PCB技術 - 回路 基板性能に及ぼすPCB基板処理の影響

最も詳細で徹底的な計画さえ、時々間違っていることがありえます, と同じ 高周波PCB デザイン, その性能は、回路処理プロセスの通常の許容範囲の変化に影響される. 電磁（EM）シミュレーションに基づく現代コンピュータ支援（CAE）ソフトウェア設計ツールは、異なるモデルにおける回路性能をシミュレーションし、予測することができる, 最良のシミュレーションソフトウェアでさえ、従来の回路処理プロセスの変化を予測できない. 衝撃. 特に, 銅めっき厚さのずれと導体形状の変化, エッジ結合回路の性能の結果としての変化.

通常 PCB基板電気めっき銅 厚みはある変化. しかし, 製造工程その他の理由により, 同じ材料上の電気メッキ銅の厚さおよび異なる材料間の電気メッキ銅の厚さには、多少の誤差がある. 電気メッキされた銅の厚さのこれらの変化は、回路材料100上の小さな領域の単一回路の性能に影響を及ぼすのに十分である, 複数の異なるPCBボード上の同じ回路の整合性に影響するように.

メッキスルーホール（PTH）は、通常、誘電体材料（Z軸）の厚さ方向におけるPCBパネルの一方の側と他方の側との間の導電性接続、または多層基板の回路内の導体層間の接続を実現する。ビアの側壁は、それらの導電性を改良するために銅でメッキされる。

しかしながら、PTH銅めっきプロセスは従来ではなく、単純であり、異なるプロセスによって銅めっき層の厚さが異なる場合がある。PTHスルーホール銅めっきの方法は、通常、電解銅メッキ、すなわち、貫通孔の電気的接続を実現するために、PCB基板材料の銅箔に電気メッキ銅の層を追加することである。これにより、積層板の銅箔の厚さが実質的に高くなり、材料板全体に銅箔の厚さが変化する。枚の板の銅箔の厚みの変化は同じ板の銅箔の厚さの違いを引き起こすでしょう。同様に、異なるボード間の銅箔の不均一な厚さは、バッチ間の同じ回路の再現性を低下させる。

周波数が高いときに信号の波長が減少するため、銅メッキ厚さの変化は、低周波回路よりもミリ波回路に大きな影響を与える。しかし、すべてのタイプの伝送線は同じ影響を受けない。例えば、RF／マイクロ波マイクロストリップ伝送線路の振幅及び位相性能は、PCB銅メッキの厚さによってわずかに影響される。しかし、接地結合コプレーナ導波路（GCPW）伝送線路及びエッジ結合特性を有するマイクロストリップ伝送線路回路を含む回路は、銅めっき層の厚さの過度の変化に起因するRF性能の著しい変化を引き起こす。すべての変化が考慮されない限り、最良の電磁シミュレーションソフトウェアツールであっても、RF性能（例えば、挿入損失および戻り損失）に対するPCB銅メッキ厚さの影響は正確に予測できない。

エッジ結合回路は、結合導体間の非常に狭いギャップを介して共役度が異なる。ギャップの微視的サイズのために、結合された側壁間のギャップの幅は、銅メッキの厚みのために変わる。ゆるく結合した回路（大きいギャップ）は、銅メッキ厚みの変化の影響を受けない。結合線間のギャップが狭くなると結合度が増大し、銅めっき厚さのばらつきに対する寸法公差の影響が大きくなる。より厚い銅層を有するエッジ結合回路については、回路伝送線路の側壁もまた高くなる。側壁の高さの差は、結合係数の違いにもつながり、異なる銅メッキ厚さの回路によって得られる実効誘電率（dk）も異なる。

台形効果

銅めっき厚さの変化は高周波回路導体の物理的形状にも影響する。モデリング目的のために、通常、導体が長方形であると臆断される。断面図から、導体の幅は、導体の長さに沿って一貫している。しかし、これは理想的な状況です。実際の導体は通常、台形状であり、導体の底部、すなわち導体と回路誘電体基板との接合部で最も大きい。銅が厚い回路では台形形状がより深刻になる。導体のサイズの変化は導体を通して電流密度の変化を引き起こし、それは高周波回路の性能の変化をもたらす。

回路 基板性能に対するこの変化の影響は、異なる回路設計及び伝送線路技術によって異なる。標準的なマイクロストリップ伝送線路回路の電気的性能は、導体の台形効果によってほとんど変化しないが、エッジ結合特性を有する回路は、特に厚い銅層において台形導体によって大きな影響を与える。この効果は明らかになる。

タイトな結合特性をもつエッジ結合回路に対し，理想矩形導体に基づく計算機モデリングは，結合導体の側壁に高い電流密度があることを示した。しかし、導体モデルを台形導体に変えると、導体の底部に大きな電流密度が現れ、導体の厚さが増加するにつれて電流密度が増加することがわかる。

電流密度が変化するにつれて台形導体の電界強度も変化する。長方形のエッジ結合導体の場合、結合側壁に沿った電流密度は高く、導体の周囲の電界の大部分は導体間の空気中にある。台形状のエッジ結合導体では、側壁上の電流密度が低く、結合導体間の空気によって占有される電界が少ない。空気のDkは1である。導体の間のより多くの電界を伴う空気の長方形の導体を有するエッジ結合回路は、より多くの周辺導体および誘電媒質を有する台形導体を有する回路のそれより効果的なDKを結果としてなる。

標準のため PCB基板製造工程, PCB上の銅めっきの厚さは、単一の回路基板内で変化し得る, そして、これらの銅の厚さ変化の回路性能も、回路トポロジーと周波数に応じて変化する. ミリ波周波数, サイズ/回路の波長は小さい, そして、厚さ変化の影響は重要です. したがって, 与えられた回路材料の性能をシミュレートするための回路シミュレーションソフトウェアの使用, それは、DKパフォーマンスを厳しくコントロールするのに必要であるだけではありません, しかし、これらの処理技術によってもたらされる変化と効果を分析し考察することも.