回路・基板にまつわる技術情報、技術コラムを掲載しています
高周波回路や高速デジタル信号を扱う基板設計において、「特性インピーダンス」のコントロールは、信号の反射や減衰を防ぐための最重要事項です。特性インピーダンスとは、回路上の特定の点における電圧と電流の比であり、基板の物理的な構造と、使用される絶縁材料の電気的な特性によって決定されます。この設計が適切になされていないと、信号の波形が乱れ、誤動作や放射ノイズの原因となります。
特性インピーダンスを一言で表すと、信号が流れる際の「電気的な抵抗の大きさ」のことです。
通常の直流回路での「抵抗（R）」とは異なり、高い周波数の信号が流れる際に、パターンの幅や絶縁体の厚み、材料の性質などによって決まる数値です。
信号が基板上を流れるとき、このインピーダンスが途中で変わってしまうと、信号が跳ね返る「反射」という現象が起きます。
インピーダンスが一定： 信号がスムーズに伝わる
インピーダンスが不連続（バラバラ）： 信号が反射し、波形が乱れたりノイズが発生したりする
この「反射」を防ぐために、インピーダンスを一定の値（一般的には50Ωなど）に揃えることを「インピーダンスコントロール」と呼びます。
誘電率（一般的には比誘電率）とは、基板の絶縁材料（FR-4など）が持つ「電気を蓄える能力」の指標です。
基板材料によってこの数値は決まっており、一般的なFR-4であれば「4.3〜4.7程度」といった値を持っています。この数値が、実はインピーダンスの値を決める大きな鍵を握っています。インピーダンスと誘電率のシンプルな関係
設計者が最も直感的に覚えておくべきなのは、「誘電率が高くなると、インピーダンスは下がる」という反比例のような関係です。
| 変化させる要素 | インピーダンスの変化 |
| 誘電率を大きくする | 低くなる ↓ |
| 誘電率を小さくする | 高くなる ↑ |
| パターンの幅を広くする | 低くなる ↓ |
| 絶縁体の厚みを厚くする | 高くなる ↑ |
例えば、同じパターン幅で設計していても、使用する材料（誘電率）が変わるだけでインピーダンスは大きく変動してしまいます。これが「インピーダンス設計において誘電率の把握が不可欠である」と言われる最大の理由です。
インピーダンス設計において最も重要なのは、計算ツール上の数値を合わせることではなく、実際の「動作環境」や「製造工程」で発生する誤差をどれだけ排除できるかという点にあります。アナログ回路・基板 設計製作.comを運営するシスプロでは、昭和49年創業以来の知見を活かし、以下の強みをもって高精度なインピーダンス制御を実現しています。
私たちは、RF（高周波）基板や電源基板など、高度なノウハウを必要とするアナログ基板設計の専門家集団です。インピーダンスや誘電率は、単に数値を入力すれば済むものではありません。ノイズや反射といったトラブルを回避するには、設計者の経験値が不可欠です。
シスプロでは、国家資格である「プリント配線板設計技能士」を保有するエンジニアが設計を担当します。高周波回路における誘電率の微細な変化が信号品質に与える影響を熟知しており、理論値だけに頼らない「動作を保証するための最適設計」を提供いたします。
インピーダンス制御が求められる基板の多くは、デジタルとアナログが混在する複雑な回路構成を持っています。私たちはこうした基板を年間150〜200件手がけており、その多くは無線基板や情報通信用基板です。
インピーダンスを一定に保つためには、パターンの幅だけでなく「部品の最適配置」が極めて重要です。どれほど計算上の誘電率を合わせたとしても、配置が不適切であれば信号の反射は防げません。膨大な知見を活かし、お客様自身では判断が難しい「信号品質を最大化するレイアウト」を実現します。
インピーダンスの整合性を確認する試作フェーズにおいて、納期は成功の鍵を握ります。シスプロは基板製造において最短1.5日、設計でも500ピンクラスを最短2日で完了させる圧倒的な短納期体制を構築しています。
「まずは1枚、評価基板を作って特性を確認したい」というニーズに対し、設計から実装までをワンストップで提供。高度なノウハウを持つエンジニアが密に連携し、プロジェクト単位で柔軟に動くことで、インピーダンス精度を維持したまま迅速な納品を可能にしています。
シスプロの独自の強みは、基板設計から「筐体（ケース）設計・製作」までを一貫して手がけている点です。インピーダンスは基板単体で決まるものではなく、最終的に収められる筐体との距離（浮遊容量）によっても変動します。
私たちは製品全体を見越した設計を行うため、組み込み時の予期せぬ信号劣化を防ぐことが可能です。また、窓口を一本化することで、購買担当者様の管理工数を従来の1/5にまで軽減。高品質な基板を、最も効率的なプロセスでお届けします。
アナログ回路・基板 設計製作.comを運営するシスプロは、
培ってきた回路・基板設計ノウハウを駆使し、皆様に高品質な基板をご提供します。
アナログ回路・基板に関するお困りごとは、私たちにお任せください。
