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PCB製造において避けるべき5つの要素 1 min Thought Leadership PCB設計者

PCB設計者最後のデザインレビューが完了し、必要な承認の署名をもらい、作業がほとんど完了した状況を想定してみます。コンポーネントが調達され、基板のレイアウトが完成しても、最大の課題がまだ残っています。設計の意図を製造部門へ正しく伝えなければ、設計にかけた何か月もの時間と、チームの労力は水泡に帰すことになります。しかし、このような設計の後段階の処理は、どのような方針で行えばいいのでしょうか? 製造部門に必要なすべてのファイルを出力するためのツールは用意されています。しかし、デジタルの情報から物理的な品物への翻訳プロセスは、それほど簡単で明瞭なものではないのは明らかです。実際のところ、何か月もかけて完璧な基板レイアウトを作成しても、設計の意図を製造用ドキュメントで明確に伝達できなかったために、大きな失敗が引き起こされることも考えられます。ドキュメント作成プロセスにおいて遵守するべき真理が1つあるとするなら、それは従来の常識を否定し、より多くの詳細を記載する方が、少ないよりも良いと考えることです。それでは、ほとんどのPCB設計者が一般にドキュメント作成プロセスで見過ごしている細かい詳細は何でしょうか? PCB製造業者から最も嫌われる5つの点の概要をここに示します。ドキュメント作成のプロセスにおいて、これらの点に留意すれば、設計が却下されることを防止できます。 #1 - PCBドキュメントの内容が不完全である当然のことのようですが、PCBの設計プロセスや仕様を、製造業者が必要とする重要なファイルへ変換する作業は決して単純明快なものではありません。そして、製造業者へ送るドキュメントに1つの間違いがあっただけでも、製造業者で大きな混乱を招き、生産プロセス全体を停止させてしまう可能性があります。不完全な内容のPCBドキュメントが製造業者の手に渡ることを防ぐため、次のようないくつかのガイドラインを頭に留めてください。使用しているPCB設計ツールで、出力ドキュメントを手作業で生成する必要がある場合、出力するファイルに注意し、それらが単一のリポジトリ内で整理されていることを確認します。製造業者に製造用のファイルを送付する前に、製造業者がどのようなファイルを、どのフォーマット（Gerber、ODB++、その他）で要求しているのかを正確に確認しておきます。単一の社内用CADファイルを製造業者に送り付け、そのファイルを読み取れるソフトウェアを相手が持っていることに期待してはいけません。簡単に言うと、完全なPCBドキュメントパッケージには、製造業者に必要なすべてのファイルが、推定作業の必要なしに簡単に解釈できるようなファイル形式と構造で、整理されて含まれている必要があります。製造業者に冗長なファイルや、エラーの含まれているファイルが渡った場合、製造プロセスの遅延を引き起こすことになり、是非とも回避すべき事態です。完全なドキュメントデータパッケージ（出力ジョブファイル） #2 - クラスの種類が示されていないクラス2はPCBドキュメントの業界標準ですが、もし別のクラス（1または3）で設計を行った場合、マスター図面は大幅に変化します。このため、次のガイドラインに従って、正確にどのクラスが使用されているのかを明確にすることが重要です。製造業者が、標準のクラス2プロセスが必要なものと想定しないよう、PCB製造および組み立て図面の両方に、必要なクラスで推奨される構築標準を明確に示しておくことをお勧めします。

設計の問題を手遅れになる前に対処する方法 1 min Thought Leadership 製造後の問題に悩まされることがないように、PCBの品質テストを超えてどのような対策を講じていますか？その鍵は分析の自動化にあります。続きを読んでさらに詳しく学びましょう。 “ 現在製造中のボードでPDN Analyzer^™を実行し、自分が犯したミスをすでに発見しました。ビアで覆われたフットプリントを持っていて、それらをブラインドビアにするのを忘れていました。その結果、パワープレーンが消費されてしまっていました。製造に入る前にこれらの問題を特定するのに非常に役立つツールであることが証明されています。” RFエンジニア - 政府契約業者誰もが同じ悪夢を見ます。新しくリリースした製品が、高価なエラーのために現場での対応が必要になったり、何時間もかけて設計した製品がリコールされなければならなくなったりするニュースの悪い側で目覚めることです。これらの状況は、会社全体に悪影響を及ぼす可能性があります。そして、消費者が声を上げるこの時代には、世界中の人々が見ることができるヘイトフィルドのハッシュタグを着地させるかもしれません。このシナリオを考えると、現場でのエラーの影響を軽減するために何かできることはあるのか、それともそれが運が味方しない時のエンジニアリングの性質なのかと疑問に思います。現場での災害への伝統的な道あなたはボードの加速寿命試験の最終結果を受け取ったばかりで、すべてが良好で生産の準備が整っているように見えます。この寿命試験プロセスの背後にある前提はかなり単純です - 生産に相当するプロトタイプが品質テストフェーズを通過すれば、信頼性の高いPCBを持つことになるはずですよね？間違いです。実際には、PCBが現場でさまざまな条件と使用ケースの下で耐える長期間のストレスをテストすることは不可能です。今日私たちが設計する製品は、主に密度と速度によって駆動される増加したICの消費電力を持っています。そして、この増加した密度と速度のニーズを、電力需要の削減と組み合わせると、電力分配ネットワーク（）は、増加する電流速度でより低い電圧を供給する電圧レールの複雑な迷路になります。この高電流密度の混合物を投げ合わせると、次のような状況に自分自身を見つけるかもしれません：ピンチポイントからのPCBの剥離と融合。熱による銅の抵抗の増加が起こり、電圧の低下を引き起こす。熱の影響により、ますます複雑な電力管理の課題が増加。増加したボード密度と速度を低消費電力でナビゲートすることは容易な作業ではありません。では、保守的な経験則や限定的なプロトタイプシミュレーションに頼ることなく、ボードに十分な金属を提供したことを確認するためには、どうすればよいのでしょうか？生産前ではなく、生産後の変更を理解する

ウォータークーラーの周りで賢く見せるためのPCB設計に関する6つの統計 1 min Thought Leadership プリント基板を設計および製造するチームの一員としてのあなたの役割からすると、PCB設計について知るべきことがたくさんあります。設計の経験則から製造に向けた設計、製造プロセスに至るまで、その他多くのことが含まれます。しかし、PCBとそれがどのように使用されているかについて、あなたは本当にどれくらい知っていますか？続きを読んでください... プリント基板を設計および製造するチームの一員としてのあなたの役割からすると、PCB設計について知るべきことがたくさんあります。設計の経験則から製造に向けた設計、製造プロセスに至るまで、その他多くのことが含まれます。しかし、PCBとそれがどのように使用されているかについて、あなたは本当にどれくらい知っていますか？ここでは、同僚や上司、設計チームを感心させることができるPCB設計に関するいくつかの楽しい事実や統計を紹介します。 1. あなたが思っているよりも古い。既にご存知かもしれませんが、最初のプリント基板を特許取得した人物の名前はポール・アイスラーです。彼はオーストリア出身の発明家で、1943年、第二次世界大戦の最中に特許を取得しました。しかし、PCBの起源がアイスラーの40年以上前にさかのぼることを知らないかもしれません。最初の「印刷された配線」は1900年代初頭に特許を取得しました。その後、1925年にチャールズ・デュカスが絶縁表面上に直接電気的な経路を作るアイデアを提案しました。アイスラーはこれらのアイデアを組み合わせて、最初の実用的なPCBを作り出しました。ポール・アイスラーと、プリント回路シャーシと空中コイルを使用した最初のラジオセット。（写真：モーリス・ヒューバート、マルチテックUK） 2. 設計プロセスは手作業で行われていました。PCB設計ソフトウェアが導入される前は、プリント基板は透明なマイラーシートを使用して設計されていました。これは、基板自体の4倍までの大きさで、設計者が提案する設計の透明なフォトマスクを作成するために使用されました。最初にピンパッドを配置し、次に接着テープを使用してトレースを追加していきました。一般的な設計要素には、時間を節約するために、よく乾燥転写を使用していました。 (a) PCボードレイアウトに「スティックオン」パターンを適用する；(b) および (c) 長い回路パスと短いパス距離にテープを適用する。（Bishop Graphics, Inc.） 3. 予算は設計から始まる。新製品において、生産コストの約70～80％は設計段階での決定によるものです。これはPCBに特に当てはまります。エンジニアはしばしば真空状態で作業しているように見えます。彼らはデバイスの理想的なバージョンを作り出しますが、そのデバイスに対する現実世界のパラメータが変更されたときに最後に知ることが多いのです。したがって、材料コストや可用性などの要因が、最終アプリケーションにとって非現実的な材料や部品の選択をもたらす場合、PCBは再設計のために戻される必要があり、これにはかなりの追加時間とコストがかかります。設計要件が最初の段階で可変であることを理解することが重要です。それを考慮に入れて、エンジニアは設計段階で調達、品質管理、製品マーケティング、およびその他の関係者とより効果的にコミュニケーションを取ることができます。これにより、適切な材料が選択され、すべての部品が生産のために容易かつ安価に入手可能であることを保証することができます。設計段階でのコミュニケーションラインを改善することにより、エンジニアは生産コストを大幅に削減し、市場投入までの時間を短縮することができます。 4. PCBは大きなビジネスです。プリント基板が私たちの生活のあらゆる側面に欠かせない部分であることは、すでにご存知でしょう。しかし、PCB市場の規模は実際にどれほどのものなのでしょうか？実は1995年、その導入から50年余りで、初めて71億ドルの産業となりました。わずか5年後の2000年には、100億ドルを超える産業となり、2012年以降は世界中で600億ドルを超えています。全ての電子機器がこれらに依存して動いていることを考えれば、驚くにはあたりません！ 5

バックドリルで解決 - PCB上の信号歪みを減らす方法 1 min Thought Leadership 年月を経るにつれて、エンジニアはプリント基板のバックドリル設計において、高速デジタル信号の整合性を歪ませる可能性のあるノイズに対処するためのいくつかのアプローチを開発してきました。そして、私たちの設計が新たな境界を押し広げるにつれて、新しい課題に対処するための技術の複雑さも増しています。今日、デジタル設計システムの速度はGHzに達しており、これは過去よりも顕著な課題を生み出しています。エッジレートがピコ秒単位である場合、任意のインピーダンスの不連続性、インダクタンスの乱れ、または寄生容量は、信号の整合性と品質に悪影響を及ぼす可能性があります。信号の乱れを引き起こすさまざまな原因がありますが、特に見過ごされがちな一つの原因はビアです。PCB信号の歪みを減らす方法についての詳細は、以下をお読みください。シンプルなビアの中の隠れた危険高密度インターコネクト（HDI）、多層カウントプリント基板、厚いバックプレーン/ミッドプレーンでは、ビア信号がジッターの増加、減衰、および高いビットエラーレート（BER）に苦しむことがあり、これにより受信側でデータが誤って解釈される可能性があります。たとえばバックプレーンとドーターカードを例に取りましょう。インピーダンスの不連続に関しては、回路基板において焦点はしばしばそれらとマザーボードとの間のコネクタにあります。通常、これらのコネクタはインピーダンスの面で非常によくマッチしているものの、実際の不連続の原因はPCBデザインのビアです。データレートが増加するにつれて、スルーホール（PTH）ビア構造によって導入される歪みの量も、通常、関連するデータレートの増加よりも指数関数的に高い割合で増加します。例えば、6.25 Gb/sのデータレートでのPTHビアの歪み効果は、3.125 Gb/sでのそれの2倍以上になることがよくあります。最後に接続された層を超えて底部と上部に不要なスタブが存在することで、ビアは低インピーダンスの不連続として現れます。エンジニアがこれらのビアの余分な容量を克服する一つの方法は、その長さを最小限に抑えてそのインピーダンスを減らすことです。ここでバックドリリングが登場します。長いビアスタブの信号歪み [1] バックドリリングでバックアップするバックドリリングは、ビアスタブを取り除くことでチャネル信号の整合性を最小限に抑えるために、広く受け入れられているシンプルで効果的な方法として使用されてきました。この技術は、従来の数値制御（NC）ドリル装置を使用する制御深度ドリリングとして知られています。そして、この技術はバックプレーンのような厚い基板だけでなく、あらゆるタイプの回路基板に適用できます。バックドリリングプロセスには、不要な導電性スタブを取り除くために、元のビア穴を作成するために使用されたドリルビットよりもわずかに大きな直径のドリルビットを使用することが含まれます。このビットは通常、プライマリドリルサイズよりも8ミル大きいですが、多くのメーカーはより厳しい仕様を満たすことができます。バックドリリング手順が近くのビアによってトレースやプレーンをドリルスルーしないように、トレースとプレーンのクリアランスが十分に大きい必要があることを覚えておく必要があります。トレースやプレーンをドリルスルーするのを避けるためには、10ミルのクリアランスが推奨されます。一般的に、バックドリリングによるビアスタブ長の減少は多くの利点をもたらします。これには以下が含まれます：決定論的ジッターを桁違いに減少させ、BERを低下させる。インピーダンスマッチングの改善による信号減衰の減少。スタブ端とチャネル帯域幅アンプからのEMI/EMC放射の減少。共振モードの励起とビア間クロストークの減少。連続積層よりも製造コストを低減しつつ、設計およびレイアウトへの影響を最小限に抑える。

PCB設計に関する5つの事実をあなたの上司が知るべきこと 1 min Thought Leadership

優れたプリント基板を設計することがあなたの仕事です。使用する部品や必要な材料など、何が必要かを理解しています。一方、あなたの上司の仕事はビジネスの側面にあります。彼らは利益と損失を理解し、生産性レベルを維持するなどのことを理解しています。しかし、彼らはしばしばプリント基板設計の詳細を本当に理解していません。そして、それらの技術的な側面は利益と損失や生産性レベルに大きな影響を与えることができるので、理解の欠如はコミュニケーションの問題を引き起こし、特定の問題について衝突する原因となります。ですから、あなたが仕事をする際に彼らの助けとサポートを得るために、上司が知っておくべきPCB設計情報の 5つの事実をここに示します。 1. PCBは全体の製品コストの約31％を占めます。このようなPCB設計情報は、プロジェクトが予算内で収まっているのか、それともコントロールを失って膨らんでいるのかを上司に理解してもらうための良い経験則です。また、生産コストに影響を与える可能性のある問題点についても説明します。例えば、コンポーネントの調達には長いリードタイムがかかり、製品の納期遅延を引き起こすことがあり、これはプロジェクトコストの増加を意味します。これは、プロジェクトにかかる費用を気にする上司にとって最も重要なPCBの事実の一つです。 2. 彼らはワイヤーではなくトレースを使用します。ほとんどの電子機器はデータと電力を伝送するためにワイヤーを使用していますが、PCBではトレースを使用します。これらのトレースははるかに少ないスペースを取り、回路基板をより小さく、薄くすることができます。ただし、トレードオフとして、トレースは銅でできており、これは高価になる可能性があります。使用される銅の量は少ないですが、銅の重さによっては、全体のPCB予算の一部として考慮する必要がある費用です。 3. カスタマイズは高価です。PCBは、プログラム、コンポーネント、材料を含め、正確な仕様に基づいて設計することができます。多くの企業は、自社のデバイスに正確に望む機能を持たせたいと考えています。しかし、このような方法でPCBを設計することは、時間がかかるだけでなく、非常に高価です。そのため、ほとんどの設計者は、事前に指定されたPCB設計情報のパラメーターセットを使用します。これにより、物事はより簡単かつ安価になり、完成品が何をすることができるかを定義する上での完全な自由を依然として設計者に提供します。ここに挙げられたPCBの事実の中で、この点を念頭に置くことは重要です。プロジェクトのコストを過度にカスタマイズによって拡大させないようにするためです。時には、少し正確でないものを選ぶことが、節約できる金額に見合う価値があることもあります。 4. 技術は絶えず進化しています。設計者が生産コストを抑えるために使用できる標準的な手順やコンポーネントがありますが、同時に、プリント基板設計の背後にある技術は常に進歩しています。新しい材料が開発され、古い材料は時代遅れになっています。現在、電子デバイスをより環境に優しいものにするために、生分解性のPCBが開発中です。また、結合した炭素原子からなる新しい材料としてグラフェンの実験も行われています。この材料は厚さがたったの1原子であり、より小さく、より効率的な回路基板につながる可能性があります。 5. PCB技術の向上は、コストの削減と市場への迅速な投入を意味します。上記の新技術は興味深いかもしれませんが、上司にとって重要でしょうか？それらはあなたの利益にどのような影響を与えるでしょうか？製品の全体的な品質を向上させるためには、新しいPCB設計情報や革新を試す意欲が重要です。これらの改善を発見し、実装することで、プリント基板設計プロセスをより速く、より効率的にすることができます。これにより時間が節約され、結果として生産コストが下がり、市場投入までの時間が短縮されます。PCB設計プロセスに少し投資することで、長期的に時間とお金を節約し、最終的にはより良い製品につながります。特に、PCBマウンティングボスを使用することで、PCBを迅速かつ簡単に取り付けることができ、時間とお金を節約できます。ポイントを押さえるこれらは、上司が一般的なPCB設計情報やPCBアセンブリの仕組みをより良く理解し、それが全体のプロジェクトや完成品にどれほど重要であるかを理解するのに役立つPCB情報のほんの一部です。これらの事実を使って、あなたと彼らの両方にとって物事をより簡単で明確にすることができる対話を開始することができます。しかし、その会話は上司との間で始まるだけであり、プロジェクトを通じて設計を正当化する必要がある他のステークホルダーの全セットがあります。これには製造も含まれます。 Altium Designer®とDraftsman®ソフトウェアで、設計意図を初めて正しく伝えることがいかに簡単かを学びましょう。 What's New

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David Marrakchi

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