多層基板の生産における接地方法の導入

多層基板の生産における接地方法の導入

回路基板製造、回路基板設計、PCBA加工メーカーが多層基板製造におけるアース方法を解説します。

経験則によると、PCB は通常、高密度で高周波の状況では 4 層基板を使用します。これは、EMC に関して 2 層基板よりも 20 DB 優れています。 ボードが 4 層の状態では、多くの場合、完全なグランド プレーンと完全な電源プレーンを使用できます。 このような状況では、いくつかのグループに分割された回路のアース線のみをグランド プレーンに接続する必要があり、動作ノイズは特別に処理する必要があります。

各回路のグランド ワイヤをグランド プレーンに接続するには、次のような多くの方法があります。

一点および多点接地モード

①一点接地：すべての回路の接地線は接地面の同じ点に接続され、直列一点接地と並列一点接地に分けられます。

② 多点接地：すべての回路の接地線が近くで接地され、接地線は高周波接地に十分に短い。

③混合接地：一点接地と多点接地を併用する。

低周波、小電力、および同じ電力層では、一点接地が最も適切で、通常はアナログ回路で使用されます。 ここでは一般にスター型接続が採用され、可能な直列インピーダンスの影響を減らします。 高周波デジタル回路は、並列に接地する必要があります。 この場合、図の左半分に示すように、接地穴を使用して簡単な処理を行うことができます。 一般に、すべてのモジュールは2種類の接地方法を包括的に使用し、混合接地方法を使用して回路の接地線と接地面の間の接続を完了します。

混合接地モード

モジュール自体に 2 本のグランド ワイヤがある場合など、プレーン全体が共通のグランド ワイヤとして選択されていない場合、グランド プレーンを分割する必要があり、これは多くの場合、電源プレーンと相互作用します。 次の原則に注意してください。

(1) すべてのプレーンを整列させて、無関係な電源プレーンとグランド プレーンが重ならないようにします。そうしないと、すべてのグランド プレーンが無効なプレーンに分割され、互いに干渉します。

(2) 高周波の場合、回路基板を介した層間の寄生容量により結合が生じます。

(3) グランドプレーン間の信号線 (デジタルグランドプレーンとアナロググランドプレーンなど) はグランドブリッジで接続され、直近のリターンパスは最寄りのスルーホールを介して構成されます。

(4) Avoid unnecessary radiation caused by high-frequency routing such as time clock line near the isolated ground.

(5) 信号線とそのループによって形成されるリング領域は、できるだけ小さくする必要があります。これは、ループ ミニマム ルールとも呼ばれます。 リング面積が小さいほど、外部放射が少なくなり、外部干渉が少なくなります。 グランドプレーンのセグメンテーションと信号ルーティングの間、グランドプレーンの配置と重要な信号ルーティングは、グランドプレーンのスロットによって引き起こされる問題を防ぐために考慮されなければなりません。

ここでは、アース間の接続方法をまとめます。

①アース間回路基板共通配線接続：2本のアース線間を確実に低インピーダンス導通させることができる方法ですが、中低周波信号回路間のアース方法に限られます。

② 大抵抗接続：大抵抗の特徴は、抵抗の両端に圧力差が生じると、非常に弱い伝導電流が発生することです。 アース線の電荷が放電された後、両端の圧力差は最終的にゼロになります。

③ 接地容量性接続: 静電容量の特性は、フローティング接地システムで使用される DC カットオフと AC 伝導です。

④ アース間磁気ビーズ接続：磁気ビーズは周波数によって変化する抵抗に相当し、抵抗特性を示します。 電流変動が速く小さい微弱な信号のために、グランドとグランドの間で使用されます。

⑤ 接地インダクタンス接続: インダクタンスは回路状態の変化を抑制する特性を持ち、ピークをカットして谷を埋めることができます。 通常、電流変動が大きい2つのグランドとグランドの間に適用されます。

⑥ グランド間の小さな抵抗接続: 小さな抵抗はダンピングを追加して、グランド電流の急激な変化のオーバーシュートを防ぎます。 電流が変化すると、インパルス電流の立ち上がりが遅くなります。 PCB メーカー、PCB 設計者、および PCBA メーカーは、多層 PCB ボードの製造における接地方法を紹介します。