1080p から 8K まで — Unixplore Electronics (設立 2011) は、ゲーム コンソール OEM 向けにワンストップのターンキー PCBA 製造を提供します。6 つの SMT ライン、20 人の研究開発エンジニア、3,000 平方メートルの工場を擁し、材料の選択から完成品の組み立てまですべてを行っています。このガイドを使用して、十分な情報に基づいた意思決定を行ってから、ボードを納品しましょう。
ゲーム機にとって PCB の種類が重要な理由
A ゲーム機PCBA高速インターフェイス (PCIe、HDMI 2.1、USB 3.2、DDR メモリ) および電力を大量に消費するコンポーネント (CPU、GPU、電圧レギュレータ) を処理します。 PCB 基板、銅の重量、層スタックによって次のことが決まります。
- 10 Gbps 以上の信号整合性 (HDMI 2.1 ではレーンあたり 12 Gbps が必要)
- APU からの熱放散 (最新のコンソールでは最大 150W)
- 電力供給インピーダンス (安定した 0.8V コア電圧)
- コネクタの繰り返し挿入に対する機械的耐久性 (HDMI、USB)
PCB 材料タイプ — 比較表
| 材料 | DK | Df | ガラス転移温度(℃) | 料金 | 最適な用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| FR-4規格 | 4.2-4.6 | 0.020 | 135 | $ | 低予算コンソール、従来のデザイン |
| FR-4 高Tg | 4.2-4.5 | 0.018 | 170 | $$ | 標準の第 8/9 世代コンソール |
| ミッドロス（例：IT-170G） | 3.9-4.1 | 0.012 | 180 | $$$ | HDMI 2.0、DDR4-3200 |
| 低損失 (例: Megtron 6) | 3.6-3.8 | 0.006 | 200 | $$$$ | HDMI 2.1、DDR5、PCIe 4.0/5.0 |
| ポリイミド | 3.5-3.8 | 0.008 | 260以上 | $$$$$ | フレックスリジッドのハンドヘルドコンソール |
経験則:FR-4 高 Tg は、最新のあらゆる製品で許容される最低値です。ゲーム機PCBA60 以上の FPS ゲームをターゲットとしています。
Unixlore の推奨事項:4K/60FPS プロジェクトには、中損失素材 (IT-170G) をお勧めします。リードタイムを短縮するために、これらの材料を社内に在庫しています。
レイヤー数 - コンソールに必要なレイヤー数は何ですか?
| レイヤー数 | 典型的な使用例 | コスト乗数 |
|---|---|---|
| 4層 | レトロなコンソールのクローン、ローエンドのハンドヘルド | 1.0x (ベースライン) |
| 6層 | エントリーレベルのコンソール (1080p、30 FPS) | 1.4倍 |
| 8層 | ミッドレンジ (4K、60 FPS、基本 HDR) | 1.8倍 |
| 10層 | ハイエンド (4K/120 FPS、HDMI 2.1、VRR) | 2.3倍 |
| 12 層以上 | プレミアム (8K サポート、高度な冷却) | 3.0倍以上 |
8 層ゲーム コンソール PCBA の層スタックの推奨事項:
- レイヤ 1 — 最上位信号 (重要なトレース: HDMI、DDR、PCIe)
- レイヤ 2 — グランド (連続基準面)
- レイヤ 3 — 信号 (低速 I/O: USB、オーディオ、ボタン)
- レイヤ 4 — 電源 (コア VDD、VDDCR、スプリット プレーン)
- レイヤ 5 — 電源 (IO 電圧、DRAM VDDQ)
- レイヤ 6 — 信号 (二次高速)
- レイヤ 7 — グランド (下部信号のリターン パス)
- レイヤ 8 — 最下位信号 (一般的なルーティング、コンポーネント)
Unixlore の推奨事項:当社は、AMD Van Gogh と同様の SoC を搭載したカスタム コンソール用の 8 層ボードを製造しました。ハイエンド設計 (Rembrandt / Meteor Lake クラス) の場合、ブラインド/埋め込みビアを備えた 10 層機能により信号の整合性が保証されます。 BGA ボールマップをお送りください。24 時間以内にレイヤー数を検証します。
ゲーム コンソール PCBA の重要なパラメータ
インピーダンス制御
高速インターフェイスには、制御されたインピーダンスが必要です。典型的なターゲットゲーム機PCBA:
| インタフェース | 差動インピーダンス | 許容範囲 |
|---|---|---|
| HDMI 2.1 (4レーン) | 100Ω±10% | 5%推奨 |
| USB 3.2 Gen 2 | 90Ω±10% | 10% 許容可能 |
| PCIe 4.0 / 5.0 | 85Ω±10% | 5%推奨 |
| DDR4 / DDR5 | 40Ω(シングル)、80Ω(差動クロック) | 8% |
これらを達成するには、正確なトレース幅/間隔および誘電体の厚さが必要です。レイアウトの前にスタックアップ計算機 (Polar Si9000 など) を使用してください。
銅の重量と電流容量
| コンポーネント/レール | 必要な銅 | トレース幅（1A、1ozの場合） |
|---|---|---|
| CPU/GPU コア (50A+) | 2オンス（外側）、1.5オンス（内側） | トレースではなく電源プレーン |
| DDRメモリ VDDQ (5A) | 1オンス | 最小2mm |
| USB 5V (0.9A) | 1オンス | 0.6mm |
| HDMI 5V (0.05A) | 0.5オンス | 0.25mm |
重要な注意事項:高電流レール (>10A) の場合は、外層に 2 オンスの銅を使用し、電圧レギュレータ モジュール (VRM) の直下にサーマル ビアを追加します。 Unixplore は、電源層で 2oz 銅規格をサポートしています。
技術を介して
| ビアタイプ | 料金 | 信号品質 | 応用 |
|---|---|---|---|
| スルーホール | 低い | 良好 (ただし、スタブにより反射が発生します) | 電力、遅い I/O |
| ブラインドビア | 中くらい | より良い | SoC からメモリへの DDR ルーティング |
| 経由して埋葬 | 高い | 最高 | 高密度の BGA ファンアウト |
| ビアインパッド（充填済み） | 高い | 最高（半券なし） | 高速 > 5 Gbps |
HDMI 2.1 または PCIe 4.0 の場合は、BGA エスケープにビアインパッドを使用します。これらの信号では標準のスルーホール ビアを避けてください。スタブにより、10 GHz で 3dB を超える挿入損失が発生します。
ゲーム コンソール PCBA の表面仕上げオプション
| 仕上げる | 耐久性 | はんだ付け性 | 料金 | コンソール層 |
|---|---|---|---|---|
| ハスル | 悪い（不均一） | 良い | $ | レトロのみ |
| ENIG | 優れた (フラット) | 素晴らしい | $$$ | すべての最新のコンソール |
| イマージョンシルバー | 良い | 良い | $$ | 手頃な価格のハンドヘルド |
| OSP | 普通（賞味期限が短い） | とても良い | $ | 短期間のプロトタイプ |
おすすめ：ENIG はどのような場合にも必須ですゲーム機PCBABGA コンポーネント (SoC、GPU、DDR チップ) を搭載。 HASL によりパッドが不均一になり、BGA ヘッドインピローの欠陥が発生します。 OSP は 6 か月以内に酸化してしまうため、大量生産には適していません。
Unixlore 標準:すべての BGA ベースのコンソール PCBA プロジェクトのデフォルト仕上げとして ENIG を使用します。当社のENIGラインは最大600×500mmのパネルサイズをサポートしており、IPC-610Eクラス2/3規格を維持しています。
熱管理 - ヒートシンクとしての PCB
最新のゲーム コンソール SoC は 80 ～ 150 W を生成します。のゲーム機PCBA熱の放散を助ける必要があります。
熱設計チェックリスト:
- SoC 下のサーマルビア: 直径 0.3mm、ピッチ 1.0mm、少なくとも 100 個のビア
- SoC 直下のレイヤー 2 (グランド) に銅を流し込む - 破損なし
- サーマルリリーフスポーク - 高電流パッドではスポークを取り外します (完全接触を使用)
- メタルコア PCB (オプション) — 極度の冷却を実現するアルミニウム基板ですが、コストが 3 倍に増加し、層数が 2 ～ 4 層に制限されます。
2 オンスの銅を使用した標準的な 8 層 FR-4 高 Tg 基板の場合、PCB だけで約 5 ～ 8 W を消費します。残りの部分には、別個のヒートシンクとファンが必要です。
シグナルインテグリティの高いレイアウトルール
| ルールカテゴリ | ゲーム機のPCBA要件 |
|---|---|
| HDMI 差動ペアの長さの一致 | 各ペア内で ±5 ミル (0.127mm) |
| HDMI ペア間の長さの一致 | ±50ミル（1.27mm） |
| USB 3.2 差動ペア | 90Ω、長さ一致 ±2 ミル |
| DDR クロックと DQS のスキュー | ≤ 15ps (約 2.5mm 配線長) |
| 高速信号の最大スタブ長 | ≤ 15 mil (バックドリルビアを使用) |
避ける1 Gbps を超える信号では 90 度のコーナー — 45 度の面取りまたは円弧を使用します。
ゲーム コンソール PCBA — よくある質問
FAQ 1 — PlayStation または Xbox レベルのコンソール PCBA に標準 FR-4 を使用できますか?
答え：いいえ、標準の FR-4 (Tg 135°C、Df 0.020) は現代の製品には不十分です。ゲーム機PCBA4K/60FPS以上を対象としています。その理由は次のとおりです。
- 熱:ゲーム中、SoC ジャンクション温度は 90 ～ 95°C に達します。 BGA 近くの PCB は標準 FR-4 で 125°C を超える可能性があり、そのガラス転移温度 (Tg) を超えて基板の反りが発生します。 500 ～ 1,000 回の熱サイクル後に、BGA はんだ接合部に反り亀裂が発生します。
- 信号損失:6 GHz (HDMI 2.1 基本周波数) では、標準 FR-4 の挿入損失は 1 インチあたり約 1.0 dB です。一般的な 6 インチ HDMI トレースは 6 dB 損失します。これは信号電力の半分です。アイ ダイアグラムが閉じ、断続的な黒い画面や HDCP ハンドシェイク エラーが発生します。
- 誘電吸収:標準 FR-4 は湿気を吸収し、時間の経過とともに誘電率 (Dk) が変化します。 DDR メモリの場合、Dk ドリフトによりインピーダンスが ±15% シフトし、ビット エラーやシステム クラッシュが発生します。
最小許容材料:FR-4 高 Tg (≥170°C)、Df ≤ 0.018。 HDMI 2.1 または PCIe 4.0 を搭載したコンソールの場合は、中損失 (IT-170G など) または低損失 (Megtron 6) マテリアルにアップグレードしてください。ボードあたり 8 ～ 15 ドルの追加料金は、信頼性を確保するために不可欠です。
FAQ 2 — ゲーム コンソールの PCBA として 8 層と 10 層のどちらを選択すればよいですか?
答え：8層にするか10層にするかの決定ゲーム機PCBABGA 密度とメモリ トポロジによって異なります。この選択マトリックスを使用します。
| 要件 | 8層で十分ですか？ | 10層必要? |
|---|---|---|
| SoC BGA ピッチ ≥ 0.8mm、ピン数 < 600 | はい | いいえ |
| SoC BGA ピッチ 0.65mm、ピン数 600-800 | マージナル（複雑な配線） | はい |
| SoC BGA ピッチ ≤ 0.5mm、ピン数 > 800 | いいえ — ファンアウトは不可能です | はい |
| 2 つの DDR4/5 チャネル (合計 4 チップ) | はい | いいえ |
| 4 DDR チャネル (合計 8 チップ) | いいえ - ルーティング チャネルが不足しています | はい |
| PCIe 4.0 x8以上 | いいえ (クロストークの制御が困難) | はい |
| 予算の制約 (ボードあたり 8 ドル未満) | はい | いいえ (10 層のコストは 30% 高くなります) |
費用対効果の法則:まずは8層を設計します。自動ルーターが 85% の完了を達成できない場合、または 10 を超えるネットで間隔ルールに違反する場合は、10 層に移行してください。私たちの経験では、ミッドレンジ SoC (AMD Van Gogh と同様) を搭載したほとんどのカスタム コンソールは 8 層で適切に動作します。ハイエンド設計 (AMD Rembrandt や Intel Meteor Lake と同様) では、シグナル インテグリティのために 10 層が必要です。
FAQ 3 — ゲーム コンソール PCBA 上の HDMI 2.1 の最小トレース幅と間隔はどれくらいですか?
答え：のためにゲーム機PCBAHDMI 2.1 (レーンあたり 12 Gbps、4 レーン) の場合、トレースのジオメトリは PCB の材質とレイヤー スタックによって決まります。一般的な材料の実証済みの値は次のとおりです。
中損失材料 (Dk = 4.0、8 層スタック、5 ミルのプリプレグ) の場合:
- トレース幅: 4.5 ミル (0.114mm)
- 間隔 (ペア内): 4.5 ミル (エッジからエッジ)
- 隣接するペアまたは信号までの間隔: ≥ 12 ミル (0.305mm)
低損失材料 (Dk = 3.7、同じスタック) の場合:
- トレース幅: 5.0 ミル (0.127mm)
- 間隔 (ペア内): 5.0 ミル
- 他の信号との間隔: ≥ 10 mil
トレース幅を超える重要な要件:
- 長さの一致: 各ペア内の D+ と D- の間で ±5 ミル (0.127mm)
- ペア間のスキュー: ≤ 50 ミル (1.27mm) — これは HDMI 仕様よりも厳しいですが、12 Gbps には必要です
- ビア数: HDMI 信号ごとに最大 2 つのビア (SoC から内部層へのビア 1 つ、内部層から HDMI コネクタへのビア 1 つ)
- AC カップリング コンデンサ: 0.1µF、0402 サイズ、SoC の近くではなく、HDMI コネクタから 100 ミル以内に配置
- 基準面: HDMI ルート全体が固体の地面を基準にする必要があります (分割や空隙はありません)。
これらのいずれかに違反すると、HDMI コンプライアンス テスト (CTS 2.1) は不合格になります。一般的な症状: 断続的な 4K/120Hz、HDCP ハンドシェイクでの空白の画面、または VRR コンテンツでの雪。
基板選定の迅速な決定フローチャート
開始: 目標の解像度/フレーム レートはどれくらいですか?
│
§── 1080p / 30 FPS またはレトロコンソール
│ └── FR-4 高 Tg、6 層、ENIG、1oz 銅 → 可
│
§── 4K / 60 FPS、HDMI 2.0、DDR4
│ └── ミッドロス素材、8層、ENIG、1oz/2ozミックス→推奨
│
└── 4K / 120 FPS または 8K、HDMI 2.1、DDR5、PCIe 4.0/5.0
└── 低損失材料、最小 10 層、ENIG、2oz パワー層 → 必須
最終チェックリスト — ゲーム コンソールを注文する前に PCBA
- 信号速度に応じて材質を選択（FR-4 HT / 中損失 / 低損失）
- BGA ピン配置とメモリ チャネルに対して検証された層数
- 高速インターフェースごとに文書化されたインピーダンス制御要件
- SoC および VRM コンポーネントの下に配置されたサーマル ビア
- 表面仕上げ = BGA の信頼性のための ENIG
- 製造 DFM レビュー — 最小限のアニュラー リング、ソルダー マスク スライバー
- インサーキットテスト (ICT) にアクセス可能なテストポイント
特定の SoC およびメモリ構成に合わせたスタックアップの推奨事項については、BGA ボールマップとターゲット コンソールの仕様 (解像度、FPS、メモリ タイプ) を送信してください。
Unixplore を選ぶ理由 — 2011 年以来 PCBA 製造パートナー
生産能力
- 年間 150 万以上の PCBA
- 年間 150,000 個の完成品アセンブリ
- 3,000㎡の自社工場
- SMTライン6本 + DIPライン4本 + 組立ライン2本
エンジニアリングと品質
- 研究開発エンジニア 20名
- ISO 9001:2015 および IPC-610E
- エージング試験室 2 室 + 高温・低温試験室 2 室
- 社内での機能および信頼性テスト
グローバルな展開
- 35% 西ヨーロッパ | 20% 北米 | 20% オセアニア | 10% 南米
- 英語、フランス語、ロシア語、アラビア語での販売サポート
ワンストップのターンキーサービス
- PCB/PCBAの設計と製造
- 部品調達＆SMT/DIP組立
- コンフォーマルコーティングとボックス構築
- ワイヤーハーネスと完成品の組立
アプリケーション:家電製品、自動車、セキュリティ、家庭用電化製品、産業用制御、医療、ヘルスケア、スマートホーム、軍事、航空
今すぐお問い合わせくださいあらゆるカスタマイズされた電子アセンブリ プロジェクトに対応します。 MOQはありません。少量歓迎です。
