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    基板レイアウト

    April 4, 2018
    基板レイアウト
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    PCB設計開発向けのプロジェクトテンプレートを使用する 生い茂った草木を切り払うために枝打ち斧を使ったことがある方なら、北アメリカの荒野を切り開いた遠い昔の開拓者たちの苦難がどれほどのものだったか想像がつくでしょう。その努力は、人間の精神の素晴らしい側面の表れでした。こうした先人の仲間に加わることはもはや不可能ですが、他のPCB設計者にとっての草分け的存在になる方法はあります。 プリント基板を設計する際に、作業を一からやり直さなくてはいけないことが多々あります。これから手掛けるモジュールや回路を以前に誰かが設計していたとしても、それらの図面を再利用できない場合、コンポーネントの選択、配線図の作成、基板のパラメーターの決定と設定、場合によってはスクリプトの記述とコードのデバッグで、基板レイアウトに時間を費やす必要があります。 これはリソースの浪費であり、回路基板、チーム、組織の生産性とコストの損失と同じです。基板設計CADのAltium Designer®を活用すると、チームをリードしながらこれらの損失を取り戻せます。ここでは、Altium Read Article
    マイクロコントローラーの故障モード: 発生理由と回避方法 設計の成功の大部分は大学にかかっています。実験室の実験でコンデンサーを誤って爆発させる原因を学んだからではなく、思いもよらないときにマーフィーの法則が当てはまることがあると学んだからです。Warcraftゲームに参加して終わりのない任務の遂行に明け暮れていた私は、常にコンピューターに依存して活動していました。 その当時、コンピューターの性能はかなり低く、悪名高いWindowsの「死のブルースクリーン」ポップアップが時々表示されるのは珍しいことではありませんでした。Warcraftゲームが中断されることはイライラの種であり、遂行した任務がシステムに保存されず数時間が無駄になる一方で、私はコンピュータークラッシュにより重度のパニック発作を引き起こしたものです。設計者であれば、現場でマイクロコントローラーに障害が発生した場合に、同様のパニックを経験したことがあるかもしれません。 マイクロコントローラーの故障モードがシステムに与える影響 組み込みシステムでは、マイクロ コントローラー（MCU Read Article
    WS2812B LEDの設定とインターフェイスの方法 笑いたい気分ですか? こんな話があります。私は数十年の経験を持つ設計技術者ですが、最近のLEDプロジェクトでほとんど絶望しそうになました。私はLEDというものが、制限用の抵抗と電源に接続された発光ダイオードと同様に単純なものだと思っていました。違うでしょうか? 数年前に私がアーキテクチャモデルの照明プロジェクトに従事していたとき、まさにそう考えていました。このプロジェクトでは、ビルディングと周囲をWS2812B LEDで照らすことになっていました。これは、その当時では新しく、一般的なタイプの統合LEDでした。しかし、従来のLEDとは異なり、このLEDを動作させるのは単に電源をオンにするだけでは終わりませんでした。これは、LEDが独自の方法でマイクロコントローラーと接続されるためです。マイクロコントローラーとLEDとの間の通信インターフェイスは単線式ですが、標準のUARTシリアルインターフェイスとは異なり、厳密なタイミングが要求されます Read Article
    マイクロビア製造プロセスとHDI基板 初期のHDI製造 高密度相互接続プリント基板に関する取り組みが始まったのは、研究者たちがビアサイズの縮小方法を調べ始めた1980年のことです。最初に革新を起こした人物の名前は分かりませんが、初期のパイオニアには、MicroPak LaboratoriesのLarry Burgess氏（LaserViaの開発者）、TektronixのCharles Bauer博士（光誘電ビアの開発者）[1]、ContravesのWalter Schmidt博士（プラズマエッチングビアの開発者）などがいます。 初の製品版のビルドアップ基板（シーケンシャルプリント基板）は、1984年のHewlett-Packardによるレーザードリル加工FINSTRATEコンピューター基板です。1991年には、日本のIBM野洲によるSurface Laminar Circuit（SLC）[2]とスイスのDyconexによるDYCOstrate [3]が続きました。図1は、初のHewlett Packard Read Article
    プリント基板に適したソルダーマスクの選び方 編集クレジット: CREATISTA / Shutterstock.com ハロウィーンが近づくとともに、寝ても覚めても衣装のことで頭がいっぱいになり、仕事どころではありません。今年は、かなり凝ったフェイスペイントが必要になるので、適切にペイントする方法をあれこれ検索しています。ペイントのレイヤー、色、種類ごとに、適切にペイントするための道具やタイミングが必要です。何の説明書も読まずに予行演習した結果、ペイントした部分が剥がれ落ち、それ以外の部分は完全にそのままでした。ひどいフェイスペイントのために短絡が発生しそうにはありませんが、ソルダーマスクで同じような状況を目にしたことがあります。最近はソルダ―マスクにも複数の色があります！ソルダーマスクのタイプと厚さの選択は、できのよいフェイスペイントの場合と同様に、優れた製品を作るために重要です。そして、失敗するとさらに多くの費用がかかります。 ソルダーマスクとは ソルダ―マスクは、プリント基板の金属部分の酸化を防ぐため Read Article
    HDI製造の基本 相互接続の密度の定義 HDI設計を計画する場合、HDIプロセスの性能を測る基準または指標があります。図1の三角形に示すように、HDIプロセスに不可欠な3つの輪が配線密度の要素となります。 図1. HDI設計指標 アセンブリの複雑さ 表面実装部品のアセンブリの難しさを示す2つの指標は、平方インチ（または平方cm）当たりの部品数で測定される部品密度（Cd）と平方インチ（または平方cm）当たりのリード数で測定されるアセンブリ密度（Ad）です。 部品のパッケージング 部品の複雑さを示す指標は、部品当たりの平均リード（I/O）数で測定される部品の複雑さ（Cc）です。もう1つの指標として、部品のリードピッチもあります。 プリント配線基板の密度 基板の平方インチ当たりの平均トレース長（全信号レイヤーを含む）で測定されるプリント回路の密度（複雑さ）（Wd）です。この指標の単位は平方インチ当たりインチ（または平方cm当たりcm）です。第2の指標としてリニアインチ（またはcm）当たりのトレース数もあります Read Article
    全てのPCB設計者が知っておくべき上位の設計ガイドライン 新しい設計を開始する際は、回路設計とコンポーネントの選択に重点を置き、ほとんどの時間を費やしているので、PCB設計が付け足しのように残りがちです。しかし、最終的に、PCB設計に十分な時間をかけて集中的に取り組まなかったことで、デジタル領域から物理的には完全実現できない設計ができあがり、結局は製造が難しくなる可能性があります。それでは、理論的にも物理的にも実現可能な基板を設計するためのカギは何でしょうか? 製造可能で問題なく機能する、信頼性の高いPCBを設計するために知っておくべき5つの設計ガイドラインを検討してみましょう。 #1 - コンポーネントの配置の微調整 PCBレイアウトプロセスのコンポーネント配置段階は、芸術でもあり科学でもあります。基板上で利用可能な主要スペースについて戦略的にじっくり検討する必要があります。困難なプロセスになる可能性もありますが、コンポーネントの配置が、基板をどれだけ容易に製造できるか、元の設計要件をどれだけうまく満たせるかを決定します。 コネクター Read Article
    ストリップライン対マイクロストリップ: その違いとPCB配線のガイドライン 筆者は、初めて高速設計技術についての説明を聞いたとき、全く頭に入ってきませんでした。これは、筆者が設計者としてのキャリアを開始したばかりだったので、困惑の原因が経験不足であったことは確かです。ストリップラインおよびマイクロライン配線の概念そのものが全く理解できませんでした。講師が、自分になじみのない全く異なるタイプのPCBについて話していると思いました。幸い、それらがストリップラインやマイクロストリップというPCBではないことを知って、この困惑はすぐに解決しました。そうではなく、ストリップラインおよびマイクロストリップは、PCBに高速の伝送線路を配線する、2つの異なる方法でした。 ストリップラインとマイクロストリップは、場合によっては理解しにくいものです。ですから、設計初心者やこのトピックについての再トレーニングを探している設計者に、この基本レビューは最適です。 ストリップラインおよびマイクロストリップについて ストリップラインおよびマイクロストリップとは Read Article
    多層基板の内層設計 電子機器の精密化に伴い、多層基板がよく使われるようになりました。多層基板は表面と裏面だけでなく、その間にも内層とよばれる配線層を持つ基板です。基板設計CADのAltium Designerでは最大48層の多層基板が設計できますが、ここではまず4層基板を取り上げて、その設計方法の要点をまとめました。 内層のネガ設計とポジ設計 多層基板は、配線密度を上げたい場合や電源配線を強化したい場合などに利用されます。電源とグランドの配線を内層で行うと、配線密度の向上と電源配線のインピーダンスの低減を同時に実現できます。 内層で電源やグランドの配線を行う場合、ポジ設計とネガ設計のいずれかを選択できます。ポジ設計では配線パターンなどのオブジェクトを実際の銅箔イメ―ジのとおりに配置しますが、ネガ設計では逆に、銅箔の無い（不要な）ところにオブジェクトを配置します。 このネガ設計は、実際の配線とは逆のイメージで編集作業を行わなくてはなりませんので、大変わかりにくく、配線には手間がかかります。しかし Read Article
    PLCと組み込みシステムとの比較: ユニット単価が高くてもPLCを選択すべき場合 評判の高い、豪華なレストランで夕食を取ったことがありますか? そのときは、かなりの金額を支払ったことでしょう。しかし、素晴らしい夕食を希望し、それを楽しめたなら、その金額は十分に価値のあるものだったはずです。これに対して、平均的な地元のレストランで、サンドイッチが予想額より20ドル高かったら、馬鹿げた話だと思うのが当然です。このような場合は、そのお金で料理教室に通い、自分で料理を作った方がずっとマシというものです。 私は電子機器設計者として、プログラマブル ロジックコントローラー（PLC）やローカライズされた組み込みシステムで同様の経験があります。PLCを、ローカライズされた組み込みシステムに置き換えることで、コストを大幅に削減できます。しかし、豪華な夕食が支払い金額に見合う価値があるように、より高価な選択肢であるPLCの方が適切な選択となる状況もあります。 PLCとその応用 プログラマブル ロジックコントローラーは産業用に特化したコンピューターです。入力信号（デジタルまたはアナログ Read Article
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