小型電子回路設計には大量の注意が必要です

生活費の上昇に伴い新たな税金が定期的に導入される中、消費者が連鎖効果に苦しむのは時間の問題です。お気に入りの地元のレストランが価格を上げたり、提供量を減らすようになると、私はイライラします。もちろん、物事が変わらないことを望みますが、少し余分に支払うことで、少なくとも私の空腹を満たすことができます。

電子機器では、PCBの設計も私のお気に入りのパスタの皿のように小さくなっています。電子機器会社がますます小さなPCBに数百の機能を詰め込もうとする中、ハードウェア設計者は限界まで試されています。電気技術者は、PCBデバイスが機能上の問題がないことを確認しながら、より小さいPCBを使用して設計することが期待されています。PCB設計に関わる課題の数が増えているため、早い段階でコンパクトなコンポーネント設計のためのプリント基板を最適化する方法を学ぶことが重要です。

コンパクトなPCB設計のための役立つヒント

あなたのPCBが不可能に小さいデバイスエンクロージャに収まる必要があると言われたとき、以下の重要なヒントに従うことができます：

1. 小さいサイズのコンポーネントを使用する

大きなパッケージ、例えば0805サイズの抵抗器は手作業でのプロトタイピングを容易にしますが、コンパクトな電子回路設計には適していません。組み立て業者が扱える最小の表面実装部品を見つけ、それらをプリント回路設計に使用してください。クアッドフラットパッケージ（QFP）のようなマイクロコントローラーを使用すると、数百のピンがPCB上の貴重なスペースを占めることがあります。大きなコンポーネントをボールグリッドアレイ（BGA）パッケージに交換してください。

BGAコンポーネントでさらにスペースを節約します。

2. 小さなトラックと穴のサイズでルーティングする

ほとんどのPCBメーカーは、4ミルまでの細いトラックを扱うことができます。その能力を活かして、可能な限りトラックを小さくしてください。もちろん、例外もあります。電力トラックやマイクロストリップアンテナは、計算された値に従って設計する必要があります。ビアやパッドのドリルサイズにも同じことが当てはまります。これらを最適化することで、大量のスペースを節約できます。

3. 識別子を体系的に配置する

トラックやコンポーネントのためにデザインネータを削除するのは魅力的かもしれませんが、それは賢明な選択ではありません。代わりに、デザインネータを小さくして、小さなグループに整理してください。この配置が体系的な順序でコンポーネントを反映するようにしてください。これにより、密集したPCB内で部品を追跡するのも容易になります。

4. 多層PCBデザイン

設計が与えられたサイズに収まらないほどトラックの数が多い場合は、PCBの層数を増やしてください。多層PCBは一般的に標準の2層レイアウトよりも高価です。まず、電源層とグラウンド層を内層に移動して、4層のPCBを作成することから始めることができます。それでも不十分な場合は、層数を増やしながら、信号層をグラウンドプレーンで隔てて干渉を最小限に抑えることができます。

5. ビアの創造的な使用

コンパクトなPCBのルーティングでは、多数のビアが必要になることがあります。そして、複数の信号層がある場合、通常のビアは助けになるよりも障害となります。ブラインドビアや埋め込みビアを使用して、PCBの両側のスペースを節約してください。これによりPCBのコストは増加しますが、コンパクトな設計のルーティングを成功させる上で差をつけることもできます。

6. 効率的な熱管理技術

コンパクトなPCBに部品を密に詰め込むために貴重な時間を費やすことは、熱問題のためにPCBが1週間しか持たない場合、全く意味がありません。これは、コンパクトPCB設計における主要な課題の一つです。熱問題を最小限に抑えるためには、熱を発するコンポーネントの周囲をPCBのヒートシンクに転送します。十分な熱ビアを配置して、効率的に熱を分散させます。必要であれば、温度の上昇を防ぐために、より厚いPCBを使用してください。

コンパクトPCBでは、状況が熱くなることがあります。

7. 簡単なルーティングテストを行う

かつて、物理的に不可能でルーティングのための十分なスペースがないPCBをルーティングしようとして日々を無駄にしたことがあります。それは、PCB設計ソフトウェアが賢い自動ルーティング機能を備えていなかった時代の話です。今日では、ソフトウェアに全体の設計を自動ルーティングさせることで、このようなフラストレーションを簡単に避けることができます。ソフトウェアが合理的な時間内にルーティングを完了できる場合、後で設定された設計ルールを使用してルーティングできる可能性が高いです。

効率的にコンパクトなPCBを設計し、成功の可能性を最適化したい場合、優れたPCB設計ソフトウェアが役立ちます。Altium Designer^®を使用すると、ルーティングの可能性とフィット感をテストしながら、ブラインドビアの設定と配置を簡単に行うことができます。また、特定の信号に対してトラックや穴のサイズをカスタマイズすることもできます。

コンパクトPCB設計にさらに助けが必要ですか？Altiumの専門家にお問い合わせください。