イントラへの表皮効果の活用

表皮効果とは、高無線周波電流の電流密度が導電性材料の表面皮膜 (表面境界) に向かって「密集」する傾向を表す用語です。 電流密度が表面に向かってどの程度形成されるかは、表面の下の一次高周波電流の深さに関係し、したがって表皮深さと呼ばれます。

直流 (DC) およびより低い周波数の交流 (AC) アプリケーション (たとえば、表皮深さの寸法値が通常より大きい 1 メガヘルツ未満) の場合、ほとんどの導体の断面が電流伝達に完全に関与します。 この完全な関与により、導体断面全体に均一な密度の電流分布が生じます。

図1

より高い周波数では、磁束の存在（および位置）が導体の断面を通る電流密度の分布にますます影響を与えます（図2）。

図2

実際に説明すると、材料特性、周波数 (これらの組み合わせにより表皮深さが決まります)、磁束パターンの分布の組み合わせによって、断面全体の電流密度の再分布が決まります。 導体を囲む磁束パターンの分布は、電流密度に適用される変更を方向付ける動機となる影響を与えます。

図3

電流密度の要因は高周波における磁束の形状と形成的存在であるため、導体の断面における電流密度分布の方向は磁束の位置によって変わります。 図 4 では、磁束密度は、逆位相関係で電流を流す (磁束を形成する) 2 本の導体の境界に強く形成されます。 高周波における磁束と電流密度の分布との相互関係により、これは、2 つの導体の電流密度が、磁束密度の分布に対応する 2 つの相互に対向する特定の表面に「密集」することを示唆しています。

図4

上に示した効果と影響を調べると、多層回路基板では、高周波電流を反対方向に伝播するプレーン層の配置が、Z 軸内でのコモンモード結合効果の分割を確立するのに効果的である可能性があることが示唆されています。 この投影は、対象の周波数スペクトルの各平面層内でアクティブに利用できる十分な数の表皮深さが存在することを前提としています。

表皮効果の形成を強調するには、周波数が高いほど表皮深さは小さくなり、材料の導電性および/または透過性が高くなるほど（周波数が高くなると）、表皮深さは小さくなります。 この観察を踏まえると、表皮効果の観点から言えば、表皮深さはほとんどの導電性材料で、より高い透磁率 (透磁率が材料の特性として高周波で明らかであると仮定して) および最高周波数で発生します。

図5

表皮効果の程度を説明するために、図 6 に表面への電流捕捉の割合を示します。これは、表皮深さに関連する電流密度の割合として表されます。 得られた結論は、電流密度の約 99 パーセントを捕捉するには 5 つの表皮深さが必要であるということです。

図6

図7

面内パーティション（回路基板の Z 軸内）に向かう高周波での特有の利点としての表皮効果の重要性は、図 8 に示す表で焼きなまされた銅の表皮深さを検討することで認識できます。

図8

回路基板の平面内の 1 オンスの銅の重量は約 1.4 ミルの厚さを表すことを理解すると、より高いスペクトル周波数分布では、回路基板内の平面が信号、信号カテゴリ、および電力に利用される可能性があることが観察されます。回路基板内の分割。