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バックプレーン PCB

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奉仕することに誇りを持っています

当社のプリント基板製造サービスは、あらゆる市場に適用できます。業界を問わず、当社はあらゆるお客様の期待を超える製品を構築するよう努めています。
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カスタムのお問い合わせ

概要

アイテム フレキシブル基板 リジッドフレキシブルPCB リジッドPCB
最大レイヤー 8L 36L 60L
内層の最小トレース/スペース 3/3ミル 3/3ミル 3/3ミル
アウトレイヤーの最小トレース/スペース 3.5/4ミリ 3.5/4ミリ 3/3ミル
内層最大銅 2オンス 6オンス 6オンス
アウトレイヤーマックス銅 2オンス 3オンス 6オンス
最小機械穴あけ 0.1mm 0.15mm 0.15mm
最小レーザー穴あけ 0.1mm 0.1mm 0.1mm
アスペクト比(機械穴あけ) 10:1 12:1 20:1
アスペクト比(レーザードリリング) / 1:1 1:1
圧入穴公差 ±0.05mm ±0.05mm ±0.05mm
PTH 許容値 ±0.075mm ±0.075mm ±0.075mm
NPTH許容値 ±0.05mm ±0.05mm ±0.05mm
皿穴許容差 ±0.15mm ±0.15mm ±0.15mm
板厚 0.1~0.5mm ±0.1mm 0.4~8mm
板厚公差(<1.0mm) ±0.05mm ±0.1mm ±0.1mm
板厚公差(≧1.0mm) / ±10% ±10%
インピーダンス許容差 シングルエンド:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω) シングルエンド:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω) シングルエンド:±5Ω(≦50Ω)、±7%(>50Ω)
差動:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω) 差動:±5Ω(≦50Ω)、±10%(>50Ω) 差動:±5Ω(≦50Ω)、±7%(>50Ω)
最小基板サイズ 5*10mm 10*10mm 10*10mm
最大ボードサイズ 9*14インチ 22.5*30インチ 22.5*30インチ
輪郭許容差 ±0.05mm ±0.1mm ±0.1mm
最小 BGA 700万 700万 700万
最小SMT 7*10ミル 7*10ミル 7*10ミル
表面処理 ENIG、ゴールドフィンガー、浸漬シルバー、浸漬錫、HASL(LF)、OSP、ENEPIG、フラッシュゴールド、硬質金メッキ ENIG、ゴールドフィンガー、浸漬シルバー、浸漬錫、HASL(LF)、OSP、ENEPIG、フラッシュゴールド、硬質金メッキ ENIG、ゴールドフィンガー、浸漬シルバー、浸漬錫、HASL(LF)、OSP、ENEPIG、フラッシュゴールド、硬質金メッキ
戦士の表情 緑ソルダーマスク/黒PI/黄PI 緑ソルダーマスク/黒PI/黄PI 緑、黒、青、赤、マットグリーン
最小ソルダーマスククリアランス 300万 150万 150万
最小ソルダーマスクダム 800万 300万 300万
伝説 白、黒、赤、黄 白、黒、赤、黄 白、黒、赤、黄
凡例の最小幅/高さ 4/23ミル 4/23ミル 4/23ミル
ひずみフィレット幅 1.5±0.5mm 1.5±0.5mm /
ボウ&ツイスト / 0.05% 0.3%

私たちのスマートフォンがどのように完璧なチャットやデータ転送を可能にしているかを考えるだけでも驚くべきことではないでしょうか?これらはすべて、バックプレーン PCB とも呼ばれる PCB のおかげで可能です。ほとんどの電子デバイスの他のすべてのマイクロおよびマクロ コンポーネントに相乗効果をもたらすのは、このプリント回路です。したがって、デバイスが日常のタスクを簡素化できるようになります。 

この記事では、バックプレーン PCB とその機能の正確な内容などをさらに詳しく説明します。ただし、これらの詳細に入る前に、これらのバックプレーンのさまざまなタイプと、バックプレーン自体の特徴をよく理解することが不可欠です。 

バックプレーンとは何ですか?

わかりやすく言うと、これらのバックプレーンは私たちの体の根幹をなすガジェットです。彼らのおかげで、私たちは友達とテキストメッセージを送ったり、幸せな瞬間を画像やビデオの形で共有したりできます。バックプレーンは、最新のデバイスの構成要素です。 

バックプレーン PCB は、必要な接続と経路を提供することで、これらのコンポーネントが情報をシームレスに交換できるようにします。したがって、メモリ ビット、プラグイン デバイス、コンピュータ カードなどのコンポーネントはすべてバックプレーン デバイスによって接続されます。 

バックプレーンの種類

最も一般的な 2 種類のバックプレーンについて、その特徴とともに以下に説明します。

アクティブなバックプレーン

これらのバックプレーンは、プロセッサ、コントローラ、ルーティング システムなどのアクティブ コンポーネントの統合に役立ちます。これらのコンポーネントの主な目的は、バックプレーンがバックプレーンを通過するデータをアクティブに処理、管理、操作できるようにすることです。

アクティブバックプレーンの特徴

  • 彼らはプロセッサ、コントローラ、または特別な回路を使用してデータを管理し、データの送信方法を変更し、追加のセキュリティやバックアップ システムなどの優れた機能を追加します。
  • アクティブ バックプレーンには、信号を強化し、ノイズを低減し、間違いを修正するためのツールが備わっています。データが長距離を移動する場合でも、データがクリアな状態に保たれるようにします。 
  • アクティブ バックプレーンは、より豪華で複雑です。これらには多くのことができるスマートな部品が詰め込まれていますが、より高度なため、作成が難しくなり、コストが高くなる可能性があります。
  • アクティブ バックプレーンには電力を使用するアクティブ パーツがあるため、動作中に熱くなる可能性があります。 

パッシブバックプレーン

これらは内部計算能力を持たず、基本的な接続システムとして機能します。通過するデータを積極的に管理または処理することはありません。代わりに、システム内のモジュールまたはカード間のデータ転送に必要な物理的な接続とパスを提供します。

非アクティブなバックプレーンの機能

  • 部品の接続、信号の共有、電力の共有を容易にするために、部品はコネクタ、経路、トレースで構成されています。ただし、アクティブなものとは異なり、データの変更や分析は行いません。
  • パッシブ バックプレーンには信号を修正するための特別なツールはありません。 
  • これは、信号を強く保つためのブースターや特別な回路がないため、信号が遠くに伝わりすぎると信号が少し曖昧になったり弱くなったりする可能性があることを意味します。
  • これらのバックプレーンは簡単です。派手ではないし、内部にスマートな部品もありません。 
  • パッシブ バックプレーンにはプロセッサなどのアクティブな部品がないため、動作中にあまり熱が発生しません。 
Globalwell バックプレーン PCB 1

バックプレーン バスの種類

アクティブとパッシブの両方のバックプレーンには、産業用システム内で同じタイプまたは異なるタイプの 2 つのバスをリンクする、コネクタのように機能するブリッジを含めることができます。

  • 業界標準アーキテクチャ (ISA) - I/O デバイスの 8 MHz クロック速度で 16 ビット データを処理します。
  • 拡張 ISA (EISA) - ISA の拡張バージョンで、32 ビットのデータ転送が可能です。
  • Peripheral Component Interconnect (PCI) - 33 MHz のクロック速度で 32 または 64 ビットのデータを転送するハイエンド コンピューターのローカル バス システム。
  • コンパクト PCI (cPCI) - PCI バスの電気規格を使用しますが、その機能を組み合わせて Versa Module Eurocard (VME) バスにパッケージ化されています。
  • VME バス (VMEbus) - 産業、商業、軍事用途で広く使用されている堅牢な 32 ビット デバイス。

さまざまなバス タイプは工具箱の中のツールのようなもので、それぞれが産業システムにとって独自の強みを持っています。それらは、移動できるデータの量、堅牢性、および最適な場所が異なります。

現在、橋のおかげでこれらのバスはチームを組むことができます。これらの架け橋は、彼らがお互いに話し合うのに役立ち、業界のあらゆる種類の仕事に最適なチームになります。このチームワークにより、それらはさまざまなタスクに適合し、うまく連携して作業できるため、さまざまな産業用途が容易になります。

バックプレーン PCB の製造に使用される材料

バックプレーン PCB の製造に使用される材料が選ばれるのは、信号を高速に送信し、信頼性を確保し、熱を管理するのに適した特別な品質を備えているためです。重要な資料は次のとおりです。

基板材質

FR-4: 丈夫で断熱性を保つ、一般的でお財布に優しい素材です。通常のバックプレーンでよく使用されます。

高速ラミネート (例: Rogers、Isola): これらは派手な素材です。信号の損失を減らし、信号の移動を高速化します。これは高速データにとって非常に重要です。

銅箔

標準銅箔:電気を通しやすいので曲がりやすいです。通常はバックプレーンの内部にあります。

厚手の銅箔:厚みがあり、より多くの電力を処理します。多くの電力を必要とする場所や、冷却を保つために使用されます。

出生前リソース

エポキシ系プリプレグ:層同士を密着させてしっかりと密着させ、そのままの状態を保ちます。ソルダーマスクは、錆を防ぎ、はんだ付けを容易にするために銅に塗布される一種の保護コーティングです。

仕上げ面

ENIG、HASL、および OSP: コーティングは銅表面のはんだ付け性を向上させ、錆の劣化を防ぎます。

熱管理用材料

熱伝導性を有する基板: バックプレーンの温度の維持を支援します。

サーマルパッド/ビア: 過熱を防ぐために高温のコンポーネントの下で、クーラーと同様に機能します。

Globalwell バックプレーン PCB

バックプレーン アーキテクチャ: 基礎の構築

バックプレーン構造には、物理レイアウト、接続、信号方式、全体的な設計に関するすべての詳細が含まれています。 

接続レイアウト

まず、データの流れを理解し、各要素がどのように相互に通信するかを理解する必要があります。各パーツが共有するデータ量と、イーサネットや PCIe などのどの接続が最適であるかに関する情報を収集します。 

適切なコネクタの選択

次に、コネクタを選択します。突き出す必要があるのか、まっすぐに差し込むべきなのかを確認してください。さらに、コネクタの装着方法 (押し込むか、はんだ付けするか、または柔らかいエラストマー タイプにするか) も確認します。

スロットの計画

次に、これらすべてのパーツを快適に取り付けるために必要なスロットの数を決定します。スペースが狭すぎず、冷却のために呼吸しやすいものであることを確認してください。

物理的なレイアウト

ATCA や cPCI などのさまざまな規格があり、電源コネクタやカード ガイドなどをどこに配置するかはユーザーが決定します。

電気設計

まず、配電を行う必要があります。システムから各小さな部品に電力がどのように流れるかを調べています。太い電力経路と多数の小さなコンデンサにより、すべてにクリーンな電力が確実に供給されます。

バックプレーンの層

バックプレーンは、多くの層からなるサンドイッチのようなものです。これらの層を適切な材料と厚さに一貫させて、信号の伝達方法を制御します。

信号

重要なデータ ラインとクロック ラインについては、それらがリファレンス プレーンの近くにあることを確認してください。幅とスペースを一致させると、信号がスムーズに送信されます。

コンポーネントを配置する

抵抗器、コンデンサなどはコネクタに十分近づけてください。ドライバーとアクティブ要素を正しい場所に配置してください。 

ノイズキャンセリング

ガスケットとフィルターを使用して電気ノイズを抑えると、信号もクリアでクリーンな状態に保たれます。

機械設計

カードを挿入するためのガイドと適切なスロットがあります。回路基板がカードの重みで曲がらないように、補強材を追加できます。要素を適切に固定するには、常に強力なコネクタを使用してください。

涼しく丈夫に保つ

空気の流れが冷却に適していることを確認してください。特殊な素材を使用して熱を逃がすことができます。熱い部分にサポートを追加して、全体が多少揺れても崩れないようにします。

バックプレーンの PCB 仕様

仕様を詳しく見てみましょう。

レイヤー数

これは単にバックプレーン内に配置されている層の数を示しているだけです。より高度なものには、すべての接続を管理し、適切な動作を保証するために複数の層があります。

物質の種類

これは、FR-4 などの従来の材料や特定の高速材料の使用など、バックプレーンの構成に関連しています。これらの素材は、強度、耐熱性、信号伝送能力を考慮して選択されました。

銅の重さと厚さ

これは、銅層構造の重さと厚さを説明します。電力や熱の制御を強化するために、より厚い銅が使用される場合があります。

トレースの幅と距離

これは、ケーブルの幅とワイヤ間の間隔に関係します。信号の伝達と強度の維持に影響を与えるため、間隔は重要です。

インピーダンスの制御

インピーダンスの制御は、ワイヤー内の信号量を一定に保ち、大きく変化しないようにするために必要です。これにより、信号が強力かつ安定した状態に保たれます。

仕上げ面

これは、金属部品の上に層を置いて、錆びないようにしたり、はんだ付けを難しくしたりするようなものです。

アニュラーリングとドリルのサイズ

バックプレーンボード上の要素を整理したい場合は、穴のサイズとその周囲のスペースを必ず確認してください。

規格と公差

特定のルールに従うことで、バックプレーンが正常に動作し、信頼できるものであることが確認されます。

寸法とフォームファクター

バックプレーンの大きさと形状が重要です。それは、いくつかの規則的な形状に従っている場合もあれば、特定のジョブに固有の形状である場合もあります。

熱管理に関する考慮事項

これはバックプレーンが発する熱の処理に関するものです。涼しさを保つようにデザインすることができます。

シグナルインテグリティのパラメータ

バックプレーンを通過する信号が強い状態を維持することが重要です。特に信号が高速で飛び回っている場合に、信号がどのように動作するかなどをチェックします。

PCB バックプレーンの利点

ここでは、さらに詳しく検討した利点のいくつかを示します。 

簡単なアップデート

コンポーネントを追加または置換するために最初から始める必要はありません。これは、システムの段階的な改善に役立ちます。

組み合わせてコントラストを付ける

複数のブランドのパーツを組み合わせるとうまく機能します。これは、多くのブランドの互換性のある建設用レンガを受け取るのと似ています。

修正が簡単に

何か問題が発生した場合、損傷した部分を交換することはそれほど難しくありません。これにより、システムの故障時のダウンタイムが短縮され、修理コストが削減されます。

スペースを節約します

一枚の大きなボードにたくさんのピースをはめ込むパズルのようなものだと考えてください。特にスペースが足りない場合、スペースを節約するのに最適です。

信号に問題はありません

信号をクリアかつ強力に保つように設計されています。これは、データが問題なくスムーズに転送されるようにするのに役立ちます。

バックプレーン PCB の欠点

欠点としては次のようなものがあります。

作るのが難しい

バックプレーンの作成は、基板内に正確な配線と多くの層を必要とするため、困難でコストがかかります。これには多大な時間と費用がかかる場合があります。

信号は疲れる

バックプレーン内のデータのパスが長い場合、特に高速時に信号が弱くなる可能性があります。これにより、データ ビットの損失や信号のノイズなどの問題が発生する可能性があり、速度が増加するにつれて修正が困難になります。

熱トラブル

バックプレーンには多くの部品が近接しているため、かなり熱くなる可能性があります。この熱を管理することは、すべてをスムーズに動作させ、部品の早期摩耗を防ぐために重要です。

アップグレードの制限

拡張可能であっても、スペースがない、接続が機能しないなどの理由で、特定のパーツを追加できない場合があります。これは、1 つの部分をアップグレードするだけでバックプレーン全体を交換する必要があることを意味する場合があります。

すべての卵が 1 つのカゴに

バックプレーンに問題が発生すると、システム全体がダウンする可能性があります。家のメインスイッチが壊れると、そこに接続されているすべての照明や機器が機能しなくなるのと同じです。したがって、非常に信頼性が高いことを確認することが重要です。

終わりの時が来ました!

隠れた主役であるバックプレーン PCB は注目を集めないかもしれませんが、今日のテクノロジーの世界では非常に重要です。基本的な配線から、デバイス内の超高速データ道路になるまで、長い道のりを歩んできました。私たちがより良い技術を求め続ける中、これらのバックプレーン PCB は引き続き非常に重要であり、現在および将来のガジェットの動作方法を形成します。

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