レイアウトと部品配線の基本ルール

レイアウトを設計する際に従うべき基本的なルールがいくつかある。電源プレーンとグランドプレーンを基板内に収めること、クロスネットを避けること、最も重要な部品を最初に配置することなどです。また、ICや大型プロセッサーは基板内に配置するようにしてください。これらのルールに従えば、回路基板の設計や作成に困ることはないはずだ。

ネットの横断を避ける

部品同士を配線するときは、ネットの交差を避けなければならない。ビアがある場合は、クロスネットを避けるために十分な間隔を空けてください。ネットの交差を避けるもう一つの方法は、一方のICのプラス・ピンを他方のICのマイナス・ピンより先に配置することです。こうすることで、PCB上でのネットの交差を避けることができます。

大型プロセッサーやICをボード内に配置する

マイクロプロセッサー、IC、その他の大型電子部品は、ほとんどの回路の心臓部である。これらはどこにでもあり、ほぼすべての回路基板で見つけることができる。数個のトランジスタを持つ単純なデバイスもあれば、数百万、数十億のトランジスタを持つ複雑なデバイスもある。ICには、8ビット・マイクロコントローラー、64ビット・マイクロプロセッサー、高度なパッケージなど、多くの種類があります。

電源プレーンとグランドプレーンへのビアの配置を避ける

パワー・プレーンやグランド・プレーンにビアを配置すると空隙が生じ、回路にホット・スポットが生じる可能性がある。このため、信号線をこれらのプレーンから離すのが最善である。一般的な経験則では、ビアは 15 mil 離して配置する。また、信号線を配置する場合は、1ビアあたり1350本の曲がりがあるようにしてください。

一般的なPCB配電システムでは、電源プレーンとグランドプレーンは外層に配置される。これらの層は、低インダクタンスと高キャパシタンスが特徴である。高速デジタルシステムでは、スイッチングノイズが発生することがあります。これを軽減するため、電気的接続にはサーマルリリーフパッドを使用する。

トレース上にビアを配置しない

部品を配線する際には、トレース上にビアを配置しないことが重要である。ビアとは、基板に開けられた穴のことで、その中を細い銅線が通り、両側がはんだ付けされる。理想的には、ビアはトレースから少なくとも8分の1波長離して配置されるべきである。こうすることで、ICの動作温度が下がり、設計の信頼性が高まります。

バイアスは、あるレイヤーから別のレイヤーへ信号を移動させるのに非常に便利です。層から層へと走るトレースとは異なり、設計変更が必要な場合の特定も容易です。バイアスはPCBレイアウトの万能選手であり、層間の電気的接続を提供します。さらに、基板の片側からもう片側へ熱を伝える効果的なツールとしても機能します。