多層プリント基板の積層方法を選択してください

多層プリント基板 (PCB) を設計する場合、適切な積層方法を選択することが重要です。設計要件に応じて、エンクレーブ スタッキングや対称スタッキングなどのさまざまなスタッキング方法に独自の利点があります。このブログ投稿では、シグナル インテグリティ、電力配分、製造の容易さなどの要素を考慮して、適切なスタッキング方法を選択する方法を検討します。

多層 PCB の積層方法を理解する

多層 PCB は、絶縁層で分離された複数の導電性材料層で構成されます。 PCB 内の層の数は、設計の複雑さと回路の要件によって異なります。積層方法によって、層がどのように配置され相互接続されるかが決まります。多層 PCB 設計で一般的に使用されるさまざまな積層技術を詳しく見てみましょう。

1. エンクレーブスタッキング

エンクレーブ スタッキング (マトリックス スタッキングとも呼ばれる) は、多層 PCB 設計で一般的に使用される方法です。この積層配置には、特定の層をグループ化して PCB 内に連続した領域を形成することが含まれます。エンクレーブスタッキングにより、異なるレイヤーグループ間のクロストークが最小限に抑えられ、信号の完全性が向上します。また、電源プレーンとグランド プレーンを簡単に接続できるため、配電ネットワーク (PDN) の設計も簡素化されます。

ただし、エンクレーブのスタッキングには、異なるエンクレーブ間のルート追跡の難しさなどの課題も伴います。信号パスが異なるエンクレーブの境界の影響を受けないよう、慎重に考慮する必要があります。さらに、エンクレーブスタッキングにはより複雑な製造プロセスが必要になる場合があり、これにより製造コストが増加します。

2. 対称スタッキング

対称スタッキングは、多層 PCB 設計におけるもう 1 つの一般的な手法です。これには、通常電源プレーンとグランドプレーンで構成される中心プレーンの周りに層を対称的に配置することが含まれます。この配置により、PCB 全体に信号と電力が均等に分配され、信号の歪みが最小限に抑えられ、信号の完全性が向上します。

対称的な積層には、製造の容易さや放熱性の向上などの利点があります。これにより、PCB 製造プロセスが簡素化され、特に高出力アプリケーションでの熱応力の発生が軽減されます。ただし、対称スタッキングは、特定のインピーダンス要件がある設計や、非対称レイアウトが必要なコンポーネントの配置には適さない場合があります。

適切な積み重ね方法を選択する

適切な積層方法の選択は、さまざまな設計要件とトレードオフによって決まります。考慮すべきいくつかの要素を次に示します。

1. シグナルインテグリティ

シグナルインテグリティが設計において重要な要素である場合は、エンクレーブスタッキングがより良い選択となる可能性があります。異なるグループの層を分離することで、干渉やクロストークの可能性を最小限に抑えます。一方、設計で信号のバランスのとれた分散が必要な場合は、対称的なスタッキングにより信号の完全性が向上します。

2. 配電

設計の配電要件を考慮してください。エンクレーブ スタッキングでは、電源プレーンとグランド プレーンを簡単に相互接続できるため、配電ネットワークが簡素化されます。一方、対称スタッキングはバランスのとれた電力配分を提供し、電圧降下を低減し、電力関連の問題を最小限に抑えます。

3. 製造上の注意事項

さまざまな積層方法に関連する製造上の課題を評価します。エンクレーブのスタッキングでは、エンクレーブ間でケーブルを配線する必要があるため、より複雑な製造プロセスが必要になる場合があります。対称的なスタッキングはよりバランスが取れており、製造が容易であるため、製造プロセスが簡素化され、製造コストが削減されます。

4. 特定の設計上の制約

設計によっては、ある積層方法を別の積層方法よりも優先する特定の制限がある場合があります。たとえば、設計で特定のインピーダンス制御や非対称コンポーネントの配置が必要な場合は、エンクレーブ スタッキングの方が適切な場合があります。

最終的な考え

適切な多層 PCB スタックアップ方法を選択することは、設計プロセスにおける重要なステップです。エンクレーブ スタッキングと対称スタッキングのどちらを選択するかを決定する場合は、信号の完全性、電力配分、製造の容易さなどの要素を考慮してください。それぞれのアプローチの長所と限界を理解することで、要件を効率的に満たすように設計を最適化できます。