプレーンを基板の最内層に配置することで、基板の曲げによる部品の歪みや剥離を防ぐことができます。
- 容量結合を最小限に抑える
影響を最小限に抑えるために 容量結合 隣接するトラックやグランドプレーンによって生じるノイズを軽減するため、電源とアナログ信号専用のPCBトレースを分離することをお勧めします。この分離により、グランドプレーンの上下のトラック間の不要な容量性結合を低減できます。さらに、デカップリングコンデンサの使用は、実際の回路設計において容量性結合を軽減するための効果的かつ費用対効果の高い手段です。
- 高速信号と低速信号を分離
クロストークと干渉を最小限に抑えるために、高速信号トレースを低速信号から分離してください。これは、異なる層にトレースを配線するか、絶縁バリアとしてグランドプレーンを使用することによって実現できます。
PCB トレースを修復するにはどうすればよいですか?
PCB トレースの問題を修復する方法に関する知識を獲得することも同様に重要です。電源ユニットに表示障害や異常なノイズなどの問題が発生した場合は、PCB トレースの修理が必要であることを示しています。 PCB トレース修復の詳細な手順は次のとおりです。
- まず、PCB 上の損傷したトレースを特定します。
- 近くのコンポーネントを傷つけないように注意しながら、切削工具を使用して損傷したトレースを慎重に除去します。
- 損傷した領域を銅色になるまで洗浄し、露出した領域にはんだを塗布します。
- クリーニング ペーパー タオルまたは溶剤クリーニング ペンを使用して、修復領域を掃除します。既存のトラックにフラックスを塗布し、はんだごてを使用してトラックの両方のセクションをはんだ付けしやすくします。
- 状態が良く、適切なサイズの適切な交換用ワイヤーを選択してください。
- 交換用ワイヤーの端に錫メッキを施します。
- 交換用ワイヤが適切な場合は、両端の絶縁体を取り外し、所定の位置にはんだ付けします。
- 交換用ワイヤーの一端をはんだ付けします。新しいワイヤのセクションが、PCB トレースの幅の少なくとも 2 倍だけ既存のトレースと重なるようにしてください。ワイヤをテープで固定し、重なった部分にフラックスを塗布し、ワイヤをはんだ付けして、一緒にトレースします。
- 特定のニーズや要件に応じてワイヤを柔軟に成形します。
- テープや接着剤などのツールを使用して、ワイヤを回路基板の表面にしっかりと取り付けます。
- 最後に、交換用ワイヤーのもう一方の端をはんだ付けします。
- はんだ付け後、修復プロセスを完了し、接続が正常であることを確認します。残った残留物や汚れを取り除きます。
最終的な考え
適切なPCBトレース配線は、ボードの性能、信頼性、コスト効率を確保し、 PCB設計 製造が容易になります。そのため、PCBトレースと配線設計スキルに関する基礎知識を理解することが不可欠です。PCBのリーディングメーカーであるMOKO Technologyは、回路基板に関するあらゆる知識に精通しています。PCBトレースについてご質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。 私たちに手を差し伸べる弊社の専門家が喜んでお手伝いさせていただきます。
