PCBトレースガイド:基本から詳細まで

人類の歴史の様々な段階を観察すると、ネットワークが常に重要な役割を果たしてきたことが容易に認識できる。現代のモノのインターネットであれ、過去のインターネットであれ、古代の水道網であれ、これらのシステムは様々な部分を結びつけ、広大で複雑な全体を作り出している。プリント基板の表面を調べると、このようなネットワークの存在を発見できるように。プリント基板の表面には、回路密度に応じて、入念に設計された複雑なネットワーク・パターンが存在する。これらのパターンには、PCB領域で特定の名前があります: PCBトレース.

基板トレース

PCBトレースとその機能

プリント回路基板は、電子部品を支持し、電気的接続を提供するという重要な役割を担っている。回路に電力が供給されると、電流が各コンポーネントの接続ポイントを通って流れ、それらの動作を駆動します。このため、信頼性の高い電流経路の存在が必要となり、これがPCBトレースの重要な機能です。トレース設計は回路性能と密接な関係があり、トレース幅、厚さ、抵抗値などの要素には慎重な検討が必要です。

PCB設計とレイアウトの段階では、設計者は回路の機能要件に基づいてコンポーネントを選択および配置し、それらを接続するためにトレースを使用します。PCB製造の製造段階では、メーカーがPCB表面に特定の材料を塗布し、フォトリソグラフィ工程でトレース設計パターンを銅層に露出させます。その後、化学エッチング工程で不要な銅材料を除去し、正確なトレースを残します。これらの導電性の高いトレースは、絶縁基板によって支持され、通常、配線、銅導体、ヒューズなどの要素を含んでいます。

PCBトレース幅

トレース幅とは、PCB表面の導電性銅トレースの幅を指す。これらのパラメータを設定することは、通電容量、シグナルインテグリティ、熱的考慮、製造上の制約など、プロジェクト要件の分析に基づき、規格に厳密に準拠しながら、電子機器の信頼性の高い動作を確保するために非常に重要です。

  • 現在の分析 電流解析を実施することは、温度上昇の限界や電圧降下のしきい値を超えることなく最大電流に対応するために必要な適切なトレース幅を決定するために不可欠です。これにより、PCBがさまざまな負荷条件下で安全かつ確実に動作することが保証されます。
  • シグナル・インテグリティ: 信号の周波数とインピーダンスの要件を考慮することで、高速デジタルおよびアナログ回路に最適なトレース幅を決定し、信号の減衰、反射、電磁干渉を最小限に抑えることができます。これにより、高速信号の効果的な伝送が保証されます。
  • 熱管理: 放熱孔、ヒートシンク、銅層を組み込むことで、電流の流れによって発生する余分な熱を効果的に放熱し、過熱を防ぎ、PCBとその部品の最適な動作温度を維持することができます。これにより、電子機器の全体的な信頼性と寿命が向上します。
  • パートナー選び: 設計の初期段階で、設計チームを含むFSテクノロジーのような企業とのコラボレーションを選択することで、トレース幅の設計が製造能力と制限に合致するようになります。これにより、製造性とコスト効率が確保され、製造上の欠陥や瑕疵のリスクを最小限に抑えることができます。

PCBトレース抵抗

抵抗は電流の動きに対抗する物理的特性であり、すべての材料に本質的に存在します。PCB上のトレースに過度の抵抗があると、信号の減衰、消費電力の増加、発熱につながります。したがって、設計者はこの特性を合理的に評価する必要があります。

PCBトレースの抵抗を低減するために、一般的に銅が材料として使用される。さらに、トレース抵抗はトレースの厚さ、幅、長さと密接に関係しています。オームの法則によると、抵抗(R)は電流(I)、電圧(V)、抵抗材料の物理的特性と関連しており、次のように表すことができます:

                                                                                                          R = (ρ * L) / A

どこでだ:

  • Rは抵抗を表す(単位はオーム)。
  • ρ(rho)は抵抗率を表し、材料の電気抵抗を反映する。
  • Lはトレースの長さ(メートル単位)。
  • Aはトレースの断面積を表し、一般的には幅(W)と厚さ(T)をA = W * Tとして結んでいる。
 

上式から、トレース抵抗は長さに正比例し、断面積に反比例することがわかる。したがって、トレース抵抗を調整するには、長さ、幅、厚さを変更します。これらのパラメータは通常、回路の性能要件を満たすためにPCB設計段階で最適化される。抵抗率(ρ)は材料固有の特性であり、通常は固定値であるため容易に変更できないことに注意することが重要です。

PCB銅トレースの修理方法

  1. まず、損傷または破損したトレースを特定する必要があります。これは、目視検査、またはサーマルイメージングやマルチメーターなどの専門機器を使用して行うことができます。
  2. 修理を行う前に、損傷箇所を無水イソプロピルアルコールで洗浄し、ほこり、酸化、不純物を取り除きます。
  3. 小さなナイフを使って損傷したトレースを取り除き、マイクロはんだごてと適切なはんだを使ってトレースを再接続する。
  4. トレースの損傷がひどい場合は、ワイヤーや専用のPCB補修用接着剤の使用を検討することができる。ワイヤーは2つの端点を接続することができ、PCB補修用接着剤は亀裂を埋めることができます。
  5. 修理が完了したら、必ずPCBをテストしてその機能を確認してください。
  6. 確認ができたら、直ちに絶縁接着剤、テープ、または透明なシーリング材で補修箇所を保護する。

結論

があります。 PCBトレースガイド は、信頼性が高く高性能なプリント回路基板の設計と開発に役立ちます。トレース設計に影響する重要な要素を慎重に考慮することで、エンジニアは特定のアプリケーションに最適なトレース幅とレイアウト構成を決定することができます。これにより、PCB内の電気信号のシームレスな伝送が保証され、シグナルインテグリティと熱の問題が軽減されます。PCBAのリーディングカンパニーとして FSテクノロジー は回路基板に関する様々な知識に精通しています。PCBトレースについてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。

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