垂直ルーティングのルールは、相互インダクタンスによって引き起こされるクロストークを減らすために、隣接する信号層のリードが互いに垂直である必要があることを意味します。 高周波信号では、容量性カップリングによって生成されるクロストークが主成分となり、垂直リード間に電流スパイクが発生します。
信号が時間とともに変化する場合、または低周波数 (数 GHz 未満) で変化する場合、隣接する信号層の垂直配線片の結合容量はほとんど干渉しません。 無線周波数 (RF) 帯域 (数十 GHz) では、リード間の織り交ぜが空洞共振を生成し、接地導体構造で囲まれていないと、特定の周波数ポイントで電磁共振が生成されます。 このとき、リードが互いに垂直であっても、リード間に強いクロストークが発生します。
すべての周波数ポイントで干渉を排除するには、多層基板を使用し、信号層間に絶縁層を使用するのが簡単で効果的な方法です。 これは、信号が高速で変化する現代のアプリケーションでは特に重要です。 直交線路間の結合の強さが不明な場合は、基本的なクロストーク シミュレーション ソフトウェアを使用して垂直方向のリードをチェックし、それらの間のクロストークがノイズ許容範囲内にあるかどうかを確認する必要があります。 この時点で、信号のリターン パスをさらに計画する必要があります。これは垂直配線の大きな問題です。
これは、しばしば論争を引き起こす古典的な「準拠/回避」ルールです。 一部の PCB 設計者は、熱のオーバーシュートを防ぐために使用したり、はんだ付けやアセンブリの問題に遭遇したことはないと述べています。 別のグループの人々は、すべてのプレーンが接続されているときにサーマルビアを使用する必要があるのを防ぐことを主張しています. 彼らは誰が正しいですか？
彼らの見解は、さまざまな状況に適用できます。 ボードを手作業ではんだ付けする場合は、はんだ付けの問題によって生じる銅層のはんだ付けオーバーホールの熱放散を補償するために、はんだごての先端の温度を上げる必要があります。 ただし、ウェーブはんだ付けを使用する場合は、デバイスの緩み、コールドはんだ付け、モニュメントの立ち上げなどの現象を防ぐために、熱放散防止オーバーホールを使用する必要があります。オーバーホールデザイン。
この PCB 配線規則は、おそらく最も愛され、嫌われています。 今日でも、多くの PCB 設計者が配線を直角に曲げることはできないと主張しているのを目にしますが、その理由はさまざまです。 たとえば、直角に曲がるときのリードの動きの電子は難しいと彼らは言いますが、彼らはそれについて考えていません。 いくつかの理由は、45 度のコーナーによってリードの長さを減らすことができる、すべての直角コーナーの配線を面取りする必要があるなど、より信頼できるように思われます。 他の人は、直角の角がボードの酸性エッチング溶液に酸腐食トラップを生成すると言いますが、現在広く使用されているアルカリボードエッチング溶液では問題ありません.
ボードが 50GHz を超える高周波 (ミリ波レーダー/5G 通信を含む) 回路で動作していない限り、直角のリード ターンについて心配する必要はありません。 実際、ボードを配線してリードを配置するときは、好きな角度を使用できます。 基板設計ソフト内蔵の電磁界ソルバー機能を使用している場合、配線が容易になります。
つまり、3 つの配線の経験則です。 「3W」ルールの最初のバージョンは、リード間の電磁干渉を低減するために、リード間の磁束結合を減らすために、2 つの隣接するリード間の間隔がリードの幅の 3 倍以上でなければならないというものです。リード。
このルールは、リード間の電磁結合が、リード間の距離ではなく、リード ループのオーバーラップ エリアに比例することを忘れている可能性があります。 したがって、リード ループのオーバーラップ エリアを減らすことによって、リード間隔は 3W ルールによって制限されません。 垂直配線と同様に、基本的な EMI シミュレーションでは、さまざまな配線間隔の影響を調べることができます。
「3W」ルールの別のバージョンは、リード長のマッチングに使用される鋸歯状配線を指します。鋸歯状の幅は、リード幅の 3 倍以上である必要があり、リード インピーダンスの不連続性を最小限に抑えます。
この規則は、PCB グランド層と電源層のオーバーラップ距離を定義します。最新の PCB 設計では、電源をグランドの近くに配置する必要があります。これにより、十分な層間容量が確保され、高速での電力変動が減少します。回路基板。
しかし、実際の測定結果は、結果が複雑であることがわかります。 20H ルールに準拠するために 300MHz でいくつかの結果標準名は、電磁放射を減らすことができます。 しかし、グランドと電源層の間に高周波共振が現れます。それらは導波管と構造が似ていますが、代わりにライン間の高周波干渉を悪化させます。
したがって、実際には、回路周波数が GHz 以内であれば、20H 法則に従うことができます。
