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製造性考慮設計(DFM)
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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。

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低消費電力広域ネットワークによりIoTシステムで何が可能になるか 低消費電力広域ネットワークによりIoTシステムで何が可能になるか 1 min Thought Leadership 土木エンジニアが好きで、電気エンジニアが嫌いなものは何でしょうか? 答はコンクリートです。私たちの物理的な世界の基盤であるコンクリートは、多くの場合に私たちのデジタル世界の基盤である電気信号の混乱の原因となります。立体駐車場、ショッピングモール、地下構造物はすべて、信号適用範囲の低下という問題を抱えています。いずれかの種類の窓やリピーターを使用しなければ、これらの部分で良好な適用範囲が得られることは稀です。モノのインターネット（IoT）がこのような場所への展開を目指すときも、これらの点が問題になります。このような場合に役に立つのが低消費電力広域ネットワーク（LPWAN）です。LPWANを使用すると、IoTデバイスの適用範囲と電力の問題を解決できます。さらに、低消費電力の分散サービスのオプションが可能となり、IoTに革新的な変化をもたらす可能性もあります。 LPWANとは何か LPWANの概要は、その名前が示すとおりです。LPWANは低消費電力のデバイスを対象として、広い範囲を適用するためのネットワークです。明確にしておくと、LPWANは基準ではなく、単なる記述です。現在、または過去において、 LPWANを提供するさまざまな企業が各種の 異なるテクノロジーを使用してきました。これらのシステムに共通の必要条件は、「広い範囲」（ 通常は2km以上）をカバーし、低消費電力のデバイスに対応することです。市場への普及を目指すには、低価格であるという条件も加わります。 大きな複合施設やビルディングの施設監視など分散した配置を可能にするため、広い範囲をカバーする必要があります。LPWANシステムは本質的に集中化していないため、多くのセンサーやデバイスを購入する必要があります。これらのコストが加算されることから、LPWANが成功するには、製品が安価な必要があります。LPWANのほとんどのセンサーやデバイスは、バッテリーで何年も動作する必要があります（標準は10年のようです）。つまり、センサーが低消費電力で、LPWANも低消費電力のネットワークソリューションを使用する必要があります。低消費電力ネットワークの唯一の欠点は、データ転送速度が低下することです。その結果、ほとんどのLPWANは処理能力の低いアプリケーションに適してます。 LPWAN市場は驚異的な速度で成長しつつあり、 2025年には40億台のデバイスが接続されると予測されています。この成長機運から激しい競争が引き起こされ、電気通信業界まで波及しています。 LPWANではないもの セルネットワークは現在のところ、LPWANとはみなされていません。しかし、セル事業者が この市場へ参入を試みることにより、情勢は変化する可能性があります。テレコムには既に巨大なインフラストラクチャが存在し、それによってネットワークを簡単に稼動できます。セルのもう1つの利点は、企業のビジネスモデルの関係で、LPWANシステムを安価に販売できることです。これらの企業はハードウェアではなく契約で利益を上げます。このモデルは、これらの企業が可能な限り多くのシステムを低価格で販売するための動機付けとなります。既に述べたように、LPWANは低価格であることが重要です。これらの事業者が抱える唯一の問題は低消費電力の要件です。現在の携帯電話アンテナは消費電力が多すぎるため、多くのLPWANアプリケーションにおいて有用ではありません。しかし、テレコムが 低消費電力のソリューションの開発に投資を行っているため、この状況も変化しつつあります。 この状況は、ライセンス不要の周波数帯を運用しているLPWAN企業にとって、どのような影響を及ぼすでしょうか?まず、これらの企業は間もなく、ライセンスされている帯域で莫大な資金を持つ通信事業者と競合することになるでしょう。 5Gはセルプロバイダーの次のLPWANソリューションになると予測されます。 現在のLPWAN IoTアプリケーション それでは、LPWANはIoTとどのような関わりがあるのでしょうか? 個別のIoTデバイスは既に 記事を読む
EMIシールドとしての缶の使用について EMIシールドとしての缶の使用について 1 min Blog シールドしているコンポーネントから十分なクリアランスを確保してください。 PCB設計の正常な機能のためには、電磁干渉を防ぐことが重要です。良い設計実践に加えて、シールド缶も敏感なコンポーネントを隔離するために使用できます。 「オペレーション」というゲームをしたことがありますか？奇妙な見た目の体から小さなピースを、スロットの端に触れずに取り出さなければならないゲームです。端に触れると、恐ろしいブザーが鳴り、失敗がみんなに知らされました。 それ以来、私が務めたすべてのエンジニアリングおよびITの仕事で、私は「PCBオペレーション」（電気エンジニアのためのオペレーション）の指定「外科医」でした。しかし、このゲームにはブザーはありません。モジュール、基板、または狭いケーシングから間違って取り除かれた場合、コンポーネントが故障するだけです。 プロトタイプ製品の一つで、落下した部品を回収できる能力が特に重要でした。特にESD（静電気放電）に敏感な部品に偶然触れた際、現場での設置作業中に約3分の1の基板を失っていました。小さな指なら、プリント基板を端だけ持ってケーシングに滑り込ませることができますが、通常サイズの手では無理で、常に部品にぶつかってしまいました。次のバージョンではEMI（電磁干渉）を減らす作業を行っており、これらの部品の上にカンを設置しました。これは偶然にも基板を不注意な指から守ることにもなりました。 ESDシールドはPCBのEMIシールドとは異なるため、基板に保護シールドを追加した際に一石二鳥を得られたのは非常に幸運でした。プリント基板を保護するには、基板レベルのシールドと 認証テストを計画する際に、カン電子シールドがどのように機能するかを理解することが重要です。 カンとは何か？ EMIカンシールドやその他のEMIシールドは、部品を探す場所によってカン、ケージ、カバー、または蓋と呼ばれることもあります。これらは基本的に金属製の箱で、プリント回路基板に取り付けられ、表面の回路の一部を囲むように設計されています。 RFキャンシールドは、基板レベルのシールドを提供するための金属製の筐体です。 使用する金属は、アプリケーションと支払う価格によって異なります。製品に適した材料を確実に入手できるよう、メーカーに直接相談することをお勧めします。通常の選択肢は次のとおりです： 鋼：スズまたは亜鉛メッキ鋼、ステンレス鋼 アルミニウム：通常はスズメッキアルミニウム 真鍮 銅合金：特に銅ベリリウムが ニッケル 銀 スズメッキプラスチック キャンの金属製の筐体は、カバーされた領域への電磁干渉やEMI放射の侵入または放出を防ぎます。多くのキャンシールドには、熱管理に役立つ金属の穴のグリッドがありながらも、コンポーネント上に導電性のカバーを提供するシールド効果を維持しています。 理想的なシールドは、コンポーネントを完全に包み込むものです。残念ながら、それでは入出力や電源と接地のための選択肢が残されませんので、キャンにはいくらかの電磁リークが発生します。必要に応じて、EMIガスケット、メッシュ、フィルムなどの追加のシールドでキャンを補完することができます。 記事を読む
フレキシブルの今後: リジッドフレキシブル基板設計についての学習が要求される業界 フレキシブルの今後: リジッドフレキシブル基板設計についての学習が要求される業界 1 min Thought Leadership フレキシブルなLEDストリップライト 時の過ぎるのが少し速すぎると感じたことはありませんか? 私は、ダイヤルアップインターネットの使用方法を憶えるのに四苦八苦していたのが昨日のことのように感じます。それが今では、最新技術のブロードバンドルーターの設定に苦労しています。現在の技術をマスターできたら、すぐに、次の大きな課題に取りかかる時期であり、すべてをまた最初から始める必要があると思っています。PCB設計者である皆さんにとっても、PCB設計の次の大きな課題であるフレキシブルとリジッドフレキシブルについて学習する時期です。急速に進化しつつあるPCBの分野でも、最も進化のスピードが速いのがフレキシブル基板です。IoT（モノのインターネット）、ウェアラブルな電子機器、フレキシブルディスプレイのすべてが、業界をリジッドフレキシブル基板へと推し進める要因となっています。皆さんにとっても、ため息をついていないでリジッドフレキシブルに目を向け、次世代PCBの設計基準の学習を始める時期なのだと思います。 フレキシブル基板の分野は急速に成長 新しい設計手法の学習は大変ですが、PCB市場は世界的に成長しており、いくつかの調査では、市場規模が 2016年の635億ドルから2021年には738億ドルまで成長すると予想しています。この成長のうちの大きな部分を占めると期待されているのがフレキシブル基板です。いくつかの報告書ではフレキシブル基板の市場規模が 2020年までに152億ドル、 2022年までには270億ドルに成長すると予測しています。私には、次世代PCBは気にならなくても収益は気になります。フレキシブル基板は、すでにリジッド基板を追い抜いています。2014年には、リジッド基板の販売額がわずかに減少したのに対し、 フレキシブル基板の販売額は増加しています。「適応か死か」というのは自然の法則ですが、PCB設計の世界も同じです。リジッド設計しかなかった過去にとどまっていたのでは取り残されてしまいます。 フレキシブル基板の推進要因となっている業界 フレキシブル基板が成長していることを認識するのも重要ですが、もう一つ、このトレンドの要因となっている業界を知ることも重要です。現在フレキシブル基板の大きな成長要因となっているのは、IoTとウェアラブル電子機器です。私は、近い将来、フレキシブルディスプレイも 新たな成長要因になってくると考えています。 デジタルカメラには、すでに多くのフレキシブル基板が使用されています IoT（モノのインターネット） 爆発的な成長の先頭に立っている電子部品業界の一つがIoTです。成長が非常に速いため、間もなく皆さんも IoTデバイス用のPCBを設計することが大幅に増えてくるでしょう。このような新しいIoT用PCBの多くは、フレキシブル基板であることが要求されると思われます。 その一例が、あの「スマートな」LEDストリップライトです。LEDストリップライトは、ユーザーが必要とする形状に合わせて曲げられるよう、長さ方向に沿ってフレキシブルでなければなりません。最終的には、髪の毛が乾いたかどうか教えてくれる「スマートタオル」とか、くしゃみをしたら「お大事に! 」と注意してくれる「コネクテッドティッシュ」とかがあったら、ユーザーはやっぱり欲しくなるのです。この種のデバイスには、性質上、フレキシブル基板が必要です。 フレキシブル基板は、小さい3D形状に合わせる目的で使用される可能性もあります。3D印刷によるPCBはまだやっと形が見え始めた段階ですので、ぴったりこないスペースを埋めるには多少の創意工夫が必要です。リジッドフレキシブルを利用した設計であれば、基板を折り曲げ、長方形や立方体や八面体にしてスペースに入れることも可能です。これは、平らな基板では考えられなかったことです。リジッドフレキシブル設計を学習する際には折り紙も憶える必要があるかも知れませんね。 将来的には、ほとんどのPCBがこのウェアラブルデバイスのようになってしまうかも知れません。 記事を読む
製造のためのPCB設計: 製造業者と話し合ってビアの不具合を予防する 製造のためのPCB設計: 製造業者と話し合ってビアの不具合を予防する 1 min Thought Leadership 「コミュニケーションは私たちの関係に大切よ」と、昔の恋人の1人は、いつも言っていました。私は、基板で EMIを減らす方法を伝えるのは得意かもしれませんが、自分の感情を表現するのは、あまり上手ではありません。彼女が「昔の恋人」になったのは、それが理由でしょう。製造業者に対する気持ちは、昔の彼女に対する気持ちに似ている場合があります。特に、基板の歩留まりが50%未満であると言われるとそうです。そんな時、気の利いた言葉で返答したいと思うかもしれません。しかし、そうはできなくても、話し合えば返答したことになります。初期段階で製造業者と話し合うことで、製造上の不具合や製造コストを削減できます。 これらの小さな穴が、思っていたより多くの問題の原因となる 製造の不具合を減らす 誰もが、完璧な人とのデートを望んでいますが、そんなことは起こりません。幸い、優れたPCBを設計することによって、恋愛の欠陥を補うことができます。その完璧な人の欠陥のように、PCBの不具合は、時間が経過すると現れる傾向があります。製造業者と一緒に設計を進めることで、不具合を完全に避ける方が良いでしょう。 チェックすることはたくさんありますが、最優先すべきは、via-In-pad、filled via、またはcapped via、穴開け方法、表面実装技術（SMT）パッドです。 ● Via-In-Pad （VIP ） - VIPVIPBGAVIP 接続不良や廃棄処分の原因となります 。VIPVIPVIP ● Capped Via 、またはFilled 記事を読む
偽造電子コンポーネントからPCB設計を保護する方法 偽造電子コンポーネントからPCB設計を保護する方法 1 min Thought Leadership ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー 製品内の偽造抵抗器を 全て交換するために必要な時間を考えてみてください! 偽造電子コンポーネントからPCB設計を保護する方法 偽札と同じように、市場には偽電子部品が出回っており、ユーザーの手に渡ってユーザーの仕事を台無しにしようと待ち構えています。それらの部品は、合法であるかのように販売されていますが、偽札とは異なり、真偽がわかるようにマーカーペンで印をつけることはできません。この事態によって引き起こされる結果は、企業の規模にかかわらず深刻です。より小さい企業の場合は、供給元の怪しい部品の交換に要した時間のため、スケジュールが数か月遅れることを意味します。大きな企業の場合、プロジェクトは、偽造部品の特定に費やす時間のため、数十万ドル、ことによると 数百万 ドルもの予算オーバーのリスクがあります。率直にいって、100ドル紙幣7枚がコンポーネントを選別する労力に見合うと思えない人が、いずれ、 とんでもない結果、つまり部品が突然煙を噴いて故障する状況に陥るのは当然のことです。 それは私に影響するのですか? 連邦契約では、偽造電子部品は最も懸念される問題です。政府機関の仕事をしている場合は、特定の調達ポリシーにより偽造デバイス防止のためのトレーニングが義務付けられています。専門用語が多用されたスライドショーを次々に浴びせられずに済んだ幸運な方々にとって、製品や実績を保護するためのちょっとした参考情報を入手することは意味があります。 偽造電子部品とは何ですか? 偽造電子部品は、主に2種類あります。1つは 完全な偽物です。これは、ある部品にラベルを貼付して完全に別の部品として販売されます。2つ目は、「リマーク」と呼ばれる不正です。これは、機能しない部品や検査結果が指定された許容範囲を下回る部品の刻印を、実際より高い仕様を示すものに変更する手口で、レジスターの10%の誤差を示す銀帯を5%に塗り替えるなどです（集積回路（IC）およびマイコンは該当しません）。 主に3つの問題があります: 違法: 偽った製品表示は違法です。これは、元の偽造品の製造業者とあなたの会社の両方にかかわります。正規の製造業者は、製品の正当性について責任があり、システムの広告が誤っている場合、状況次第ではその結果に対応する必要があります。 セキュリティー: 私の経験ですが、セキュリティー中心の仕事では、 データ改ざんの恐れがあるため、カンファレンスで配布されたUSBドライブを仕事用のコンピューターや文書で使用することは禁止されていました。同じルールが、不正な変更が行われる可能性のあるマイクロコントローラーおよびその他の複雑なICの使用にも適用されました。（「nefarious」は、悪いという意味で実際に使用されます） これらの変更により、第三者の知的財産、機密データ、またはその他の安全なシステム情報への不正アクセスが行われます。さらに、セキュリティーへの最悪の影響として、システムの誤動作を引き起こす可能性があります。 性能 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
湿気管理のためのPCB設計および製造のベストプラクティス 湿気管理のためのPCB設計および製造のベストプラクティス 1 min Thought Leadership 以前、私が持っていた屋外センサーシステムのカスタムPCBは、毎日夜明けに2時間、データの記録を停止したものでした。これは、基板がその日動作する前に「美容のための十分な睡眠」を必要としたためではありません。実際には、センサーボックスに朝露がたまり、基板を誤動作させていたのです。もちろん、現場に配置した際、私たちのPCBが湿気にさらされるとは思い付きませんでした。これはよい状況ではないように思われますが、回路がショートせず、一旦乾燥するとシステムが正常動作に戻ったのは幸運でした。 このように幸運なことはまれですが、このことで湿気が、PCBの誤動作の非常に一般的な原因であることが分かりました。結露が誤動作を引き起こす恐れがあることが分かれば、以下の複数の方法でPCBを保護できます。 基板を乾燥状態に保つ - プラスチックケースに入れます。 PCBを筐体に収納する 湿気管理のもっとも単純な解決策はPCBを箱の中に入れることです。筐体は、PCB設計に対する変化を最小限に抑え、しかも比較的安価です。試作用には、シリコーンで密封した食品保存用容器でもよいかもしれません（プロによるアドバイス: きれいな食品保存用密封容器のみ。ポテトチップスと電子部品は一緒にしないこと）。 ほとんどあらゆるサイズの、各種密封方式の既製の箱またはケースを購入できます。 さらに進んで、自分でケースを設計する場合、側壁に結露しても水滴がPCBから離れて流れるように丸みを帯びた側面を使うことを考慮します。部品に触れないで溝内に収まるように 十分な余裕をもって基板を設計する必要があります。 箱内の湿気を吸収するため乾燥剤（靴の箱や食品の袋に入っている「食べられません」と表示されたパックのことです）を入れることもできます。 電子回路は結局パッケージに入れる必要があるため、多くの場合、密封容器は簡単な解決策です。しかし、場合によってはそれだけでは不十分です。以下の場合、恐らく追加の保護策をお探しのはずです。 ● 環境条件に起因して厳格な保護が必要とされている。 ● 筐体を定期的に開閉する。 ● 配線やその他のI/Oを考慮して、筐体に穴が開いている。 浸水で損傷したPCB。注意しないとこうなる恐れがあります。 記事を読む