正確なインピーダンスコントロールの為の設計手法

基板の特性インピーダンスコントロールで目標値と測定値のずれを製造のバラツキは致し方無いが、正確でありたい物です。 精度の高い計算式やシミレーションでのパラメータ値と製作した基板の値が誤差が無ければ、 インピーダンスの誤差も無いものです。 電子機器,開発,マイコン
  1. 正確な比誘電率
    誘電率は、材料の樹脂分と、周波数によって変化します。 材料メーカーが公開している、カタログ値では詳細値は載っていません。 材料メーカーに問い合わせると、各材料毎の樹脂分、厚さ、ガラスクロスのタイプ、 周波数に応じた、比誘電率の表、又はグラフの情報を頂くことが出来ます。
    高周波,電子機器,開発,マイコン
    比誘電率は真空の誘電率との比率です。
  2. マイクロセクション
  3. 正確な層間距離
    基材メーカーのカタログのプレプレグの公称厚さ通りには製造されません。 基板製作メーカーでマイクロセクションによる層間距離の測定データの蓄積がある所で有れば 製作する基板の層構成と同じ層構成の過去のマイクロセクションによる層間距離のデータを利用しましょう。
  4. 仕上がり銅厚、パターン巾
    銅箔の厚さではスルホールメッキ分がある層には、メッキ厚も含めましょう。 エッチング巾は、製作指示書にインピーダンスコントロールラインのDコードは 誤差が少なくなるように指示をする。
  5. シミュレーション、計算式
    ● シミュレーションソフトを信頼
    シミレーションソフトメーカーのセミナーで「シミレーションの値は、限りなく正確」との事でシミレーションソフトをお持ちの方は その値を信頼して良いと思います。 測定値との誤差は、誘電率が正確として、製造誤差にあると思います。
    ● シミレーションソフトが無い場合
    私が使っている技術書と数学計算ソフトを紹介します。
    これらの技術書での計算式は複雑な式が多く、誤差も少ないです。 又全てのパータンの計算式を網羅してある訳ではありませんが、「マイクロ波技術講座」は基礎理論より説明があり 理解すれば、計算式を作成する事も出来ます。 かなり複雑な計算式が多いので、弊社では 「数学計算ソフト カルキング」 を使っています。 このソフトは学校で習った数学の書式そのまま入力すると計算してくれ、誰でも簡単に計算できます。

    マイクロ波 「実用 マイクロ波技術講座 理論と実際 第1巻」「第2巻」 著者 工学博士 小西良弘
    このシリーズ1巻から7巻まであり1巻2巻を持っています。 基板のインピーダンスはこの2冊に基礎から解説して有ります。 ある程度の電気の基礎、数学が出来ないと、解らないかも。 2巻目にデファレンシャルモードが解説して有ります。

    マイクロ波 このシリーズをインピーダンス計算の主要式としています。 これらの式は複雑な式が多く、その分精度が良いと思っています。 中には誤差率0.5%や0.8%等と記載があり、殆ど正確と思っています。

    インピーダンス,プリント基板,減衰 「Transmission Line Design Handbook」インピーダンスを計算している方は、是非持っていたい書籍。  多くのパターンの式が掲載されています。 英文です。 価格も高いです。

    高速デジタル回路 実装ノウハウ 「高速デジタル回路 実装ノウハウ」この書籍には一般的な式程度、マイクロストリップ、ストリップ、エンベデット.マイクロストリップ、コプレナー(GNDベタ)の式ですが、その他高速処理の為の層構成などあり役に立つと思います

    "マイクロ講座1"のマイクロストリップ、ストリップラインについて、カルキングでの計算式、 カルキングのファイルを ダウンロード出来ます。
  6. 製作後の測定値との補正
    過去の測定値のデータがあれば、同一層構成の場合、計算値と測定値の誤差の比率により、目標値の補正を 行う事により、殆ど誤差が無くなると思います。 製造のバラツキは許容するしかありませんが、バラツキのセンター値で誤差ゼロを目指しましょう。
    ● 基板の仕上がり値(マイクロセクションの値)が解る場合
    計算値の各パラメーターと仕上がり値の比較で、製作値の誤差があると思います。 次回製作時に誤差が無いように製作して頂きたいものですが、有る程度の誤差は許容して、ラインの幅を調整しか無いと思います。 マイクロセクションの値で計算し、ライン幅の修正を行う。
    ● 基板の仕上がり値が不明な場合
    層構成や材料は同じとして、パターン幅のみで補正する事とします。 理論が解っていれば、簡単なのですが、
    プリント基板,インピーダンス よって、Z0は幅Wに反比例するので測定値が低ければ、W=狭く,高ければ,W=広くすれば良い。
    例: 計算値50Ωで測定値45Ωの場合
    プリント基板,インピーダンス 計算値、シミュレーション値、測定値とも正確として、誤差原因は、製造誤差と考えます。
    プリント基板,インピーダンス 測定値から、パターン幅を逆算して、元の計算値との差をエッチング誤差として幅の比率にて、その分逆方向に幅を補正する方が、より理論的と思います。
    プリント基板,インピーダンス
    インピーダンス値のズレの比率からでも、値はほぼ同じです。

  7. 3Wの間隔が確保されて入れば、ほぼ正確かと思います。 信号近くに他の信号やGND等が有る程度ある場合は比率を多めに見る必要があります。

インピーダンス計算式,ダウンロード プリント基板,インピーダンス

下記リンクがインピーダンス計算のライブラリーの内容です。 その他、スルホールのインピータンスコントロール も弊社では可能です。測定値と1.4%の誤差です。 ギガ帯域の基板では必要です、ご相談下さい。

メッシュ GND インピーダンスコントロール基板を薄く

GNDメッシュ,フレキシブルケーブル、薄く製作
 特性インピーダンスコントロールの場合、メッシュGNDにする事により、
    静電容量を小さくする事が出来ます。結果、薄く出来ます。

メッシュGND、薄い基板
特性インピーダンスコントロール基板の場合、通常のベタGNDでは静電容量が多くなり、薄くする事に限度があります。
GNDをメッシュにする事により、静電容量を少なく出来、基板を薄くする事が出来ます。

弊社考案では、基本理論に基づき、第1積の楕円積分関数を使用しており、理論上は正確です。

プリント基板の伝送損失(S21) シングルライン、デファレンシャル等全タイプ アートワーク,設計

プリント基板、デファレンシャルマイクロストリップライン、伝送損失
 高周波の場合、信号損失は大きくなります。 近年GHz帯域の基板が増えています。ラインが長くなると、信号減衰を気にしない訳にはいかない場合があります。

関数電卓、エクセル程度で計算出来るレベルですが。 簡単数学計算ソフト「カルキング」を使用しています。 体験期間15日又は50回まで無料
学校で習った式の形式のまま入力でき、計算をやってくれます。
その上、作表、表計算、作画、ワープロ機能も 有ります。 価格も低価格ですよ。(3万円チョイ)
近年Sパラメータの測定の相談も来る様になりました。 弊社のお客様で 各種電子部品の特性の測定を株式会社モーデックで行っています。
下記リンクが伝送損失計算式です。
プリント基板、デファレンシャルマイクロストリップライン、伝送損失





プリント基板、デファレンシャルストリップライン、伝送損失





プリント基板、マイクロストリップライン、伝送損失





プリント基板、ストリップライン、伝送損失



図研CR5000−PWSツールのフリーソフト アートワーク,設計

私がPWSを10年に渡り使用する上で、PWS用のツールが数多くあります。 今後、それ等を整備してフリーソフト(正確にはカンパソフト)として 公開して行きます。

POST_PSコードのカラー変換

PSコードカラー変換ダウンロード、ログイン,新規登録
注意
CR5000−PWS Ver14.0以上の方は、PWSの ソフトをご利用下さい。

CR5000-PWS アスキー入出力、データー処理サービス(フォマット変換等) アートワーク,設計

CR5000の使用の方で 通称 sreg,sbac(アスキーファイル入出力プログラム)をお持ちで無い方に、 CR5000−PWSのデーターファイルをアスキーファイルに出力するサービスをお受けいたします。
他のCADへの移行や、他のCADへのデーター変換 したい場合等の時にご利用下さい。
その他基板上での配線チェック用の座標値データー作成やネット変換したいがソフトが無い、 全ネットにテストパットの追加等もご相談下さい。


Sbac,Sreg,Wirbac,Wirreg について

その他、CR5000−PWSの データー処理の件に付いて、どんなことでもご相談下さい。
おそらくご希望通りのデーター処理が可能でしょう。

基板の配線のチッカー用の座標値データー等ご要望に応じます。 (フラィングチッカー)
マウンターデーター、ネット変換等

ご依頼の場合は 多ピンBGA,プリント基板基板設計,製作 で連絡下さい。


プリント基板設計,製作  GHz,高周波、安定動作

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