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Altium Develop は、電気、機械、ソフトウェア、調達、製造の各チームを、共有されたリアルタイム環境でひとつに結びつけます。データ、コンテキスト、可視性を統合することで、サイロ化を解消し、チームが単一のグループとして連携して作業できるようにします。
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ビアの作成のための優れたツールセット ビアの作成のための優れたツールセット 1 min Guide Books クラス最高のパッドとビアのライブラリやドリルペアマネージャーでは、あらゆる種類のビアを定義して保存できます。 Altium Designer 専門家を対象とする、効果的で使いやすい最新のPCB設計ツール。 PCBのレイヤーの接続に使用されるビアでは、途切れのない信号経路の確保が要求されます。最も一般的なビアはPCBのすべてのレイヤーを貫通する円筒状の穴ですが、これはスルーホールと呼ばれます。スルーホールのそれぞれの端にはパッドが含まれます。密度の高い基板でのスペースの節約とシグナルインテグリティーの確保という特殊な用途向けのビアもあります。 PCBでは通常、少なくとも1つの内層と片方または両方の外層を接続するためにビアが使用されます。ブラインドビアは1つの外層と1つ以上の内層を接続し、その終端は内層になります。ベリードビアは内層の信号を接続しますが、外層には到達しません。それぞれの内層のビアの交点で接続が確立され、連続した信号経路が確保されます。コストに応じてこの種類のビアを選択します。 PCBのビアの種類 最も一般的なビアはスルーホールビアで、すべてのPCBのうちの99%で使用されています。また、重要な信号に対処するために使用されるビアもあります。ここでは、シグナルインテグリティーを確保するために追加機能が必要になります。この用途で最も利用されているのはブラインドビアです。このビアは基板全体ではなく数レイヤーのみを貫通するので、誘導性が制限されます。そのため、内層の接続で外層からの遮蔽が必要な場合に使用されます。サーマルビアは、サーマルリリーフのパッドでパターンを使って、大量の電力を消費する機器から熱を逃がします。 ブラインドビアの開始レイヤーと終了レイヤーの指定 Altium Designerのパッドとビアのテンプレートを使ったカスタムのビアの作成 それぞれの種類のビアは、パッド/ビアテンプレートエディターで作成、定義して、設計のローカルパッド＆ビアライブラリに保存できます。このインテリジェントなエディターでは、IPC寸法が認識され、カスタムで作成したビアに名称が割り当てられます。この名称には、それぞれのビアのIPCの定義が含まれます。これが、PCBベンダー機能に関連付けられ、カスタムパッドやビアをユーザーが入手できるようになります。Altium Designerには、ユーザーの要求を予測するエディターが備わっています。これにより、製造に関する適切な制約を維持しながら、カスタマイズされたビアを設計に使用することができます。 各ビアの特長に基づいてカスタムのビアを作成し、保存しておきましょう。 サーマルビアを使用すれば、デザイン全体で熱を逃がすことができます。 PCBにサーマルビアを追加する方法については、こちらのwebセミナーをご覧ください。 ブラインドビアとベリードビアを使用すると、PCBでスペースを節約してコストを削減できます。 ブラインドビアとベリードビアの詳細については、こちらをご覧ください。 マイクロビアでは、多層PCBで小さなトレースを配線したり、スペースを節約したりできます。 Altium 記事を読む
DDR5 PCB設計と信号整合性：設計者が知っておくべきこと DDR5 PCBレイアウト、ルーティング、およびシグナルインテグリティガイドライン 1 min Guide Books PCB設計者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 DDR5規格のリリースが2020年7月に発表されました。これは、提案された規格に従う最初のRAMモジュールの開発が発表されてから約18ヶ月後のことです。この規格では、ピーク速度が5200 MT/秒/ピンを超えることが可能であり（DDR4の3200 MT/秒/ピンと比較して）、JEDECで評価された速度は最大6400 MT/秒/ピン、チャネル帯域幅は最大300 GB/秒まで増加します。 この新世代のメモリは、8GB、16GB、32GBの容量で、技術がより商業化されるにつれて、以前の世代よりも需要が上回ると予想されます。 より高速な速度、より低い供給電圧、そしてより高いチャネル損失は、DDR5のPCBレイアウトと設計において厳格なマージンと許容誤差を生み出しますが、DDR5チャネルの信号整合性は一般的な信号整合性メトリクスを用いて評価することができます。この分野には取り上げるべきことがたくさんありますが、この記事では、DDR5における信号整合性を確保するための重要なDDR5 PCBレイアウトおよびルーティングガイドライン、およびDDR5チャネルにおける重要な信号整合性メトリクスに焦点を当てます。 DDR5アイダイアグラムとインパルス応答 DDR5チャネルの信号整合性を調べるために使用される重要なシミュレーションには、アイダイアグラムとインパルス応答の2つがあります。アイダイアグラムは、シミュレートすることも、測定することもできますし、終端されたチャネルでのインパルス応答も同様です。どちらもチャネルが単一ビットおよびビットストリームを伝送する能力を測定し、チャネルの解析モデルが因果関係の観点から評価されることを可能にします。以下の表は、これらの測定/シミュレーションから得られる重要な情報をまとめたものです。 インパルス応答 アイダイアグラム 測定内容 単一ビット応答 ビットストリームへの応答 測定から判断できること - チャネル損失 (S21) - 記事を読む
高電力設計用のPCBトレース幅と電流の関係表 高電力設計用のPCBトレース幅と電流の関係表 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 銅は融点が高く強力な導体ですが、温度を低く保つための工夫が必要です。これは、温度を特定の制限内に保つために、電源レールの幅を適切にサイズ設定する必要がある箇所です。ただし、ここでは、特定のトレースを流れる電流を考慮する必要があります。電源レール、高電圧コンポーネント、および熱に敏感な基板のその他の部分を使用する場合、レイアウトで使用する必要がある電源トレース幅を、PCBトレース幅と電流の関係表を参照して決定できます。 もう1つのオプションは、IPC-2152/IPC-2221規格の計算機を使用することです。また、PCBトレース幅と電流の関係表は必ずしもすべてを網羅しているわけではないため、IPC規格の等価トレース幅と電流のグラフの読み方を知っておくと役立ちます。この記事で必要なリソースを確認します。 高電流設計で低温を保つ PCB設計と配線においてよく浮かぶ質問の1つは、任意の電流に合わせてデバイスの温度を特定の制限内に維持するため、またはその逆の状況で求められる推奨電源トレース幅を決定することです。典型的な運用上の目標は、基板の導体温度上昇を10～20°C以内に保つことです。また、高電流設計における目標は、温度上昇が必要とされる動作電流の制限内に収まるようにトレース幅と銅箔重量を調整することです。 IPCは、特定の入力電流に対するPCBトレースの温度上昇を適切にテスト・計算するための規格を開発しました。これらの規格がIPC-2221およびIPC-2152であり、どちらにもこれらのトピックに関する大量の情報が含まれています。明らかに、これらの規格が対象としているものは極めて広範で、ほとんどの設計者は、すべてのデータを解析してトレース幅と電流の関係を明確にする時間がありません。そこで、こちらで、電流と温度上昇を関連付けるのに役立ついくつかのリソースをまとめました。 トレース幅と電流の関係表（ 下記参照） トレース温度上昇用 IPC-2221計算機 トレース温度上昇用 IPC-2152計算機 以下の動画では、関連するIPC規格について概説し、予測力と適用性に関してそれらがどのように異なるかを説明しています。また、電流制限を計算するためのリソースや、特定の入力電流に対して予想されるトレース温度の上昇も示しています。 PCBトレース幅と電流の関係表 IPC 2152規格は、トレースとビアのサイズを決定する第一歩となります。これらの規格で指定されている式は、特定の温度上昇に対する電流制限を計算するための簡単なものですが、制御されたインピーダンス配線は考慮されていません。とは言え、PCBトレース幅と電流の関係表を参照することは、PCBトレース幅/断面積を決定する優れた方法です。これにより、トレースで許容される電流の上限を効果的に決定できます。これを使用して、制御されたインピーダンス配線用のトレースのサイズを決定できます。 高電流で動作する基板で温度上昇が非常に大きな値に達すると、基板の電気的特性が高温で対応する変化を示すことがあります。基板の電気的および機械的特性は温度によって変化し、基板は高温で長時間使用すると変色したり壊れやすくなったりします。そのため、私の知り合いである設計者たちは、温度上昇が10°C以内に収まるようにトレースのサイズを決めています。これを行うもう1つの理由は、特定の動作温度を考慮するのではなく、幅広い周囲温度に対応するためです。 以下のPCB電源トレース幅と電流の関係表は、銅箔重量1 オンス/平方フィートで温度上昇を10°Cに制限する多くのトレース幅と対応する電流値を示しています。PCBのトレースサイズの決定方法に関する説明は以上です。 電流 (A) 記事を読む
ECAD-MCAD コラボレーション - コミュニケーションのギャップを埋める ECAD-MCAD コラボレーション - コミュニケーションのギャップを埋める 1 min Blog 正直なところ、私たちは「いつもそのようにしてきたから」という理由で、毎日同じ方法で物事を行っています。スケジュールの圧力や外部からの要求があるため、これらのことをどのように改善できるかについて考える時間はほとんどなく、ましてや新しいことを実際に試みることなど考えられません。これが、異なる方法論を探求することへの投資意欲を難しくしています。 私たちの一般的な傾向は、持っているものを使い続け、リスクを避けることに重きを置く一方で、生産性を高め、手動介入を減らし、製品化までの時間を短縮する可能性のある新しい方法を探ることには消極的です。 ECAD-MCAD コラボレーションは、まさにその範疇に入ります。このプロセスが苦戦する主な理由は、利用可能なオプションに関する情報が一般的に不足していること、プロセスを実装および/または調整し、通常は別々の製品ドメインにわたって受け入れを得るために必要とされる作業量が多いと perceivedされることです。これにより、課題がほぼ不可能に思えることがあります。 「千里の道も一歩から」（老子）という言葉はここにも当てはまります。目標を定めた段階的なアプローチを定義し、焦点を絞り、最終目標を念頭に置くことで、最終的に測定可能な利益を得ることができます。 設計チーム間でデータを簡単に共有し、検証する必要性は、過去に比べてはるかに重要になっています。かつては、協力する人やチームが廊下の向こう側や同じ建物内にいた時代はとっくに過ぎ去りました。その結果、ECAD-MCADのコラボレーションをより信頼性が高く、効率的な方法で見直すことが、その隔たりを埋めるのに重要になるでしょう。 いくつかの情報、現在の方法論、そして日々のデータ交換を助けるだけでなく、結果の品質、プロトタイプの回転数の削減、全体的なコミュニケーションの改善といった問題に対処するかもしれない代替案について見てみましょう。 数字は嘘をつきません！ 統計によると、レビュープロセス中のエンジニアリング変更の手動通信のため、設計検証が全体の設計サイクル時間の60％から80％を占めています。 さらに、今日の複雑な設計の半数以上が、プロトタイプの設計が構築され検証された後に見つかったエラーのために再設計されなければなりません。 現在の方法論： 現在、多くの企業はデータ交換のためにIDF、DXF、またはSTEPファイルに依存しています。 これらの方法はしばらくの間使用されており、機能はしますが、提案のたびに、関連するREADMEファイルや変更点と場所を説明するマークアップされたPPTやPDFと共に、データベース全体を送受信する必要があります。これらのファイルは実際に共有されているデータから切り離されているため、情報が頻繁に見落とされ、エラーが発生することがよくあります。 他の問題には以下が含まれます： 提案された更新に関するフィードバックを待っている間に、設計プロセスは一般的に続行されます。つまり、変更が送信された直後に設計が古くなる可能性があります 提案された変更に関する質問は、通常、メール、音声、または直接のやり取りを通じて伝えられ、一般的に文書化されたり保持されたりしません 変更がいつ、誰によって、何のために、なぜ行われたかに関する完全な 追跡可能性の欠如 製造と組み立ての前にMCADおよびECADデータベースを明確に検証し比較する方法がないため、重大な問題が容易に見逃される可能性があります。 記事を読む
PCB用FR-4材料はすべて同じではありません PCB用FR-4材料はすべて同じではありません 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 PCB業界では、「FR-4」は積層材料を表す一般的な呼称として使われています。ある意味では、FR-4を特定の積層材の種類だと捉えること自体が、業界全体に広まった数ある誤解の1つです。本ブログでは、FR-4という用語の歴史、実際に何を意味するのか、それに関連するさまざまな特性値、そして設計に適した積層材を選定する際に考慮すべき特徴について解説します。 FR-4の起源 FR-4という用語を調べると、ほとんどすべての情報源で、ガラス繊維強化エポキシ積層材と定義されています。要するに、Wikipediaでの定義は次のとおりです。 FR-4は、ガラス繊維強化エポキシ積層材に対するNEMA（National Electrical Manufacturers Association：全米電機工業会）の分類です。FR-4は、織ガラス繊維布にエポキシ系樹脂バインダーを組み合わせた複合材料であり、難燃性（自己消火性）を備えています。 このFR-4の定義は業界内で非常に広く浸透しているため、PCB製品の開発に関わる多くの人が、この意味でFR-4を積層材の名称として使っています。 しかし実際には、FR-4は積層材料そのものではなく、これまで一度もそうであったことはありません。むしろ、これはULの分類であり、「難燃等級4」を意味します。PCBの歴史をさかのぼると、かつて積層材の選択肢はポリイミド系とエポキシ系の2つしかありませんでした。航空宇宙向け製品を開発する場合は、より高温に耐えられる樹脂系であるポリイミドを使用していました。ただし、これには多くの欠点があります。高価で、製造が難しく、さらに大きな問題として吸湿性があります。つまり、ポリイミドで作られた基板は、深刻なリークの問題を防ぐために乾燥ベーキングを行い、その後で保護コーティングを施す必要があります。 もう1つの「元祖」材料がエポキシです。エポキシは低コストで製造しやすく、最も一般的に使われる樹脂の1つでした。ただし、この材料は高温に耐えられません。そのため、はんだ付け工程中に軟化し、反りが発生しやすくなります。また、「エポキシ」という言葉も単一の特定樹脂を指すのではなく、積層材の一群を指す分類です。 この2つの当初の積層材オプションを前提にすると、FR-4は基本的に「ポリイミドではない」という意味でした。しかし、だからといってすべてのFR-4基板が同じというわけではありません。実際には、いずれも「FR-4」の条件を満たしながら、外観、性能、コスト帯の位置づけが異なる50種類の基板を作ることさえ可能です。 業界が純粋なエポキシ系材料を超えて発展した後も、新しい樹脂系がポリイミドではないという理由で、FR-4という呼称はそのまま残りました。たとえば、エポキシ系システムの弱点を補うために、現在では温度特性の異なる複数のエポキシ配合が存在します。その1つが「High-Tg FR-4」として知られており、エポキシ系基板に関連する低いTg（ガラス転移温度）の問題に対処しています。 本当に重要なこと 銅箔や織ガラス補強材に加えて、樹脂系はPCB材料システムの主要構成要素の1つです。そして樹脂系の中でも、最も重要な特性の1つが誘電体（絶縁体）です。インピーダンスや波の伝搬速度に影響を与える誘電体の特性は、比誘電率（er）です。表1に示すように、この特性は樹脂含有量と測定周波数の両方によって変化します。 表1. 代表的なHi Tg FR-4積層材システムの特性 人々が「FR-4」という言葉を使うとき、すべてのFR-4材料に共通の比誘電率があると想定しがちです。具体的には、FR-4とは材料のerが4.7であることを意味すると考えています。しかし、このer値は30年前のものであり、現在では当てはまりません。それでもこの思い込みが、多くのインピーダンス不一致の原因となってきました。表2には一般的に使用される積層材のer値を示していますが、そのどれも4.0を大きく超えていません。その他の重要な情報としては、損失正接Tan 記事を読む
PCIeレイアウトと配線のガイドライン PCIeレイアウトと配線のガイドライン 1 min Guide Books PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 子供の頃、コンピューターの筐体を開き、マザーボードに搭載された複雑なカードスロット、チップ、その他電子部品を見ると、製作者がどうやってこの部品すべてを正しく配置できたのか、不思議に思っていました。後にコンピューター・アーキテクチャーと周辺機器のPCB設計について学ぶと、私はPCB設計者が優れた電子機器を構築するために注いでいる労力に驚嘆しました。 最新のGPU、USB、オーディオ、およびネットワークカードはすべて同じ相互接続規格である、PCI Expressの背面で実行できます。PCIeデバイスの高速PCB設計に慣れていない場合は、PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) から標準ドキュメントを購入しない限り、このトピックに関する情報が少し断片的になります。幸いなことに、基本仕様は実用的な設計ルールに分割できるため、適切なPCB設計ソフトウェアを使用して次のPCIeデバイスを簡単にレイアウトおよび配線できます。 他の高速設計/デザインと同様に、配線仕様に関する標準規格に盲目的に従っても、設計/デザインが意図したとおりに動作することは保証されません。プロトタイプの設計では徹底的にテストして、シグナルインテグリティーの問題が設計内に潜んでいないことを確認する必要があります。インピーダンスや配線長などの点ですべてを適切な配線仕様に合わせて設計したとしても、レイアウトの選択が不適切なために設計が失敗する可能性は依然としてあります。各世代のPCIe仕様にはテスト要件も含まれており、これは PCI-SIG Webサイトで公開されています。ここではテストには立ち入りませんが、このまま読み続けて、規格の内容と、新しい PCIe 世代に最適に準拠するようにPCIeカードを設計する方法の簡単な概要を確認してください。 配線仕様 現在、PCIeの仕様を統括する業界の作業グループであるPCI-SIGが、PCIeの5つの世代をリリースしています。 PCIe Gen 5は今年リリースされ、PCIe 記事を読む
過去と未来の技術、プリントエレクトロニクス プリントエレクトロニクス：過去と未来の技術 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 機構設計者（メカエンジニア） PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 機構設計者（メカエンジニア） 機構設計者（メカエンジニア） プリントエレクトロニクス（PE）は、新しく急速に成長している相互接続ビジネスです。その起源は、家電製品用のプリントフレキシブルキーボードや、派手な雑誌や文献での技術の拡大にあります。PEの皮肉な点は、この技術が恐らく第二次世界大戦中に最初に使用され、すべてのプリント回路がその起源をPEに負っていることです。 アプリケーション PEについて最もエキサイティングなことは、それが開く新しいアプリケーションと市場の全てです。図1には、現在PE開発者によって追求されている市場のうちの10つが示されています。これらの市場の大多数において、アプリケーションは短命であり、実際のPE基板は使い捨て可能です。フレキシブルキーボード、プリントグルコースセンサー、プリントRFIDタグなど、いくつかのアプリケーションは既に確立されています。一方で、プリントバッテリーと電気泳動電解質で動く化粧品用しわクリームマスクなど、このリストにさえ載っていないものもあります。 材料 材料はPE開発者にとって依然として主要な課題です。多くのPEアプリケーションがコストに敏感であるため、現在の銀の導電性インクやポリイミドフィルムの絶縁体は、そのアプリケーションにとって高すぎます。現在の絶縁体候補は表1に、導体は表2に示されています。 研究では、基板としてのナノテクノロジーがガラス、プラスチック化紙、PET、導体としては銅、グラファイト/グラフェン、カーボンナノチューブ（CNT）を支持しているようです。 表2: 印刷エレクトロニクスに適した導電材料とインク 製造プロセス 印刷エレクトロニクスは、雑誌のような低コスト印刷を想起させます。その技術は、私たちの最も古く、最も自動化された技術の一つです。しかし、図2に示されている他の印刷技術もあります。 インクの印刷方法は、その解像度（マイクロン単位）と秒速平方メートルでのスループットの機能として特徴づけられます。 印刷に関するより詳細な表は表3に示されています。それは速度、解像度、フィルムの厚さ（マイクロン単位）、および使用できるインクの粘度をリストしています。 設計ツール Altium Designer® 19にアップグレードした場合、プリントエレクトロニクスの設計が可能であることに気付いたかもしれません。これは幸運なことです。なぜなら、多くのアイデアや革新的な電子機器がプリントエレクトロニクスの基板の形を取る可能性があるからです。3Dプリンティングは現在、銀ペーストや様々な絶縁体、抵抗性および容量性インクを使用してプリントエレクトロニクスを作成することができます。近い将来、半導体（P型およびN型）インクやOLEDペーストも利用可能になるでしょう。技術がより一般的になるにつれて、他の特殊インクや紙に似た改良された基板も開発されるでしょう。 プリントエレクトロニクスに関する包括的で詳細な説明については、Joseph Fjelstadの電子書籍「Flexible Circuit Technology-Fourth 記事を読む