製造性考慮設計(DFM)

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。

PCB Design for Manufacturing Success

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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。

DFM/DFAの要件システムエンジニアリングにおいて

DFM/DFAの要件システムエンジニアリングにおいて 1 min Blog PCB設計者

PCB設計者

製造技術者

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製造技術者

製造技術者 DFM/DFAのベストプラクティスを用いて、製造可能でコスト効率の良いPCB設計を実現しましょう。CAD、CAM、およびシームレスな製造のための主要要件を統合する方法を学びます。

DFM for Space

航空宇宙プロジェクトのための必須DFMのヒント 1 min Blog PCB設計者

PCB設計者

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PCB設計者製造のための設計（DFM）はかなり複雑になることがあります。製造が容易でありながら、高品質、信頼性、およびコスト効率を確保する製品を作成することを含みます。DFMは、信頼性のための設計（DFR）、テスト可能性のための設計（DFT）、組み立てのための設計（DFA）などの関連概念も包含します。宇宙産業では、DFMの要求はさらに大きくなります。設計者は、温度、放射線、真空などの極端な環境を考慮に入れなければなりません。ESAやNASAなどの異なる宇宙機関の厳格な信頼性要件と様々な基準のために複雑さが増します。これらの基準を満たすコンポーネントは非常に高価になることがあり、ボードのリビジョンごとにさらなる費用が加わります。宇宙用の最初のPCBを設計している場合でも、プロセスについて単に好奇心がある場合でも、読み続けてください。経験豊富なユーザーでもここで貴重な洞察を得ることができるかもしれません。 PCBメーカーとの早期連絡を維持するこれは明らかに思えるかもしれませんが、非常に重要です。最初から、設計と品質の要件を満たすスタックアップと材料を選択する必要があります。プリプレグとコアが低いアウトガス特性を持っていることを確認してください、特にあなたのボードが光学要素の近くにある場合は特にです。早期にHDI（High Density Interconnect）を使用するかどうかを決定してください。これにより、PCBを小さく、より信頼性の高いものにすることができますが、製造およびテストのコストが高くなります。スタックアップでμviasを簡単に定義できます。接続の信頼性を高めるために、低電流を運ぶ信号であっても、2つ以上のレーザービアを使用してください。パッド内の2つのビア。ビアの色は、最下層とその直上の層を示しています。組立工場と早期に連絡を取り合うこの重要な点はしばしば見落とされます。各組立工場は異なるフットプリントに対して特定のプロセスを持っており、フットプリントのサイズは組立工場の要件に合わせる必要があります。エンジニアリングモデル（EM）の場合、異なるフットプリントを持つ宇宙用には認定されていないコンポーネントを使用するかもしれません。フライトモデル（FM）コンポーネント用にボード上にスペースを確保することは良い習慣です。さらに、比較レポートを使用して、すべてのフットプリントが最新であることを確認してください。比較レポートのサンプルビュー重いコンポーネントには接着剤を検討する重いコンポーネントには安定性のために接着剤が必要です。この接着剤のためのスペースをフットプリント上に残してください。これを示すには、別のレイヤーに情報を配置するか、そのエリアに他のものを配置しないようにキープアウト領域を指定することができます。接着剤の配置がキープアウト領域によってマークされたフットプリント（両側に二つの赤い長方形）テストを忘れないでください宇宙産業では、軌道上での修理が不可能なため、テストは非常に重要です。はんだ接合部での信号のプロービングは避けてください。これはそれらにストレスを加える可能性があります。代わりに、徹底的なチェックのために基板上にテストポイントを配置してください。GNDポイントを近くに配置すると便利です。テストポイントのための典型的な回路図シンボル PCB上のテストポイント基板をアウトガスさせることを許可してください宇宙産業の要件を満たす材料であっても、わずかにアウトガスすることがあります。これを容易にするために、PCB上でハッチングされたポリゴンを使用してください。しかし、

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PCB設計を機械組立ての欠陥から守る方法 1 min Blog 最近では、特殊なコンポーネントを組み立てる場合やリフロー工程を省略するため以外に、手作業でPCBを組み立てることはほとんどありません。自動ラインでボードを組み立てる場合、手作業に比べてPCBAが欠陥のない状態であることを期待します。しかし、現実には、最高級の機器を使用しても、PCB組み立てプロセスが完璧であることは決してありません。そして、ごく少数ですが、ボードが品質問題に直面することがたまにあります。ただし、問題を認識しておくことで、設計を最適化し、一般的なPCB組み立ての欠陥を最小限に抑える、あるいは完全に防ぐことができます。 PCB組み立ての欠陥製造および組み立ての過程で、PCBAには多くの欠陥が生じる可能性があります。設計者による基本的なDFM実践と、製造業者からのDFMレビューが行われます。これらの欠陥を見る確率は一般的に低いですが、十分な数のボードが生産を通過すれば、統計的に欠陥が発生することが保証されています。ここに示されている主なPCB組み立ての欠陥のリストは次のとおりです。 1. ソルダーブリッジ PCB組み立て時に発生し、通電時に深刻な損傷を引き起こす可能性がある最も一般的な欠陥の一つは、はんだブリッジまたは細ピッチ部品のリード間のショートです。ショートは通常非常に小さく、視覚検査では見逃されやすいです。PCB組み立て中のショートは、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。たとえば、間隔が狭い広いコンポーネントパッドがはんだブリッジを引き起こす可能性があります。ショートは、過度に厚いステンシルやおそらく汚れたステンシルによってパッドに過剰なはんだが配置された場合にも発生する可能性があります。はんだブリッジショート回路についてもっと学ぶ視覚的に識別されたはんだブリッジの欠陥。[出典: Springer] 2. 開放ジョイント不十分なはんだまたははんだ付け中の部品の浮き上がりによって、オープンジョイントが発生します（下記のトゥームストーニングを参照）。拡大鏡を使用していない限り、 PCBパッド上の一部のオープンジョイントはほとんど検出不可能です。視覚的なチェックにより、すべての表面実装部品が適切にはんだ付けされているかどうかを示します。しかし、部品のリードとはんだパッドの間にわずかな隙間があるだけで、電子機器が正しく機能しない原因となります。さらに、ステンシルが薄すぎると、はんだペーストが少なく預けられ、結果としてオープンジョイントが発生します。視覚的に識別するのが難しい場合でも、オープンジョイントは一般的にDMMで高抵抗として読み取られます。これは、オープンジョイントと疑われるものを確認する簡単な方法を提供します。 3. 浮いているSMD部品スルーホール部品は、リードがスルーホールに挿入されることによる自重とグリップによって位置を保持できます。これはSMDパッドには当てはまりません。これらの部品は基本的にリフローに入る前にはんだペーストの上に置かれます。パッド上のはんだペーストの量と部品パッド間の温度差は、次の2つの問題を引き起こす可能性があります：浮遊する部品が歪む一方のパッドでの不十分な濡れにより、墓石現象が発生

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SAPプロセスによるフレックス回路の小型化と生体適合性 1 min Blog 製造業者は通常、ダイエレクトリックの片面または両面に圧延焼鈍処理された銅または電解銅を塗布したフレキシブルラミネートを購入します。最も一般的なダイエレクトリックには、ポリイミド、LCP、ポリエステルがあります。