Gerberファイルで見つけることができる、よくあるPCB設計のミス3選

一般的なPCB設計のミスを見つけることで、製造までのプロセスを早めることができます

私は大学院に入るまで優秀な学生ではありませんでした。その時点で、私は人生の他のどの分野よりも宿題に力を入れ始めました。確かに、私の社交生活はなくなりましたが、すぐに模範的な学生になり、振り返ることはありませんでした。

学校にいる間に宿題をする必要があるように、新しい設計を製造業者に送る前に宿題をするべきです。新しい設計ではいくつかの一般的なエラーが発生する可能性がありますが、製造に出す前にレイアウトとガーバーファイルを入念にチェックすることで、これらの問題を避けることができます。これらの点をチェックすることで、製造業者からの入札拒否の反応を避け、組み立て後の歩留まりを向上させることができます。

製造前の一般的なPCB設計ミス

請求書に値する製造業者は、製造と組み立ての実行を開始する前にいくつかの重要な点をチェックする時間を取ります：

• コンポーネントの入手可能性、コスト、および廃止

• 回路図、レイアウト、ガーバーファイル、部品表、およびエクセロンファイル間の一致

• 製造プロセスへの適合

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最初のポイントは、サプライチェーンを調査して、予算内で部品を調達できることを確認することを要求します。廃止予定の部品をチェックすることで、製品が最も長く関連性を持つ寿命を持つことを保証します。この宿題を自分で行い、回路図とレイアウトを作成する前に行うことで、再設計のリスクを減らし、全体の生産時間を短縮します。

二番目のポイントは、設計文書間の直接比較に関わります。Gerberファイルとドリルファイルの両方にすべてのドリル穴が表示されていることを確認したいです。また、回路図/レイアウトのすべての部品が部品表に表示されていることも確認するべきです。一部のCADプログラムは、ボードの各レイヤーごとに個別のファイルを作成しますが、設計者はボードの製造に必要なすべてのファイルが準備され、正確であることを確認する責任があります。

第三のポイントは、実際には第二のポイントに関連しています。ガーバーファイルとエクセロンファイルをメーカーが検査するのは、設計が彼らのプロセスでフルスケールで生産できるかを確認するためです。レイアウトやガーバーファイルで素晴らしく見える機能も、完成品では想像した通りに（そもそも見えない場合もあります）現れないかもしれません。設計者として、メーカーやメーカーの代表者に彼らの能力と要件について相談するべきです。

ガーバーファイルとレイアウトを慎重に検査することで見つけることができる一般的なPCB設計のミスはこちらです。

重なっているまたは配置が間違っているドリルヒット

スロットを作成しようとして2つのドリル穴を重ねるのは災害のもとです。ドリル中にビットが折れる可能性が非常に高いです。代わりに、エクセロンドリルテーブルのコードを使用して、この特定の機能をスロットとして定義できます。同様に、ビア用の誤ったドリルスポットが表面または内層のトレースやパッドに当たると、銅の特徴を破壊します。

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これらの両方の間違いは、DFMチェック中にPCBレイアウトのすべてのレイヤーをオンにすることで見つけることができます。比較的シンプルな設計の場合、製造業者は機能に影響を与えることがないため、ビアを簡単に移動させることができます。より複雑な設計では、製造業者は（またはそうあるべきですが）多くの複雑な変更が必要になる可能性があるため、ドリルホールやビアを移動させることをためらうでしょう。設計は変更のためにあなたに戻され、ボードが生産に送られる前に。

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パッド周りのはんだマスククリアランス

はんだマスクのエラーは驚くほど頻繁に発生します。場合によっては、製造業者が設計レビュー中にこれらのエラーを修正できます。特にHDI設計の場合、製造業者は設計を修正のために戻すことがあります。これにより、はんだマスクが誤ってパッド、穴、またはビアを覆ってしまった場所を確認できます。逆に、パッド周りのはんだマスククリアランスが大きすぎると、表面層の近くの銅トレースがはんだマスクを通して覗くことがあります。

トレースは、はんだマスクを適用する前に表面処理（例：ENIGで）されます。したがって、露出したトレースの問題は、潜在的な腐食ではありません。むしろ、SMTパッド周りの露出したトレースの危険性は、特にリフローはんだ付けの際の組み立てに関係しています。はんだマスクのクリアランスが大きすぎると、パッドと近くの露出したトレース、または隣接する2つの露出したトレースの間でブリッジが発生する危険があります。

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はんだマスクのエラーを修正することは、設計レビュー中にすべてのレイヤーをオンにするだけの問題です。Gerberをズームインしてはんだマスクの開口部を慎重にチェックするなど、製造業者に設計を送る前に行う簡単なことで、長い遅延を防ぐことができます。経験豊富な製造業者はこれをすぐに気付くかもしれませんが、初心者の海外製造業者は、はんだマスクについて二度考えることなくボードの生産を開始するかもしれません。

はんだマスクのクリアランスに注意

超高アスペクト比のブラインドビアとバリードビア

ブラインドビアとバリードビアは、多層基板での配線に非常に役立ちます。HDI基板では、レイヤースタックの一方の側にあるブラインドビアは、全レイヤースタックを通過するスルーホールビアの必要性をなくすために役立ちます。これはブラインドビアを軽視する意味ではありません。ここでのメッセージは、それらを慎重に使用し、ビアのアスペクト比に注意を払うことです。

ブラインドビア/バリードビアに関する従来の知恵は、それらが単一のレイヤーにのみ跨がるべきだというものです。複数のレイヤーに跨がる必要がある場合は、スタックされたブラインドビア/バリードビアを使用する必要があります。しかし、一部のCADツールでは、任意の数のレイヤーに跨がるブラインドビアを定義でき、さらには基板のコアを通過することさえできます。言い換えれば、一部のCADツールは、ブラインドビア/バリードビアのアスペクト比を制限しません。

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高アスペクト比のビアは、基板のコアを通過しようとする際、特に設計が入札不可の状態になる原因となることがあります。高層数のボードで複数の層間をルーティングする必要がある場合は、二つの理由から、スタックされたブラインドビア/埋め込みビアを使用する方が良いでしょう。まず、ブラインドビア/埋め込みビアは、他のビアと同様にめっきする必要があります。大きなアスペクト比のビアは、ビア全体にわたってめっきするのが難しくなり、ビア穴の深い部分で銅が薄くなる可能性があります。一般に、直径が大きいビアは、ビア穴の深い部分までより深くめっきすることができます。ある点で、ビアの直径が小さくなりすぎると、ビアを配置するために必要なドリルサイズが非常に小さくなり、製造中に簡単に折れてしまうため、コストが増加し始めます。そのため、レーザードリリングが使用されます。

ビアのアスペクト比に注意してください

使用するボードのブラインドビアの最大アスペクト比は、ビア穴の直径に依存します。大きな直径のビア（約10ミル）の場合、一部のメーカーはアスペクト比が2または3を超えない限り、複数の層にまたがるブラインドビアを配置します。同様のアスペクト比を持つ小径のブラインド/埋め込みビアは、少ない層にまたがるように制限される必要があります。ある時点で（マイクロビア領域にいない限り）、より創造的なルーティングを使用してスルーホールビアを単純に使用した方が良いでしょう。

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