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情報通信用基板 アナログ回路・基板 設計製作.comの
| 基板の種類【用途】 | その他 |
|---|---|
| 基板種類 【搭載機器・設備】 |
分析・計測機器用 |
| アナログ回路の種類 | その他 |
| 課題内容 | IC等、デバイスの破損 |
| サービス提供範囲 | シミュレーション・パターン設計 |
回路図上にはESD（静電気放電）対策として優れたクランプ特性を持つTVS（過渡電圧サプレッサ）ダイオードが適切に描かれているにもかかわらず、実際の基板試験（IEC 61000-4-2）において、保護対象のICが容易に破壊されてしまうという課題がありました 。
原因を調査したところ、回路設計ではなく、アートワークにおける「配置と配線」に問題がありました 。担当者によって配置に対する考え方が異なっており、TVSダイオードがコネクタから離れた位置にレイアウトされていました 。 ESDパルスのような超高速の過渡現象に対しては、コネクタからTVSまでの距離が長いとパターンの寄生インダクタンスが障壁となります 。その結果、ESD電流がTVSへ分岐せずにIC方向へまっすぐすり抜けて直撃したり 、基板内部まで侵入して他の配線へ二次放射を引き起こしたりしていました 。
当社からは、サージの静電対策として「TVSダイオードをコネクタの直近（インターフェースの入口）に配置する」よう最適なパターン変更を提案し、ご承認をいただきました 。
具体的には、以下の設計意図を反映させました。
コネクタ直下への配置
コネクタ端子のすぐ近くに置くことで、保護回路の過渡インピーダンスを最小化しました 。
インライン配線
配線をT字分岐にするのではなく、信号が必ずTVSのパッドを経由してからICへ流れるようにレイアウトしました 。
適切なグラウンドへの接続
逃がす先のグラウンドは、デバイス破壊の原因となる内側のグラウンドではなく、外側の強固なグラウンドへ接続するよう設計しました。
このように、配置を最適化した結果、ESDが侵入した瞬間にコネクタの入口でグラウンドへ最短でバイパス（瞬時放電）させることができるようになりました 。また、TVSから保護対象ICまでのパターンインダクタンスが、逆にICへ流れ込むエネルギーを防ぐフィルタ（緩衝材）として機能するようになり、確実なIC保護を実現しました 。
「アナログ回路・基板 設計製作.com」では、物理的なレイアウトが引き起こす高周波インピーダンスの影響を考慮し、シミュレーションを実施しながら手戻りの少ない最適なパターン設計をご提供いたします。回路図通りに作っても壊れてしまうといったお悩みがあれば、ぜひご相談ください。
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