PCB基板にコンデンサを作成できますか？

nFまたはµFコンデンサの大きさについては、PCBボード上に構築できると思います。コンデンサは2つの金属層とそれらの間の何かのようなものです。

これは可能ですか？

コンデンサを購入するのではなく、PCBボード上のコンデンサを設計するだけです。PCBボード上の二重金属層。

標準の2層FR-4ボードに銅をレイアウトするだけでは、1 nFを達成するのに苦労します。静電容量は、おおよそ平行平板方程式で与えられます。

$C = \dfrac{ \epsilon A }{ d }$

この場合

$C = \dfrac{(4.7)(8.854 \times 10^{-12}) A }{ (1.6 \times 10^{-3} ) }$

または

$C = A (2.6 \times 10^{-8}\mathrm{F/m^2})$

つまり、1 nFを達成するには、.038 m ²または380 cm ²の銅面積が必要です。FR-4の典型的な誘電率（比誘電率）として4.7を使用し、典型的な基板の厚さとして1.6 mmを使用しました。

並列銅領域でpFスケールのコンデンサを作ることは珍しいことではありませんが、通常、d項がはるかに小さくなる多層基板で行われます。この種のコンデンサは、ディスクリートコンデンサよりも低いESRとESLを実現できるため、非常に高い周波数の回路で電源をバイパスするのに役立ちます。

また、高誘電率層を提供するために多層PCBに積層できる特別な材料を製造し、金属パターニングによりさらに大きなコンデンサ値を構築できる会社もあります。3Mは1つです。これらは多くの場合、埋め込みコンデンサまたは埋め込みコンデンサと呼ばれます。PCB製造工場に連絡して、このタイプの材料をサポートしているかどうかを確認してください。

コンデンサをそのように構築することは可能ですが、µFを忘れることができます。ほとんどの場合、pFの範囲にあります。

$C = \dfrac{\varepsilon A}{d}$

PCBに大きな領域を構築するのは難しく、そのように構築するのは難しいので、プレートの間隔を任意に小さくすることはできません。 。

はい、これは、トレースからボード上の静電容量を取得することを意味します。通常は大きな値ではありませんが、特に互いに近いトレースがあり、高周波を実行している場合は重要です。

$\varepsilon_r$

$C=\varepsilon_0\varepsilon_r \frac{A}{d}$

$\varepsilon_r$

$C=8.85 \cdot 10^{-12} \frac{\mathrm{F}}{\mathrm{m}} \cdot 4.2 \cdot\frac{0.01\space\mathrm{m}^2}{0.0015\space\mathrm{m}}$

$C=248\space\mathrm{pF}$

より薄い誘電体（FR4コア）を使用し、場合によっては2枚以上のプレート用の多層基板を使用したとしても、nFに近づくことは大きくなり、µFの範囲に入るにはほど遠いです。

ただし、ボードの端にいくつかのコンデンサを使用し、コンデンサとして機能する2つの銅プレーンを使用してボード全体に電圧を分配できます。PCBコンデンサーと並列接続されたディスクリートコンデンサーは、ほぼ完全な集中コンデンサーとして機能し、高速ロジックまたは電源設計に暖かいファジーを与えます。

正確な値または大きな値が必要な場合、PCBコンデンサは使用しませんが、完全な設計で非常に優れた配電システムを作成するために使用できます。

より難解な形式のコンデンサは、フリンジ電界を使用し、両方の層に両方の電極を絡み合ったフラクタルパターンで配置します。閉じた形式のソリューションはなく、製造公差に非常に敏感であるため、この場合は実質的に役に立ちません。静電容量のブーストは4X〜5Xの範囲になります。完全を期すために言及しました。まったくお勧めできません。

昨年の実験として、私はロール紙の周りに紙のシートで分離されたアルミホイルのシートを数回巻き付けることによってコンデンサを構築しようとしました。20 nF程度しか得られなかったと思います。ほんの少し。私は比較的大きなAlのシ​​ートを使用していたので、PCBでその近くに到達するのは難しいでしょう。

これは可能ですか？はい！

あなたの質問を逐語的かつ文字通り受けとれば、あなたは非常に大きなサイズのPCB上にその大きさの上限を築くことができます。PCBサイズの計算式はわかりませんが、PCB上に構築したいコンデンサのコストよりもかなり大きいと思います。

私はしばらくの間、「両面PCB」ボードを使用して両面キャップを作成しています。私は約30から150pfの範囲です。電圧ブレークダウン能力を高めるために、私は常に表面と端にpCBをコーティングします。RF周波数では、かなり熱くなることがあるので、私は決してそれらを数百ボルト以上にさらさないでしょう！私はアンテナ用のトラップコイルでそれらを使用し、適切に設計されていれば問題なく最大約300w（PEP）を処理できます。私はそれ以上のことを処理できるとは思わない。それらのレベルで動作することを保証するものではありません。私はQTHのトラップアンテナやラジオで使用していますが、私たちは常に「裸足」の電力レベルにあります。

乾杯少し遅れてデータに注意した>これが予想されたものでない場合は謝罪する。

私は頻繁にこの方法を高無効電力高周波システムに使用しています。ただし、FR4グラスファイバーテキソライトのような「通常の」PCB素材は期待どおりに機能しません。tan（fi）は0.035前後です。これは、私の構成では、100 MHzの4 kVおよび10アンペアの100 pFタンクコンデンサが「少し」熱くなることを意味します。最初の数秒で200 C、400分後

しばらくして、ラジエーターの両側に接着剤をつけ、クーラントなどに浸そうとしました。論理的にはまったく良くありません。赤外線写真は、表面による均一な実際の温度場を示しており、ワイヤの固着の周りにパッチが変更されていないため、銅のフーコー効果ではなく、誘電加熱に耐えることができます。

私が見つけた究極の解決策は、Rogers Inc.が（ベルギーの製造元で）テフロンベースのPCBを生産したことです。違いは確かにお金の価値があります。そして、このコンデンサはkVARシリーズのVishayやJenningsなどのようにはるかに安価です。

第二に：多くの場合、「テスラコイルの人々」は40 kVのキャップのようなものを必要とし、kHzレンジの周波数で動作するため、誘電加熱はそれほど重要ではありません。それから、フロアカーペットPVCタイル、ルーロンの半硬質タイプ、厚さ約2〜3 mmに勝るものはありません。2つの銅箔を間に挟み、「ソーセージ」に巻き込みます。この材料は「そのまま」最大40 kVまたは極端な50まで持続し、イプシロン2.7〜3.3、散逸率0.006〜0.017です。したがって、銅がわずかに「歩く」か、エアポケットを形成することを除いて、PVCは、グラスファイバーエポキシPCBと比較して、コンデンサのはるかに優れた材料と見なされるべきです。

3）私はここで自分の紙に関する試練について読んだ。紙製品に関する数字：セロハンフィルム：e = 6.7 ... 7.6およびtan = 0.065 ... 0.01、紙繊維6.5および0.005。クラフトティッシュ1.8および0.001-0.0015; ぼろ綿組織1.7および0.0008-0.0065; プレスボード3.2および0.008。含浸紙の場合、論理的には、含浸化学物質が主な影響を及ぼします。したがって、紙はかなり損失の多い素材ですが、PCBよりも優れた機能を発揮します。