基板が薄いならパスコンは位置より量が重要

プリント基板EMC Q＆A

分厚い基板ほど実装位置が重要

プリント基板において電源面とグラウンド面の間隔が小さい場合，すなわち0.3mm未満の薄い基板では，デカップリング・キャパシタの配置に関する考え方が通常とは異なります．基板そのものが電源層とグラウンド層の間で大きな平行板容量をもつため，全体として強力な電荷供給能力を備えるからです．このような基板では，個々のキャパシタは特定のデバイス専用ではなく，基板全体にわたって「グローバル」に作用します．したがって，キャパシタの位置を細かく最適化することよりも，十分な数を基板上に配置することが重要です．

キャパシタの配置に関する考え方

薄い基板での実装に関しては，能動デバイスの端子とビアを共有する必要はありません．ビアを共有すると，むしろ配線の接続インダクタンスが増加して不利になる場合が多いです．電源層とグラウンド層の間隔が小さい基板では，各キャパシタの位置精度はそれほど影響を与えないため，配置の自由度は高いです．重要なのは，電源層から大きな電流を引き出すデバイス付近に十分な数を配置して，安定した電圧供給を維持することです．

1. 電源面とグラウンド面の間隔が0.3mm未満の基板ではキャパシタは基板全体に効く
2. キャパシタの位置よりも数を確保することが重要
3. ビアを共有するとインダクタンスが増え不利になる
4. 大電流を消費するデバイス付近に重点的に配置することが望ましい

分厚い基板での違い

一方で，電源面とグラウンド面の間隔が大きい基板では事情が異なります．平行板容量が十分に得られないため，局所的なデカップリング効果が重要になります．この場合，各デバイスの電源ピン直近にキャパシタを配置することが不可欠です．キャパシタはそのデバイス専用の「ローカル」な役割を果たすため，配置の工夫が直接的に電源の安定性に影響します．したがって，厚い基板におけるパスコンの位置はきわめて重要です．

まとめないが要点

基板の層間隔が小さい場合は，キャパシタの位置に厳密さを求める必要は少なく，数と分布を重視するのが適切です．層間隔が大きい場合は，キャパシタをデバイスごとに配置することでローカルな安定性を確保することが求められます．この違いを理解して設計に反映させることが，プリント基板のEMC対策において重要です．

〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 櫻井 秋久
• 1982年　九州大学大学院総合理工学研究科修了
• 1982年　日本アイ・ビー・エム株式会社入社．通信端末の製品開発，数値シミュレーションを応用したEMC 製品設計技術の研究，開発に従事
• 2005年　IBM ディスティングイッシュド・エンジニア，技術開発センター長
• 2010年　数値気象予測などIBMの基礎研究成果を活用したソリューション開発に従事
• 2020年　同社退社
• 2021年　株式会社システムデザイン研究所・顧問，山形大学ナスカ研究所教授．iNARTE EMCマスタ・デザイン・エンジニア
• クレムソン大学の電気・コンピュータ工学の名誉教授，LearnEMCの社長．MITでBSEE，パデュー大学でMSEE，ノースカロライナ州立大学でPh.D.を取得．IBMで7年間エンジニアを務め，ミズーリ大学ローラ校で17年間教員を務めた後，2006年にクレムソン大学に入社
• クレムソン大学の車両エレクトロニクスのミシュラン教授として，クレムソン車両エレクトロニクス研究所を設立し，車両エレクトロニクス，電磁適合性，ディジタル・シグナルインテグリティの研究プロジェクトを監督し，授業を担当．
• 同氏が運営するウェブサイト“LearnEMC”では，自動車，航空宇宙，民生用電子機器の各業界で働くエンジニアを対象に，EMCに関する指導，コンサルティング，設計支援を行っている．
• 電気電子学会(IEEE)フェロー，Applied Computational Electromagnetics Societyフェロー，IEEE Electromagnetic Compatibility Society Past-President．

著書

1. ［Book/PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング．

参考文献

1. ［PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］Gbps超 高速伝送基板の設計ノウハウ＆評価技術，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！RF回路シミュレーション＆設計・測定入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！初めてのIoT向け基板アンテナ設計，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
7. ［VOD］Pythonで学ぶ やりなおし数学塾1【微分・積分】，ZEPエンジニアリング株式会社．
8. ［VOD］Pythonで学ぶ やりなおし数学塾2【フーリエ解析】，ZEPエンジニアリング株式会社．
9. Pythonではじめる 数値解析入門 [Vol.1 Pythonの開発環境をインストールする]，ZEPエンジニアリング株式会社．
10. Pythonではじめる 数値解析入門[Vol.2 グラフ描画ライブラリ“Matplotlib”で2次元のグラフを描く]，ZEPエンジニアリング株式会社．
11. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室，ZEPエンジニアリング株式会社．