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製造性考慮設計(DFM)
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製造性考慮設計(Design for manufacturing: DFM)とは、設計者が製品の設計を見直し、可能な限り効率的な製造手段を用いて寸法、材料、公差、機能性を最適化するためのプロセスです。

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製造を考慮した設計：DFM/DFAの新しい視点 T製造を考慮した設計：DFM/DFAに対する新しい視点 2 min Guide Books DFM分析の完全ガイド 私の良い友人がPCB設計の製造計画についてよく言う冗談があります。「今日、製造業者に電話しましたか？」とよく尋ねることで、設計プロセスの複数の段階で製造パートナーとの連携を強調します。これは設計者がよく忘れがちなことであり、全規模の製造に先立って大きな頭痛の種になることがあります。事実、ボードは製造可能性を確保するために、製造と組立の両方の観点から、複数回のDFM分析を受けるべきです。 では、いつからDFM分析に設計をさらすべきでしょうか？もう一つの重要な質問は、DFM分析プロセスを迅速に進める最良の方法は何かということかもしれません。任意のボードにはチェックすべきことがたくさんあり、特に複雑なレイアウトでは、製造可能性を完全に検査することは時間がかかることがあります。DFM分析に何を期待し、どのようにして設計を迅速にプロセスを通過させるかについてここで説明します。 PCBのDFM分析に何が含まれるのか？ 一般的に言って、DFM分析は大量生産が必要なあらゆるものに適用されます。製造される製品は、大量生産に使用されるプロセスに適合するように設計される必要があり、設計が低い生産性、欠陥、または低い寿命を引き起こす可能性がないことを確認するために検査される必要があります。現在では、PCB製造業者とPCB組立業者が地球の反対側に位置していることもあり、DFM分析を行うために、プロジェクト情報の単一で管理されたストアに全員がアクセスできることが重要です。 PCBのDFM分析は、設計が製造業者の製造および組立プロセスに適合するかどうかを確認することを含みます。経験豊富な設計者であれば、品質を損なう可能性のある設計選択のリストが長いことを知っているはずです。私自身、設計に潜む可能性のあるあらゆる製造上の問題をまだすべて記憶していないので、製造を開始する前に私の基板を検査してもらうために、しばしば製造業者に頼っています。 頻繁に設計を検査する これは重要なポイントを提起します：いつDFMチェックを実行すべきか？もし比較的シンプルなボードを扱っているなら、製造前に製造業者が最終的なDFMチェックを実行することに頼るのがおそらく問題ないでしょう。繰り返しのDFM深掘りは、製造業者が迅速に実行できる時に過度の時間を取ってしまいます。より高度なもの、例えば、厳しいクリアランスと複数の信号規格を持つ高層カウントの混合信号ボードの場合、潜在的な品質問題を早期に捉えるためには、複数のDFM分析実行が必要です。 製造前に不必要な設計変更を防ぐ最良の方法は、いくつかの異なるタイミングでDFM分析を行うことです： コンポーネントを選択するとき：これは主にパッシブコンポーネントのサイズ、特に0201と01005に関連します。これらの小さなコンポーネントを使用する必要がある場合は、製造業者がこれらを扱えるかどうかを確認してください。 フロアプランニング中：この時点で、可能な層数、トレース幅の範囲、ビアサイズ、HDIに移行する必要があるかどうか、 どのPCBラミネートを使用するか、設計に適用されるIPC Producibilityレベルなど、ボードのいくつかの基本的な側面をまだ決定しています。 部品配置後：部品を配置したら、特に 両面SMDボードでのはんだ付けに関して、組み立てプロセスを考慮してください。また、接地された部品が参照面にどのようにはんだ付けされるか、熱リリーフが必要かどうかも考えてください。 スタックアップを計画する際：設計を製造に移す前に修正が必要なスタックアップがどれだけ多いかに驚くかもしれません。これは、製造業者に検証済みのスタックアップ表を尋ねることで解決できます。 Gerberファイルを生成した後：一部の欠陥は Gerberファイルで見つけやすいので、重なっているドリルヒットやビアのアスペクト比などをGerberでスキャンするのが最善です。 MCADチームとの協力：場合によっては、はんだ付け可能なコネクターや他の機械要素の配置が過度に狭いクリアランスを生じさせることがあります。 これらのポイントのいくつかは、他の記事ではあまり語られないことがあるため、詳しく説明する価値があります。 記事を読む
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PCB製造管理 P1 E-Book: PCB製造をナビゲートする：パート1 1 min Guide Books すべての設計者は、PCB製造プロセスを理解するために時間をかけるべきです。この電子書籍は、PCBの製造、組み立て、およびDFMにおける重要な概念を設計者に案内します。 記事を読む
DFM ガイドブック 製造のための設計ガイドブック 4 min Guide Books このガイドブックでは、製造に向けた設計について包括的に解説し、PCB設計が高い歩留まりで製造可能であることを確実にする方法について説明しています。詳細な例を100ページ以上にわたって掲載し、巨大な用語集やその他多くの情報も含まれています。 記事を読む

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SRAMユーザーのためのPCB設計のヒント：データ損失を防ぐ方法 SRAMとは何か？PCB設計のヒントとデータ損失の防止方法 1 min Thought Leadership SRAMは電源が切れるとデータを失います。 編集ソフトウェアの最高の発明の一つは、最悪のタイミングでマーフィーの法則が発動するのを防ぐオートセーブ機能です。数十年前、オートセーブ機能が存在しないことが、「保存」ボタンを押すことを渋っていた私にとって悪化し、重要な大学の課題の数ページが文字通り消去されたとき、私はほとんど泣きました。 電子機器では、SRAMを設計する際の課題を認識していないと、静的ランダムアクセスメモリ（SRAM）に格納されているデータ全体を失うリスクがあります。これは、SRAMが重要な変数を格納している場合、特にハードウェアの予測不可能な動作を引き起こす可能性があります。 SRAMとは何か、そしてどのように機能するのか？ SRAMは、組み込みシステム設計で一般的に使用される不揮発性メモリです。ロジカルビットで情報を格納し、動作電圧が供給されている限りその値を保持します。電源が切断されると、SRAM全体がデフォルト値、通常はロジック1に相当する値にリセットされます。 SRAMの内部は、複数のセルによって構成されています。これらのセルには、いくつかのトランジスタによって制御されるバイステーブルフリップフロップが含まれています。特定のアドレスに情報が格納されると、いくつかのフリップフロップがデータのデジタル値を表すように適切にラッチされます。 SRAMは電源が切れると情報を保持できないにもかかわらず、追加の作業用メモリが必要な設計で定期的に使用されます。FlashやEEPROMなどの他の揮発性メモリコンポーネントと比較して、SRAMは無視できる読み取りアクセス時間を持ち、データはランダムなメモリアドレスに書き込むことができます。 他の電子部品と同様に、SRAMは年々改良されてきました。SRAMが40ピン以上の大型コンポーネントであり、並列アドレスバスがまだ一般的なインターフェースだった時代は過ぎ去りました。今日のメモリメーカーは、 SPIやI2Cのようなシリアルインターフェースを備えたSRAMを生産し、フォームファクターを8ピンまで大幅に削減しています。 SRAMを設計する際の主要な考慮事項 SRAMの設計にさらなる考慮を払うことで、大きな違いが生まれるかもしれません。 SRAMを使った設計は簡単な作業のように思えるかもしれません。結局のところ、ピン数が少ないメモリチップを使った設計が何が難しいのでしょうか？しかし、経験上、実際には多くの問題が発生する可能性があることを学びました。部品選択から製造後の問題に至るまで、多くの問題に遭遇する可能性があります。ここでは、初心者レベルのPCB設計者に役立ついくつかのヒントを紹介します： メモリ容量 最大容量のSRAMを選ぶべきでしょうか？それともプロジェクトの要件に合ったものを選ぶべきでしょうか？これは、ファームウェア開発者を悩ませる質問であり、ハードウェア設計者にとってはそうではありません。メモリメーカーは通常、同じ物理パッケージで異なる容量のSRAMを導入します。これは、メモリ容量の選択が変わっても設計を変更する必要がないことを意味します。 インターフェースタイプ SRAMでよく使用されるインターフェースにはSPIとI2Cがあります。SPIはデータの書き込みと読み出しに4つの物理ピンを必要としますが、I2Cは2つの物理データ接続のみを必要とします。一般に、SPIはより高速なアクセスを提供しますが、SPIバス上の各ICに個別の制御信号が必要です。I2Cは、複数のメモリチップがマイクロコントローラに接続されている場合に理想的で、データ信号とクロック信号のみが必要です。 デカップリングコンデンサ 革新的な不揮発性メモリー、フラッシュや FRAMのようなものが登場している今、バッテリーバックアップSRAMを設計することはほとんどないでしょう。これにより確かにSRAMの設計は容易になりますが、安定した電源供給の重要性を見落としてはいけません。SRAMのVccピンにできるだけ近い場所にデカップリングキャパシタを配置することを常に確認してください。電源の不安定さによるデータの破損は、絶対に避けたい最後の事態です。 デカップリングキャパシタは、グラウンドバウンスの問題を防ぐのにも役立ちます。 記事を読む
製造性を考慮した設計は部品選定から始まる 表紙 製造性を考慮した設計は、部品選定から始まります 1 min Blog 機構設計者（メカエンジニア） 技術マネージャー 機構設計者（メカエンジニア） 機構設計者（メカエンジニア） 技術マネージャー 技術マネージャー 試作ビルドの2週間前、あるチームは、数か月前に定格電流を理由に選定した基板対電線コネクタが「新規設計非推奨」（NRND）に変更されていたことを知ります。その部品を扱っている唯一のディストリビュータの在庫は、必要数量を下回っており、メーカーの補充納期は40週間との回答でした。最も近い代替品は同じケーブルと嵌合できますが、フットプリントが異なり、高さも約1mm高くなります。 そこで電気設計者はコネクタ周辺を再配線することになります。しかし高くなったハウジングが筐体内のボスと干渉し、機械設計者はそのボスを移動して金型見積もりを取り直さなければならず、結果として試作ビルドのスケジュールは数週間遅延します。 この一連の手戻りは、すべて最初のコネクタ選定にさかのぼります。その部品は単一メーカー製で、選定当時から在庫は薄かったにもかかわらず、電気的仕様だけを基準に採用されました。そしてNRND通知が出るまで、誰も再確認しなかったのです。Design for manufacturability（DFM）は、こうした初期判断に生産要件を織り込み、リリースまで継続して見直せるようにする考え方であり、ほとんどの電子製品では、その判断を機械設計と電気設計が共同で行うことを意味します。 重要なポイント 初期の部品選定、アーキテクチャ、製造方法の選択は、製品コストの主要因を決定づけます。したがって、それらの判断を行う際には生産要件も考慮する必要があります。 部品を最初に選定する際に、ライフサイクル状況、パッケージ、ディストリビュータ在庫を確認し、そのうえで認定済み代替品、または対策計画をBOMに記録しておきましょう。 推奨部品リストによって固有部品を減らし、スタックアップを決める前に、製造業者の対応可能なスタックアップ構成とインピーダンス許容差を入手しておきましょう。 コネクタ選定や部品高さのような共有判断事項は、早い段階で機械設計者と電気設計者が一緒に決めるべきです。 製造コストはどこで決まるのか コスト見積もりに関する研究で昔からよく言われている経験則では、製品コストの約70%は設計初期段階で決まるとされています。『Design for Manufacturability』の著者であるDavid M. Andersonも、予算の観点から同じ傾向を説明しています。すなわち、設計が完了する時点では製品予算のうち実際に使われたのは約8%にすぎない一方で、その時点ですでに約80%のコストが実質的に確定している、というものです。どちらも概算ですが、示している内容は同じです。つまり、コストは早い段階で固定化されるのです。 各プロジェクト段階は、それ以前の判断の積み重ねの上に成り立っています。そのため、問題の発見が遅れるほど、一般に修正コストは高くなります。大規模なハードウェアおよびソフトウェアシステムにおけるエラー修正コストの増大を定量化した NASAの研究では、要求定義段階で1単位のコストで修正できる要求エラーが、設計段階では3～8単位、製造段階では7～16単位、統合・試験段階では21～78単位のコストになることが示されました。 こうして固定化されるコストの多くは、日常的な設計判断のほんの一部から生じます。以下の4つの実践は、機械設計者と電気設計者が最も直接的に制御できる項目に対応するものです。 レイアウト開始前にコストを下げる4つのDFM実践 記事を読む
製造前にPCB設計ルールで検出できる、よくあるDFMの問題 製造前にPCB設計ルールで検出できる、よくあるDFM上の8つの問題 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 製造前にPCBのDFMエラーを未然に防ぎましょう。よくある8つの問題と、手戻りや遅延を回避するために役立つ設計ルールをご紹介します。 記事を読む
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