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

Filter

見つかりました

Sort by

24 マルチボードオブジェクトのスマートなMate機能 1 min Videos

未配線のネットをどこにもつながらないトレースにしないでください

未配線のネットをどこにもつながらないトレースにしないでください 1 min Thought Leadership 映画で、列車が線路を走っていて、橋を渡り始めるものの、先に進むと線路が途切れて橋がどこにも繋がっていないことに気づくシーンを見たことがありますか？それは怖い状況で、以前は列車技師と呼ばれていた機敏な列車の運転手だけが大惨事を防げます。同じくらいの大惨事ではありませんが、基板上に未配線のネットがあると、PCBの動作に大きな混乱を引き起こす可能性があります。未配線のネットは、接続が必要な場所に開いた回路のことです。コンポーネントのパッドやパッドとビアの間に完成した経路がないと、回路が不規則に動作したり、差動ペア間でインピーダンスの不一致が生じたり、熱を保持してコンポーネントや基板が損傷する可能性がある部分で熱を保持してしまうことがあります。PCB製造業者が未配線のネットを認識できない場合があるため、これらの不完全または欠落している接続を設計中に特定して解決することが、使用できない基板の製造を防ぎ、不必要な追加コストを避けるために不可欠です。Altium Designerを使用すると、回路図上の電気的接続をチェックし、PCBレイアウト上のネット接続を確認し、必要な変更を簡単に行うことができる包括的な統合設計パッケージを手に入れることができます。設計に存在する可能性のある未配線のネットを特定して解決するためのこれらのツールを探ってみましょう。未配線のネットを特定する方法あなたの回路図が完全に接続されていることを確認する責任はあなたにあります。もし、あなたの設計に集積回路（IC）が含まれている場合、外部に接続されていないピンや使用されていないピンがある可能性が高いです。このため、回路図の接続を行う際には、コンポーネントのドキュメントに依存すべきです。役立つかもしれないヒントとして、コンポーネントの接続を示す図面やブロック図を作成し、回路図のガイドとして使用することが挙げられます。単純な回路の場合、この図面は回路図の未配線ネットを視覚的にチェックするためにも使用できます。しかし、ほとんどの回路の複雑さを考慮すると、回路図に対して電気的または電子的なルールチェック（ERC）を実行する必要があります。回路図上の未配線ネットの特定回路図の設計が完了し、PCBに変換する前に、ERCを実行する必要があります。一般的に、ERCは電気的接続を評価します。これには、パス、ラベリング、パラメータが含まれ、違反のリストを提供します。これらの違反は、ERCの設定時に選択したルールと報告レベルオプションに基づいています。ただし、一部のPCB設計ソフトウェアパッケージでは、ネットリストの作成やERCの実行が追加の設計ステップとして別になっていますが、Altium DesignerではERCはPCBレイアウトを生成する変換またはコンパイルの一部です。可能なチェックと違反の数は広範であり、ネットを特に扱うチェックがいくつか含まれています。成功したコンパイルを妨げる可能性のある可能なネット違反の中で、未配線ネットを特定するのに最も役立つものを以下に挙げます。接続されていないワイヤーネット内の接続されていないオブジェクトフローティング入力ピンを含むネットピンが1つだけのネットドライバーのない信号負荷のない信号差動ペアの正のネットが欠けている差動ペアの負のネットが欠けている上記のリストには、誤ってラベル付けされたネット、不正確または欠落しているパラメータを持つネット、およびERCで検出可能なその他のネット違反が含まれておらず、PCBレイアウトを生成する前にこれらも修正する必要があります。 PCBレイアウト上の未配線ネットの特定回路図がERCを違反なしで正常に通過することを、設計がPCBレイアウトに進むための要件とすべきです。Altium

PCBにおける銅のラップメッキ

PCBにおける銅のラップめっき 1 min Blog 新しい電子機器を購入して、1週間後に故障してしまうことは誰も望んでいません。私は同じフラットスクリーンモニターを5年以上使っていますが、これまでに所有した電子機器の中で最も頑丈なものです。信頼性の高い設計が好きなら、デバイスの寿命を向上させることを目的とした業界標準に注目していることでしょう。 PCBのビアメッキは、衝撃や熱サイクルに耐えられるほど信頼性が高くなければなりません。ここでメッキプロセスが重要となり、新しいIPC 6012Eのメッキ要件は、ビア・イン・パッド構造の信頼性を向上させるために設計されたメッキ技術を指定しています。銅ラップメッキ構造ビア・イン・パッド構造には、ビア穴を銅メッキして、多層PCBの層間で信号をルーティングする必要があります。このメッキは、ビア・イン・パッド構造内の他のパッドや、小さな環状リングを使用してトレースに直接接続します。これらの構造は不可欠ですが、繰り返しの熱サイクル下での信頼性の問題があることが知られています。 IPC 6012E基準は最近、ビア・イン・パッド構造に銅ラップめっきの要件を追加しました。充填された銅めっきはビア穴の端を回り込み、ビアパッドを取り囲む環状リングにまで延びるべきです。この要件はビアめっきの信頼性を向上させ、クラックや表面特徴とめっきされたビア穴との分離による故障の可能性を減少させる可能性があります。充填された銅ラップ構造は2つのバリエーションがあります。まず、ビアの内側に連続した銅膜が適用され、その後ビアの両端の上層と下層を覆い越えます。この銅ラップめっきはビアパッドとビアに繋がるトレースを形成し、連続した銅構造を作り出します。または、ビアはビアの両端を囲む独自のパッドを持つことができます。この別のパッド層はトレースやグラウンドプレーンに接続します。ビアを充填する銅めっきはこの外部パッドの上を覆い越え、充填めっきとビアパッドの間にバットジョイントを形成します。充填めっきとビアパッドの間にはある程度の結合が発生しますが、二つは融合せず、単一の連続した構造を形成しません。 PCBでのビア穴のドリリング熱サイクル下での信頼性 PCBが時間とともに熱サイクルを繰り返すと、体積膨張が銅のラップメッキ、ビア充填材、およびラミネート界面に圧縮または引張応力を生じさせます。応力の量は、基板と環境の間の温度勾配、関与する各材料の熱膨張係数、および基板の層数など、多くの要因に依存します。基板材料の熱膨張係数が一致しないことは、銅のラップメッキに大きな応力を与える原因となります。これにより、ビアバレル内のメッキが割れてバットジョイントから分離する可能性があります。連続する銅のラップメッキも、ビアの端で直角に割れることがあります。ビアの内部がバットジョイントから分離した場合、またはラップメッキの端でビアが割れた場合、ビアにオープン回路の故障が発生します。繰り返しの熱サイクル中に曲がると、さらに多くの故障が発生します。基板の最も外側の層に近い位置で終わるビアは、基板がこれらの層でより大きく曲がるため、熱サイクルによる破断の可能性がはるかに高くなります。これらの構造物での故障の可能性にもかかわらず、銅のラップメッキを使用しないビアよりも、銅のラップメッキを使用した方が依然として信頼性が高いです。この追加の銅のラップ層は、ビア壁内のメッキの構造的完全性を高めるだけでなく、ビアメッキと環状リングとの接触面積を増加させます。基板上の銅の可視性と安定性は価値があります。構造的完全性は、ラップメッキの上にボタンメッキを追加することでさらに高めることができます。一部のメーカーは原則としてこれを行います。ボタンメッキも、ラップメッキと同様に、ビアの上部と下部の端を覆います。その後、メッキ抵抗が剥がされ、ビアはエポキシで満たされ、最終的に表面は平滑化され、滑らかな表面が残ります。これは、IPC 6012E基準を満たしながら信頼性を最大化する最良の方法と言えるでしょう。 IPC 6012Eに準拠しためっきは、埋め込みビアが別々のレイヤースタックに分割されている限り、埋め込みビアにも簡単に適用できます。内層スタックは、スルーホールビアの場合と同様に、銅でラップすることができます。これらの内層にあるビアは、スルーホールビアと同じようにめっきすることができます。各分割されたスタックがめっきされた後、最終的なスタックアップはプリプレグを使用して配置することができます。

PCBA製造

Draftsmanを使用してPCBA製造ドキュメントを作成する 1 min Blog 私が電子業界で過ごした数多くの年月を振り返ると、我々は長い道のりを歩んできました。PCBレイアウトにマイラーにテープを使用していた時代から、高度なCADシステムへと、業界はここ30年ほどで文字通り光年のような進歩を遂げました。手描きの回路図が、その後物理的に手でつながれる（初期のレイアウトプログラムでもこれは真実でした）時代は（ありがたいことに）過ぎ去りました。ネットリスト？回路図でそれが何だったか？CADツールはそれ以来、長い道のりを歩んできましたし、Altium Designer^®のような高度なツールを使用することは、他のCADパッケージではめったに（あるいは全く）提供されない自動化ツールでの多くの作業で大きな時間節約になり得ます。しかし、話が逸れました。これは、受託製造業者にPCBA製造文書を提供するための重要なタスクを実行する方法を示す2つの投稿シリーズの最初のものです。あなたのPCBA製造文書には何が含まれていますか？さて、PCBレイアウトを完了したとしましょう（あるいは、複数のプリント基板プロジェクトかもしれません）。レイアウトに満足して、最新の作品を実際に製造するために必要なファイルを生成しましたが、本当に受託製造業者が必要とするすべてを生成しましたか？製造用のデータパックはたくさん見てきましたが、無関心なものから素晴らしいもの、正直なところひどいものまで様々です。表面実装パッケージの非常に細かいピッチコンポーネントなどの進歩に伴い、製造のルールも変わりました。古い方法では、新しいPCBアセンブリには適していません。製造データパッケージは、過去に十分だったものよりも、おそらくより多くの指導を提供する必要があります。どのタイプのはんだを使用してほしいですか？リフロープロファイルの限界は何ですか？これらは、はんだ付けプロセスが高品質の接合部をもたらすことを確実にするために非常に重要な問題の2つ（多くの中の）です。しかし、はんだ接合部だけが考慮すべきことではありません。この投稿シリーズが示すように、解釈の余地がない明確かつ簡潔な方法で非常に詳細な情報を伝えることが可能です。設計を送り出すとき、あなたは作成したいものを知っていますが、契約電子メーカーは知りません。彼らは設計の意図、使用される場所（これは通常のCADツールの出力の一部ではないステップを意味することがあります）や、提供しない限りテストの方法を理解していません。製造されるものによって異なる種類のパックがありますが、この投稿では最もシンプルなもの、つまり四角で囲まれたPCB組立製造パックに限定します。このビューは組立階層を示しており、実際に出力が生成される方法ではありません。表示されている階層は、PCBA製造パックの典型的な設定です。Altiumのツールを使用する（16.1以降から）、完全なデータパッケージを生成するのは非常に簡単です。完全に自動化されていますか？いいえ、すべての会社とすべての設計は異なり、最初に行うべき作業があります。表示されているパックは単一の組立て用であり、他の上位または下位の組立てに対して簡単に子または親オブジェクトになる可能性があり、PDM（製品データ管理）/PLM（製品ライフサイクル管理）システムを持つ企業に理想的に適しています。ここにあるものを簡単に見てみましょう：マスター組立印刷製造業者が知る必要があるすべての情報が電子出力（ピックアンドプレース、BoM）に含まれているわけではありません。特別な指示や使用するテスト手順、その他の情報が必要になることがよくあります。これらは多くのパックから欠落していることが多いですが、将来の投稿で見るように、生成するのは難しくありません。これは組み立てのためのマスター図面であり、他のすべては従属的です。私が働いてきた業界では、これを単一の真実の源と呼んでいます。回路図とBOMは標準出力であり、一般的にはすでに存在します。後の投稿で、これらが内部チームと外部製造の両方をどのようにより良くサポートできるかを見ていきます。組み立て用のPCBを文書化する方法についてもっと読む PCB製造マスターこの図面は、時には単にPCB製造図面と呼ばれ、PCB製造業者が裸の回路基板を成功裏に製造するために必要なすべての情報を含んでいます。この図面に含まれる情報は、GerberやODB++ファイルなどの電子設計データには含まれていない場合がありますが、Gerberレイヤーを生成することは可能です。 PCB製造ノートとマスター製造図面についてもっと読むプリント基板組立に関する完全な情報があれば、契約メーカーは必要なすべてを正確に見積もることができ、正確な見積もりを生成することができます。つまり、テストが突然契約メーカーに送られたときの驚きがありません。テストを行うための料金を請求されるだけでなく、オペレーターの時間が利用可能になるまで組立プロセスを保留にする必要があるかもしれません。多くの契約メーカーは、数週間から数ヶ月先までラインを予約し、それに応じて人員と設備を整理します。不完全なパックは大きな悲しみにつながる可能性があります。文書化と単一の情報源は、品質の高いプリント基板組立プロセスの鍵です。 PCB製造業者（しばしば組立業者とは別の会社）も、必要な情報がすべて書かれているため、正確な見積もりを生成することができます（私の会社のテンプレートには、PCB製造プリント用に定義されたコメントが26あります）。

PCB設計とCADソフトウェア：あなたの設計を支配するものを知る

PCB設計とCADソフトウェア：あなたの設計を支配するものを知る 1 min Thought Leadership 時々、「法の支配」というフレーズが、国がどのように統治されるかについての会話の一部になります。13世紀のマグナ・カルタにまで遡るこの「法の支配」は、平和で公正な社会の発展と、基本的人権の必要性について語っています。「法の支配」の下で生活する個人は、法の下の平等法の透明性独立した司法と法的救済へのアクセスを享受します。統治のためのルールがなければ、一貫性の欠如によって混乱が生じるのを目の当たりにするでしょう。PCB設計においても同じことが言えます。電気的および設計ルールの確かな基盤がなければ、異なる周波数で動作するデジタル信号とアナログ信号の狂乱がノイズになってしまいます。スマート食器洗い機が10軒中9軒の家庭で放つ信号がスパイ衛星によって検出されるような、騒がしい回路で満たされた世界はあまり快適とは言えません。 PCBを設計するためにCADソフトウェアを使用するとき、電気的ルールがボードレイアウトプロセスを支配します。たとえば、コンポーネントを配置した後、トレースが回路図と一致するように、また、設計が信号完全性、RF、およびEMC設計ルールを遵守するように、電源、グラウンド、および信号トレースをルーティングする必要があります。空気中には電気があります一部のルールはどこでも明らかですが、コンピュータの周りに立っている間にPCB設計に速度制限を適用するのはそう簡単ではないかもしれません。PCBにおける一般的な電気的ルールには、クリアランスショートサーキット未配線ネット未接続ピン未塗布ポリゴンクリアランス：PCBトレース間の正しい距離がないと、フラッシュオーバーが発生する可能性があります。クリアランスは、銅層上の任意の2つのオブジェクト間で許可される最小のクリアランスを定義します。アメリカ合衆国では、UL 60950-1標準が、バッテリー駆動およびAC駆動の情報技術機器のための許可される最小のPCB間隔を提供しています。標準文書内の表は、作業電圧、汚染度、PCB材料グループ、およびコーティングの観点から、トレースのクリアランス距離を指定しています。ショートサーキット：PCB設計のコンポーネント密度を増やすことは、ショートサーキットの環境を構築します。多くの場合、設計では密度の問題に対処するために、より小さいコンポーネントパッドを使用します。しかし、小さいパッド間の狭い距離は、はんだブリッジが形成される可能性があります。小さいパッドの使用は、トレースルーティングにも問題を引き起こし、それが結果として接続を混雑させ、はんだ接合に影響を与えます。これらの条件のいずれかが、ショートサーキットの環境を作り出す可能性があります。電圧と電流が従うべき多くの法則があります。未配線ネット：ボードのアウトラインを作成した後、PCB設計プロセスは部品の配置と設計デバイスのフットプリントの設定に移ります。配置された各部品のピンは、設計を完了と呼ぶ前に接続する必要があります。

アスペクト比と多層PCBへのその重要性

PCB設計：アスペクト比とは何か、そしてなぜ重要なのか？ 1 min Blog PCB設計者

PCB設計者

製造技術者

電気技術者

PCB設計者

製造技術者

製造技術者

電気技術者

電気技術者 PCB内のビアのアスペクト比は、その信頼性を決定する重要なパラメータであり、場合によってはその電気的性能にも影響します。

ブラインド・ビア、バリード・ビア、スルーホール・ビアがPCB設計に与える影響

ブラインド・ビア、バリード・ビア、スルーホール・ビアがPCB設計に与える影響 1 min Blog PCB設計者

PCB設計者

PCB設計者

PCB設計者子供の頃、私はスーパーマリオのすべてに夢中でしたが、正直、誰もがそうでしたよね。特に、スーパーニンテンドーの古い学校版にはまっていました。プラットフォームからプラットフォームへと跳ねること、ピクセル化されたカメの甲羅を投げること、プリンセスを救うこと…なんて人生でしょう。ゲームの中で最高で、少し変わった部分は、あちこちにあるように見える小さな緑のチューブを出入りすることでした。それらを作ったのは誰？そもそもなぜそこにあるのか？奇妙なことに、ほぼ一生の後、私は回路基板を見つめ、まったく同じ質問を自問していました。どこにも繋がっていないように見える小さな穴が、グラウンドプレーンやはんだマスクの上に文字通り散乱していました。ここで登場するのが、ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビアです。私たちが、世界が私たちの設計をより小さなスペースに押し込めようとしているという事実について話し続けるにつれて（同じ話、違う日）、これらの世界的な要求を満たすことを可能にする新しくてエキサイティングな技術的および製造上の進歩を学び続けます。多層ボード（高層カウント）の積層からフォームファクターの変更まで、ブラインドビアやバリードビア、そしてスルーホールビアを導入することで、さらに一歩踏み出します。ブラインドビアとバリードビア：一歩進むか、毒キノコか？それぞれの緑の管がどこに繋がっているのかを発見しようとする過程で、どの秘密の部屋にたどり着くかわからないのが、半分の楽しみだったのではないでしょうか？恐れることはありません。スーパーマリオが緑の管から緑の管へと推測を続けさせることが目的であったとしても、HDI PCBを設計することは（願わくば）まったく逆です。厚い戦略書を見ることなく、PCB全体に穴を開ける場所と理由を正確に知るべきです。ビアは、PCB層のトレースを通して穿孔され、別の層の別のトレースに接続するためだけの穴です。これらは、各層を何らかの方法で接続する必要がある多層PCBによく存在します。多層プリント基板に組み込むことができるビアには、3つの異なるバージョン（ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビア）があります：ブラインドビア：これらは、プリント基板の外層を内層に接続しますが、それ以上は進みません。したがって、4層のPCBがある場合、最初の2層にはトレースを通して穴が開けられますが、3層目や4層目には開けられません。埋め込みビア：これらは、2つ以上の内部層を互いに接続します。再び、4層のPCBでは、第2層と第3層がドリルで穿たれて接続されますが、外側の層である第1層と第4層には穴が開いておらず、基板上では単に空白のスポットのように見えます。スルーホールビア：今お分かりの通り、これらは文字通り「全体のボードを通して」穿たれ、外側の第1層と第4層を接続します（または4層を接続する他の組み合わせ）。適切なビアの理解が設計の成長を促進しますプリンセスを救うという壮大なミッションには重要でないように見えたこれらの緑のチューブは、中に飛び込んだり出たりするのがとても満足できる以外に利点はないようでした。一方、ビアは多層PCBにおいて重要な役割を果たします。時代が進むにつれて、そして今日このごろの「小さいほうが良い」という考え方の中で、私たちはできるだけ多くのスペースを節約するという課題に直面しています。ビアを使うことで、理論上は、トップレイヤー（そこにはすべてのコンポーネントも配置されています）でスペースを取るトレースルーティングをすべて回避し、必要な配線を第2、第3、あるいは第4レイヤー内で行うことが可能になります。これは、スペースを節約する技術を探している一部の設計者にとっては神の恵みかもしれません。ブラインドビア、バリードビア、またはスルーホールビアをボードに実装する際に得られるもう一つの利点は、トレース間の寄生容量が低下し、それが設計に深刻な影響を及ぼす可能性があるのを防ぐことです。この寄生容量の低下は、トレースリードを短縮することで実現された改善によるものです。必ずしも主な理由ではありませんが、正しく設計されていれば、ビアを設計に追加することで確実に利益を得ることができます。ビア適用前のその他の考慮事項席から飛び上がってどこにサインすればいいか探しているかもしれませんが、ビアを設計に取り入れることのいくつかの欠点があるため（なぜいつも欠点があるのでしょうか？）、ちょっと待ってください。ビアと多層基板は密接に関連しており、複数の基板に何かを行う場合、コストの考慮が必要になります。これには、1枚だけでなく、2枚、3枚、さらには4枚の基板を正確に同じ位置で貫通するビアの穴のドリル加工が含まれます。ドリル加工と積層のプロセスにわずかな公差エラーがある場合、基板は事実上使用不可能になります。