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伝送線路

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UHDI PCBにおいて、銅箔重量はシグナルインテグリティにどのような影響を与えるのでしょうか? UHDI PCBにおいて、銅箔重量はシグナルインテグリティにどのような影響を与えるのでしょうか? 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 私はこれまで、より細い線幅やより狭いクリアランスでは、なぜ銅箔重量を小さくする必要があるのかについて、動画や記事で説明してきました。主な理由は、ベースとなる銅箔の厚みが銅配線幅に近くなると、メーカーは2 mil/50ミクロンのような非常に小さい配線幅や間隔まで銅をエッチングできなくなるためです。このため、HDI PCBで使用される最小クラスの線幅と間隔では、配線断面は幅広い台形というより、正方形に近いアスペクト比を示す傾向があります。これは特にストリップライン層で顕著です。 銅膜が薄くなるほど線幅も細くなると、線路インピーダンスには何が起こるのでしょうか。特に、銅厚のある変動に対して線路インピーダンスはどのように変化するのでしょうか。これらは重要な問いです。なぜなら、伝送線路、アンテナ、プリントRF回路、あるいは銅によるインピーダンス制御が必要なその他の回路のシミュレーションで、どれだけのマージンを許容できるかに影響するからです。この記事では、これらの点を検討するとともに、実際の銅膜厚ばらつきに対する線路インピーダンス変動のデータも示します。 UHDIにおける銅の形状 前述のとおり、UHDI設計における銅配線は、一般的な矩形断面や台形断面というより、正方形に近い断面形状を持ちます。台形断面が生じるのはサブトラクティブエッチングによるもので、これはエッチャントが露出した銅箔表面を継続的に削っていくためです。銅箔重量が小さくなるとエッチング時間も短くなり、その結果、配線のエッチファクタが小さくなって、より正方形に近い形状になります。 HDIとUHDIを分ける一般的な境界は、加法プロセスを使う必要が出てくる点です。UHDI設計で用いられる50ミクロン未満の線幅を製造するには、 SAP or mSAPが必要です。加法プロセスではエッチングを行わないため、析出した銅はエッチングされた銅よりもはるかに正方形に近い形状になります。下の画像は、味の素ビルドアップフィルム(ABF)上にストリップラインとして加法形成された配線の例を示しています。配線はABF上に形成され、その後ボンディング層で覆われてストリップラインを構成します。 これらの配線のばらつきは非常に小さく、左側の画像に示された配線全体でわずか数ミクロン程度です。これを断面寸法と比べると、水平方向・垂直方向ともに約40ミクロンです。このばらつきを一般的なエッチング配線と比較すると、粗さだけでも数ミクロンに達することがあり、さらにエッジの均一性や箔の平坦性によっても同程度のばらつきが生じます。 信号整合性の観点では、ここで2つの重要な問いが生じます。 銅厚のばらつきはインピーダンスにどのような影響を与えるのか。 また、その影響は標準的な銅箔重量の場合と、UHDIにおける薄膜厚の場合とでどう比較されるのか。 大きい銅箔重量と小さい銅箔重量でのインピーダンスへの影響を調べる まず、一般的な標準PCB構成で何が起こるかを考えてみましょう。ベースの銅箔重量は通常0.5 oz/平方フィートで、スルーホールビアを形成するために外層は約1.0 oz/平方フィートの銅厚までめっきされます。 サブトラクティブエッチングで製造されるHDI設計では、より細い線幅と狭いクリアランスに対応するため、ベース銅箔重量は0.25 oz/平方フィートから始まる場合があります。その後、マイクロビア形成時に適切な重量へ影響を与えないよう穴部を選択的にめっきし、外層は0.5 記事を読む
同じネット上で直列終端と並列終端を使用できますか? 同じネット上で直列終端と並列終端を使用できますか? 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 デジタル信号において、直列終端と並列終端は最も一般的な抵抗終端オプションです。その理由は、抵抗が広帯域の量であり、GHz範囲に達するまで寄生成分の影響を受け始めないからです。ほとんどのデジタル信号に関連するチャネル帯域幅では、インターフェースにインピーダンス仕様がなくても、終端されていないラインが実際に終端を必要とする場合があります。 両方のオプションがデジタル信号に適しているため、インピーダンス仕様のない長い伝送路を終端するにはどちらを使用すべきでしょうか?両方を使用すべき、またはすべてのネットに両方を使用できるという認識があることがあります。両方を同時に使用できる場合もありますが、通常は一方が選ばれ、それによって他方の必要性がなくなることが多いです。 この記事では、直列終端と並列終端における信号処理、および両方の終端が見られる特殊なケースについて見ていきます。 直列および並列終端による伝達関数 以下の説明は、信号ダイナミクスそのものに基づいているわけではありません。そのためには、Kella Knackの この優れた記事を読むことができます。これは例の波形を示しています。代わりに、私は 伝達関数の観点から、伝送線内の電圧レベルに何が起こるかを正確に示します。これは、デジタル信号に対する帯域幅の影響も明らかにします。 以下で示すこれら2つの終端に関して、そしてなぜそれらが同じネット上で一緒に使用されることがしばしばないのかについては、以下の仮定に基づいています: インターフェースには指定されたインピーダンス目標がなく、トレースインピーダンスは何でもあり得る ドライバーインピーダンスは一般に低い値であり、負荷インピーダンスは単純な負荷容量としてモデル化される ドライバー出力インピーダンスは既知であるか、または測定やシミュレーション(IBIS)から決定できる それでは、これらの終端を詳しく見ていきましょう。 直列終端伝達関数 以下に示された回路は、ABCDパラメータから 伝送線伝達関数を決定するために使用される形式を示しています。Sパラメータを使用することもできますが、ABCDパラメータの方がはるかに簡単です。 伝達関数は、負荷電圧と源電圧の比です。伝達関数アプローチの素晴らしい点は、負荷電圧が上記のように源インピーダンスの観点から明確に定義されていることです。これで、私たちは源インピーダンスと任意の直列抵抗を代入することができます。 直列抵抗器が伝送線を完全に終端するために使用される場合、抵抗器はR = ZS 記事を読む
シミュレーション駆動型PCB設計 シミュレーション駆動設計は、PCBの信号問題などを解決できます 1 min Blog シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア 電子業界や研究分野で働いている場合、シミュレーションが日常的な作業の一部である可能性があります。よりシンプルなシステムは直感に頼って設計され、設計完了後にシミュレーションされますが、高周波で動作するまたは非常に高いデータレートを必要とするより高度なシステムは、PCBレイアウトが完了する前後に資格が必要です。シミュレーションソフトウェアは、多くの高度なシステムのPCB設計において、より重要な役割を果たさなければなりません。 残念ながら、多くのシミュレーションツールは、PCB設計ソフトウェアのユーザーによる使用を想定して作られていないため、ほとんどの設計者にとって直感的ではありません。しかし、これらのシステムは使いやすさの面で大きく改善されつつあり、設計プロセス内での使用がシミュレーションツールを非常に強力にするものです。 PCBシミュレーションで調べるべきこと 電子設計におけるシミュレーション駆動型設計は、設計ツール、データ管理システム、およびシミュレーションアプリケーション間のインターフェースを作成することから始まります。今日のプロの電子設計チームは、電気、機械、熱、および信頼性の分野にまたがる経験を持つ多機能チームです。設計チームは、物理設計データを迅速に共有し、シミュレーションモデルをエクスポートし、設計評価シミュレーションを実行するのに役立つシステムを必要としています。 PCBのシミュレーション駆動型設計プロセスは、3つの広範な領域にわたり、特定のプロセスに従います: 回路シミュレーション 基板レベルのシミュレーション 組立シミュレーション このプロセスは反復的であるため、以前のステップに戻ることを示す矢印を描きます。回路シミュレーションの結果で問題が特定された場合、回路設計を修正するために回路図に戻る必要があります。PCBシミュレーションの段階で、結果は回路、PCBレイアウト、またはその両方の修正を必要とすることを示すかもしれません。これは、EMIシミュレーション、SI/PI、および熱シミュレーションの場合に当てはまります。これらの結果はすべて、回路に必要な変更を示す可能性があり、それによってPCBレイアウトの変更を余儀なくされるかもしれません。 回路シミュレーション(伝送線を含む!) SPICEを使用する人は、回路シミュレーションについてよく知っています。SPICEシミュレーションでは、時間領域と周波数領域の両方で、重要な振る舞いの広範囲を調査し評価することができます。SPICEシミュレーションは、回路設計者の主要な支柱であり、基本的な アナログ回路と電力回路が意図した機能を提供するかどうかを決定する 後のシミュレーションで回路の電力期待値を使用する 精密回路のコンポーネント許容差を検証する 現象論的論理回路で特殊ロジック機能を検証する これらのタスクは、コンポーネントのモデル定義が利用可能である限り、SPICEシミュレーションで実行できます。上記のエリアのいずれかは、それ自体の記事のスペースを取る可能性がありますが、ここではそれらの点については触れません。 デジタル信号の整合性やRF信号のシミュレーションが回路やスキーマティックレベルで必要なシステムは、はるかに高度であり、その構造の振る舞いを定義する等価回路モデルまたは線形ネットワークが必要です。これらの構造を回路で使用するシミュレーションでは、ネットワークパラメーター、 通常はABCDパラメーターや他の線形ネットワークパラメーターセットを使用して、線形コンポーネント間で簡単にカスケードできます。 意図したスタックアップで候補となる伝送線またはRF構造を設計する Sパラメーターや伝達関数を使用して、通常はその性能をシミュレートする 記事を読む