PCBインピーダンス計算ツール
インピーダンス制御配線を解析し、製造許容差を考慮しても目標範囲内に収まるか確認します。
配線パラメータ
積層構成の断面図
準静的モデル
計算結果
製造公差の確認
製造ばらつきを予測するため、8通りすべての許容差の組み合わせを計算します。
設計初期の推定値です。実際の積層構成、エッチング断面、ソルダーマスク、材料を使って、最終的な配線幅を基板メーカーまたは電磁界解析で確認してください。
高速PCBガイド
目標インピーダンスを製造可能な仕様に落とし込む
インピーダンス制御は配線幅だけでなく、基板の積層構成全体に依存します。配線形状、誘電体、銅箔、エッチング断面、製造ばらつきを合わせて考慮します。
計算方法と前提条件
この計算器は、マイクロストリップ、埋込みマイクロストリップ、対称・非対称ストリップライン、デュアルストリップライン、コプレーナ導波路に対して、シングルエンドの準静的近似を適用します。数値ソルバーが目標値に合う幅を提案し、製造条件の評価では幅、誘電体厚さ、εrの八通りの極限の組合せを調べます。
確認すべき入力値
実際の誘電体の高さ
マイクロストリップではHは配線から基準面までの距離です。対称ストリップラインでは両側の高さが等しいと仮定します。プリプレグの公称厚ではなく、基板メーカーが示すプレス後の厚さを使ってください。
周波数に適した誘電率
カタログに記載された誘電率は、樹脂含有量、周波数、測定方法によって変わります。実際の材料と対象周波数帯に対して基板メーカーが示す設計用Dkを優先してください。
デュアルストリップライン：H1、C、H2
H1は上側の基準面と第1信号層の距離、Cは二つの信号層間の距離、H2は第2信号層と下側の基準面の距離です。ツールは各層のシングルエンドインピーダンスを個別に計算し、その平均値から幅を求めます。
推奨手順
- 1配線形状を選び、仕上がり銅箔厚を含む基板メーカー提案の積層構成を入力します。
- 2シングルエンドの目標インピーダンスと、インターフェースが要求する許容差を設定します。
- 3エッチング幅、誘電体厚、εrの許容差を入力します。基板メーカーがインピーダンスを管理する場合は、配線幅を固定せず目標インピーダンスを伝えてください。
意思決定例
公称50 Ωの配線でも、誘電体が10%厚くなり、エッチング後の幅が25 µm狭くなると、±10%の許容範囲を外れる場合があります。許容差の極限を調べると、基板メーカーと積層構成を見直す前にこのリスクを把握できます。
フィールドソルバーがまだ必要な理由
近似式だけでは、ソルダーレジスト、銅箔の粗さ、エッチング後の台形断面、ガラス織布、近くの銅箔面、ビア、周波数分散を正確に表せません。表示する極限値は決定論的な範囲であり、統計分布や製造歩留まりを保証しません。
よくある質問
計算した配線幅を基板メーカーに指定すべきですか？
必ずしも必要ありません。インピーダンス管理を依頼する場合は、目標値、許容差、対象層を伝えてください。基板メーカーは実際の材料と製造工程に合わせて配線幅や誘電体厚を調整することがあります。
ソルダーレジストはインピーダンスを変えますか？
はい。特に細いマイクロストリップでは、電界の一部がソルダーレジストを通るため、一般にインピーダンスが下がります。最終確認にはレジストの厚さとDkも含めてください。
参考資料
- E. O. Hammerstad、Ø. Jensen「Accurate Models for Microstrip Computer-Aided Design」、IEEE MTT-S、1980年。
- IPC-2141A、高速制御インピーダンス回路基板の設計ガイド。
- IPC-6012：リジッドプリント基板の認定・性能要件。基板メーカーの試験クーポンと設計ルールも参照します。
独自の学習資料です。2026年9月13日に技術的な明確さを確認しました。通電や製作の前には、データシート、適用規格、設計内容を必ず確認してください。