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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DFM解析 PCB設計

DFM分析の完全ガイド 1 min Blog DFM分析ガイドラインを使用して、設計が高品質で高い生産性を持って製造されるように確認してください。設計プロセスの複数の段階でDFM分析を実施することが望ましいです。

PCB ツーリングホール

PCBツーリングホールについて: それらが何であり、どこに配置されるか 1 min Thought Leadership PCBの工具穴と取り付け穴のスタイルについて学び、それらがPCB製造プロセスでどのように使用されるかを理解しましょう。

フレックス回路をいつ使用すべきか？

柔軟なプリント回路ケーブルをいつ使用すべきか？ 1 min Blog 使用される主な2つの理由は、パッケージングの問題を解決するため、または電子パッケージのスペースと重量を削減するためです。これら2つはしばしば相互に関連しており、スペース、重量、およびパッケージング（SWaP）は、PCB設計において引き続き重要な要因となります。

次のプロジェクトでサーモカップルを使用する方法

次のプロジェクトでサーミスタを使用する方法 1 min Altium Designer Projects サーミスタは、電子プロジェクトで使用する可能性のあるすべての主要な温度センサーのタイプを見ていくシリーズの最終センサータイプです。このシリーズでは、プロジェクトでさまざまな温度センサーを実装する方法について見てきました。シリーズの最後には、実際の条件を使用してセンサーと実装を頭ごなしの競争に出します。この実世界でのテストを通じて、さまざまなセンサーがどのように振る舞い、変化する条件にどのように反応するか、また、感知した温度の出力がどれだけ線形で正確かについて、より良い理解を得ることができます。このプロジェクトの設計ファイルは、他のすべてのプロジェクトと同様に、オープンソースのMITライセンスの下で GitHubに公開されています。商用プロジェクトであっても、回路やプロジェクトを自由に使用することができます。温度センサーは多くの産業にとって不可欠であり、サーミスタはそれらの中でも特にそうです。サーミスタは非常に正確であり、感知温度の範囲が広いため、多くの産業用サーモスタット、プロセス制御、監視アプリケーションに理想的です。このシリーズでは、さまざまなセンサータイプとそれらを最適に使用する方法を見ていきます。次のような内容を見ていきます：負温度係数（NTC）サーミスタ正温度係数（PTC）サーミスタ抵抗温度検出器（RTD）アナログ温度センサIC デジタル温度センサIC 熱電対以前、この温度センサに関するシリーズの導入で、2つのプロジェクトテンプレートを構築しました。これらのプロジェクトテンプレートはそれぞれ同じインターフェースとコネクタの配置を持っており、私たちが見ているさまざまな温度センサーすべてに対して標準的なテストセットアップを持つことができます。これらのプロジェクトの1つはデジタル温度センサー用に、もう1つはアナログ温度センサー用に設計されています。この記事では、両方を使用し、デジタルプロジェクトテンプレートを高解像度ADC用に、アナログテンプレートを他のすべての実装用に使用します。このシリーズの結論として、これらのセンサーカード用に2つのホストボードを構築します。1つは検証目的で単一のカードをテストするために設計され、もう1つはカードのスタックにインターフェースするために設計されます。この2番目のホストボードは、複数のセンサーを搭載した後、すべてのセンサー実装のパフォーマンスを評価する際に使用されます。熱電対もし、これまで見てきたセンサーでは測定できない極端な温度を測定したい場合、サーモカップルを探しているかもしれません。サーモカップルは、これまで見てきた他のセンサーとは全く異なる方法で動作し、抵抗の変化を測定するのではなく、異なる合金の金属を溶接して生成される電位差（電圧）から測定します。これにより、適切なサーモカップルを使用すれば、絶対零度から鉄や鋼の融点を超える温度まで測定することができます。サーモカップルは構造も非常に頑丈で、このプロジェクトで見てきた他のセンサーほど簡単には壊れません。サーモカップルは抵抗温度検出器ほど正確ではありませんが、特に広範囲な温度範囲を考慮すると、ほとんどのアプリケーションに対して十分な精度を提供します。サーモカップルが温度から電気を生成するという事実は、電源として宇宙探査においても価値があります。放射性熱源の周りに数千のサーモカップルを直列に配置することで、放射性同位体熱電気発電機が作られ、これはボイジャー探査機、カッシーニ、ニューホライズンズ、そして火星のキュリオシティローバーなどの深宇宙ミッションに使用されました。私たちの目的において、正極にニッケルクロムを、負極にニッケルアルミニウムを使用したK型熱電対は、最も一般的で最も安価な熱電対のタイプであり、私たちが使用するものです。K型熱電対を使用すると、-270℃から約1372℃までの温度を測定でき、それぞれ-6.458mVから54.886mVを生成します。ご覧の通り、この広い温度範囲を通じて生成される電圧の量はかなり少ないため、この微小な電圧から温度を測定するためにはいくつかの回路が必要になります。最大温度まで耐えられるK型熱電対がすべてそうであるわけではないことに注意する価値があります。非常に低コストのK型熱電対の多くは、絶縁体が劣化する前に500〜700℃しか扱えないかもしれません。低コストの低温K型熱電対と高コストの高温K型熱電対の実装は、基本的に同じになることが多いですが、私たちが読み取っているのは熱接合部が提供する電圧ポテンシャルであるためです。それにもかかわらず、すべての金属が同じように作られているわけではなく、より安価な熱電対は純度の低い金属を使用していたり、他の近道をしていることがあり、より高価なオプションの方が良い選択となることがあります。

PCB製造の品質管理

クラウドでのPCB製造品質管理 1 min Blog クラウドツールを使用してPCB製造の品質管理を行うと、あなたと製造業者は品質問題を追跡し、設計レベルで修正することができます。

シルクからソルダーマスクまでのクリアランス：追加する必要があるPCB設計ルール

シルクからはんだマスクまでのクリアランス：追加する必要があるPCB設計ルール 1 min Blog Altium 20を使い始めたとき、箱から出したそのままで、標準的なプリント基板（PCB）を作る方法に関してほぼ全てをカバーしているデフォルトの設計ルールチェック（DRC）に感銘を受けました。Altium Designerはデフォルトで「10ミル」ルールに設定されており、これは銅のトラックの標準的な間隔や幅が10ミルであることを意味します。さらに、他のほとんどの間隔もデフォルトで10ミルに設定されています。これにはトラック同士、パッドとトラック、スルーホールと他のパッドやビアとの間隔など、想像できるほぼ全てのものが含まれます。例外は、シルクとはんだマスクのクリアランスと、パッド周りのはんだマスクの拡張クリアランスで、どちらもデフォルトで4ミルに設定されています。新しい設計を始めるということは、回路基板にとって重要なPCB設計ルールを選択することを意味します。このルールセットはPCB製造会社によってサポートされ、エンジニアが機能的な回路基板を設計するのを助けます。デフォルトの10ミルルールには例外が存在し、特に密度や複雑さが増すと、全く異なる設計ルールのセットが存在することがあります。例えば、ボールグリッドアレイ（BGA）フットプリントを持つ集積回路（IC）の下の領域などがそうです。密度が増加するにつれて、または信号エッジレートが増加するにつれて、これらのルールが他の単位や複雑さのレベルでリストされることは珍しくありません。 PCB設計ルールは製造能力に合わせるべきです私はよく「6ミルルール」で設計することを好みます。なぜなら、オンライン注文手続きを使用してPCB製造業者を通じて素早く小さな設計を行うからです。新しいPCBの設定をする際には、使用したいPCB製造の範囲と PCB製造予算の見積もりを決定します。ルールセットと製造業者のタイプが決まったら、製造能力を調べてAltium Designerが理解できるルールやポリシーに翻訳する必要があります。しばしば、そのベンダーの能力をほぼ一行ごと、統計ごとに表す一般的な「xミルルール」ルールセットに加えて、ベンダー固有のルールセットを作成します。複雑さが増すにつれて、それに応じてルールセットを適応させ、それが表す製造上の妥協点を理解することが重要になります。製造プロセスを理解することは、これらの場合に役立ちます。例えば、ボードの中心部はドリルから銅への登録が最も良好で、ルールをより柔軟に適用できる場所かもしれません。別の見方をすると、ルールを曲げ、製造能力を押し上げる必要がある場合には、可能な限り成功の確率を統計的に高めることが最善です。デフォルトの設計ルールや IPC基準で定義されている典型的な導体間クリアランスに加えて、組み立て欠陥を生じさせることなく密度を高める必要がある場合に考慮すべき他のクリアランスがあります。これらのクリアランスには、多くの設計者がデフォルト値をそのまま使用することが多い、はんだマスク（または「はんだレジスト」）とシルクスクリーンが関係します。代わりに、Altium Designerが不必要なエラーを引き起こさないように、カスタム値を設定してください。はんだマスクスリバーもし非常に高密度の設計を行っていて、パッドのクリアランスが非常にタイトになり始めた場合、パッド間に残るはんだマスクのスリバーを単純に除去できるエリアを定義することが理にかなっています。コンポーネントのパッド周りにはんだ抵抗の拡張が定義されている場合、マスクの開口部が重なっていれば、パッド間に残るはんだマスクはすでに除去されます。これにより、信頼性のある製造が難しい小さすぎるはんだマスクのスリバーを自動的に除去できます。このルールは、特定のパッドクラス、特定のネット、さらには特定のフットプリント間のはんだストップマスクのスリバーを管理する簡単な方法を提供します。例として、上の画像では、1206フットプリントとすべてのパッド間の最小はんだマスクスリバーに制約を設定しました。異なる層間、異なるパッドクラス間で個別のルールを適用することができます。はんだマスクの拡張ルールを曲げる別の例は、高密度のピンやパッドの周りのはんだマスクの拡張を減らし、ピン/パッド間に十分なはんだマスクが残るようにすることです。これにより、はんだダムとして機能し、組み立て中のはんだブリッジを防ぐことができます。これは明らかにトレードオフであり、はんだ抵抗のミスレジストレーションの余地が少なくなり、はんだ付けの可能性やはんだブリッジの可能性に影響を与える可能性があります。

PCB組立（PCBA）およびサプライチェーン管理

プロトタイプPCBアセンブリ(PCBA)のリスクを取り除く 1 min Blog Rev Aの設計を磨き上げ、初めてのPCBを基板製造業者に発注するときに感じる特別な感覚があります。デザイナーたちはおそらくその感覚と引き換えに何も望まないでしょうが、不安を少しでも和らげることができれば、それは歓迎される変化になるでしょう。ここには、仕事後のバーへの訪問よりも神経を落ち着かせるのに効果的であり、エラーを防ぐのに無限に効果的なレビューステップがあります。製造とPCB組立(PCBA)サービスを発注する準備ができたときに、ターンアラウンドタイムを短縮するためにできることがいくつかあります。サプライチェーンに入り、DFM/DFAを早期に確実にすることが重要であり、開発中にこれらの点を真剣に受け止めることで、設計レビュータイムと組立/製造時間を短縮できます。これらの点に注意を払うことで、PCBAの不必要な再設計もいくつか排除できます。部品がなければ、基板もなし。かつて時折イライラする忍耐と計画の教訓であったサプライチェーン管理は、プロトタイプレベルでも重要な設計パラメーターとなっています。数百万ドルの開発プロジェクトが、たった10個の微細なマイクロコントローラーが見つからずに1週間遅れることほど悪いことはありません。これらのマイクロコントローラーの価値は1つ2ドルに過ぎません。 PCBA用の一般的な受動部品、ダイオード/LED、または一般的なICは、交換が容易であり、おそらく大きなPCBレイアウトの変更を必要としないでしょう。利用できないマイクロコントローラー、FPGA、特殊SoC、その他の特殊コンポーネントのようなものは、PCBAのほぼ全面的な再設計を強いる可能性があります。製造のために注文を出す前に、早期にコンポーネントの入手可能性とリードタイムを常に確認するべきです。設計ツールの検索機能は、ここで大きな役割を果たし、PCBを製造する前に、調達データやコンポーネントのシンボル/フットプリントを見つけるのに役立ちます。これを軽減する最良の方法は、回路図が完成したらすぐにすべての部品のプロトタイプ数量を注文することです。確かに、誰もが不足時にスマウグが「一枚のコイン」でさえ手放すことを拒むように部品の山を欲しがる収集家になりたいとは思いませんが、私たちが話しているのはほんの一握りの部品です。ボードが組み立てられる時点で設計から外された部品の4分の1を無駄にする失望は、ファームウェアエンジニアがハードウェアがないときに時間を無駄にすることを知ることと比べものになりません。迅速なメモ：各部品の MSL（湿度感受性レベル）の評価を確認することも重要です。契約メーカーは、SMTリフローのためにボードに部品を配置する前に部品を焼く必要があるかもしれません。供給チェーンを早期に見ることで、PCB組立（PCBA）の生産時間を短縮します。デザインレビューは楽しい！ほとんどのエンジニアは、デザインレビューについて2つのことを認識しています：それらはRev Aリリースに必要であり、レビューを完了することは、同僚に大きなお願いをすることができます。しかし、レビュアーにとって余分な苦労を伴う必要はありません。何事も、お金と競争を加えることでより楽しいものにすることができます！例えば、デザイナーは見つかったミスに対してレビュアーに支払う必要があるかもしれません。ボードのリビジョンを引き起こす可能性がある重大なミスについては1つにつき20ドル、重大でないミスについては2ドルが妥当でしょう。デザイナーが残ったものを保持できるように、会社に200ドルの予算を出してもらい、デザインの卓越性を奨励し、健全な競争を促進することもできます。設計レビューチェックリストを完了させるには、サードパーティプログラムでガーバーファイルを確認することが欠かせません。これは、基板製造業者がファイルを検査するのと同等の作業です。99.99%のエラーは設計および/または構成のエラーですが、すべてのeCADパッケージが何らかのエラーを出したことがあるため、5分間のチェックは価値があります。例えば、 GerbVは無料のオープンソースツールで、設計者が各レイヤーを個別に、そして一緒に、設計エラーやCAM出力エラーから生じる可能性のある不審な点を確認することを可能にします。ペーパードール PCBA設計の究極の目標がコンピュータから離れて実世界で何かを構築することであることを思い出して、機械的な部分をダブルチェックする簡単で迅速な方法があります：ペーパードールです！Tara Dunnが