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ノイズの低減を実現する、基板内の配線とGNDの層間結合

ノイズを出さない為の基板設計のポイントとして、
「RFライン(高周波信号)をGNDでシールドする」
「GNDビアを均一に打つ」
「信号線に対し、GND面でリターン経路を確保する」…等、

GND配線に関する設計のポイントは多々ありますが、今回は「基板内の配線とGNDとの層間結合」について記載します。

基板内の配線とGNDとの層間結合

上図は4層基板の断面を横から見た図で、基板内にまばらに入力されている配線を模した画と各層の配線の内訳を基板の横に記載しています。

図中にて4層基板の2層目に青色で記載したGNDベタは、隣接する他の信号線や電源の配線パターンと結合し、隣接している箇所でコンデンサのような働きを持ちますが、この結合は多層基板内の異なる層を通過するGNDと信号線の間にも生じます。
図中には何個かコンデンサの記号を追加していますが、これは層間で各層の信号/電源とGNDベタが結合されているイメージになります。

基板内の配線とGNDとの層間結合

上図は基板内の空いた箇所に更にGNDベタを追加した例です。

先程、異なる層の間でもGNDと他の信号線の間に結合が生じると述べましたが、上図の例では各層でGNDベタを貼る箇所を増やし、基板を立体的に見たときに信号線や電源が異なる層のGNDと結合しやすくなるように考慮した形になります。

 

GNDと他の信号線との間の結合は、上図の例の基板の表面層のように同一層でGNDと信号線を並走させた箇所でも生じますが、同一層で隣接している場所よりも層を跨いで隣接させた場所の方が結合が強くなりやすく、基板内で生じるノイズに対する強度が増します。

多層基板の設計においては、1つの層にだけGNDベタを張るような形で設計を進めるのではなく、それぞれの層の間でGNDの層間結合を誘発させるように基板の各層の空きスペースにGNDベタを入力するよう意識して設計を進める必要があります。

 

 

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