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インタープレーン容量とPCBスタックアップ インタープレーン容量とPCBスタックアップ 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 この記事は、インタープレーン容量に関する洞察を提供し、PCBスタックアップの設計プロセスに対するガイダンスを提供することを目的としています。技術の進化を時が経つにつれて見ていくことは、PCBスタックアップに対する要求がどのように変化してきたかを見るのに役立ちます。 PCB製造の初期には、ロジック回路が非常に遅かったため、唯一の懸念事項はロジック部品やディスクリート部品間の接続をどのように行い、各部品にDC電力を供給するための経路を提供するかでした。必要だったのは、すべての配線に対して十分な信号層を提供し、DC電力を最小限のサグやドロップで供給するために電力経路に十分な銅を配置することでした。使用されるガラスクロスの種類や、樹脂システム、各ラミネートの厚さは重要ではありませんでした。目標は、はんだ付けプロセスに耐え、信頼性がある最低価格のPCBを提供することでした。 最終的にICは、反射やクロストークなどの問題が重要になるほど高速になりました。これを実現したロジックファミリーはECLでした。当時、ECLの主なユーザーはIBM、Control Data、Cray Researchなどの大手コンピュータ企業でした。これらの企業には、スタックアップを設計するために必要なインピーダンス計算を行うエンジニアが在籍しており、また、公共市場の製造業者がまだ彼らの要件を満たすために必要な製造管理を行う能力を持っていなかったため、自社内にPCB製造施設を持っていました。 1980年代半ばには、当時最も一般的に使用されていたロジックタイプであるTTLが高速化し、反射が問題となり、PCBに制御インピーダンスが必要になりました。TTLやCMOSで設計していたエンジニアのほとんどが、制御インピーダンスPCBをどのように実現するかについての理解を持っていなかったため、彼らは製造業者に既知のインピーダンス、通常は50オームのPCBを提供するよう要求しました。製造業者は、その能力を持っていませんでした。なぜなら、彼らのスキルセットにはめっき、エッチング、積層、穴あけが含まれていたからです。それでも、エンジニアは製造業者にインピーダンス計算を要求しました。筆者はこの時期に活動しており、製造業者がインピーダンスを計算する能力を開発するのを手伝うために多くの時間を費やしました。このタスクにおける彼らのスキルは非常に当たり外れがあり、多くの場合、今日でもそうです。 この後すぐに、並行して走るトレース間のクロストークが問題となり、設計者はトレースがどれだけ近く、横に並び、上下に配置されるかに注意を払う必要がありました。 1990年代半ばになると、速度が大幅に上昇し、100MHz以上で動作する必要がある容量を必要とするため、ほとんどの製品がEMIで失敗していました。電源レールに配置された離散キャパシタでは、その取り付けインダクタンスのためにこの問題を解決できませんでした。これが、インタープレーン容量または埋め込み容量として知られるようになった理由です。インタープレーン容量は、電源プレーンとグラウンドプレーンを非常に近く、通常は3ミル未満に配置することで作り出されます。 したがって、現在、スタックアップ設計には3つの要求があります：制御されたインピーダンス、クロストーク制御、そしてインタープレーン容量の必要性です。一部の製造業者はスタックアップでインピーダンスを正しく得ることができますが、他の2つを考慮する方法はありません。この責任は、必要なものと必要な制御を実装する方法を唯一知っている設計エンジニアにあります。 2000年代半ばまでに、多くの差動ペアの速度が非常に速くなり、ラミネートやプリプレグに使用されるガラス織物がスキューとして知られる現象を引き起こし、信号を破壊することがありました。スキューとは、受信機に到着する際の差動ペアの二つの側面のずれのことです。さらに、ラミネートの損失がこれらの高速信号に影響を与え始め、エンジニアリングチームは損失目標を満たすとともに上記のすべての要件を満たす低損失ラミネートを求めることを余儀なくされました。これらのニーズを満たすための利用可能な材料に関する詳細な議論は、このドキュメントの第3章に含まれています。 上記の理由から、設計エンジニアは設計を主導する必要があります。これを成功させるためには、製造プロセスと材料に関する徹底的な理解が不可欠です。このセクションでは、制御インピーダンス、クロストークの管理、適切なインタープレーン容量の作成、スキューを管理するための正しい織物の指定という4つの制約を満たすPCBスタックアップの設計に関わるすべてのトピックをカバーします。 インタープレーン容量を考慮してレイヤーを配置する 特定の設計において、電源層、グランド層、および信号層の数が決定された後、すべての信号整合性ルールが遵守され、電力供給のニーズが満たされるようにそれらを配置することは、一連のトレードオフです。層間キャパシタンスが必要な場合は、グランド層と電圧層が互いに近接して配置される必要があります。 図2.1 は、10層PCBにおけるルーティング層と電源層キャパシタンスの間のトレードオフの例です。図2.1の左側のスタックアップには6つの信号層がありますが、密接に配置されたプレーンのペアは1つだけです。これはルーティングスペースには良いですが、層間キャパシタンスが必要な場合には電力供給にはあまり適していません。右側のスタックアップはルーティング層が4層しかないです（最も近いプレーンから遠すぎるため、2つの外側層は適切なインピーダンスを達成できませんが）、しかし今はプレーンのペアが2セットあります。これは層間キャパシタンスには良いですが、ルーティングスペースにはそれほど適していません。 図2.1 10層PCBの層を配置する2つの可能な方法。 上記の両方のケースにおいて、すべての信号層は、外側の2層を除いて、ラミネートの断片を通して平面と結合されています。前述のように、これらの層は最も近い平面から遠すぎて、適切なインピーダンスを達成することができません。これらは電源トレースやコンポーネントの取り付けパッドに使用できます。 層の配置が決定されたら、次のステップは、最低のコストで最高の性能を達成するために、各誘電体層の厚さを選択することです。クロストークを最小限に抑えるためには、信号層とその平面パートナーの間の空間に対してSI目標を満たす最も薄いラミネートを選択することが望ましいです。これが完了すると、目標インピーダンスを達成するために必要なトレース幅が計算されます。その後、電力平面間のプリプレグの厚さが、絶縁破壊電圧要件を満たし、隣接する平面の空隙を十分に樹脂で満たすことができるように選択されます。これは通常、3ミル厚の単一ガラスプライで、約2.5ミルに圧縮されます。 図2.1の右側の例では、選択されるべき3つのプリプレグ層が残っています。これらは、スタックアップの中央にあるものと、外層のすぐ下にある2つです。（このスタックアップの外層は制御インピーダンス層として使用できないため、その下の平面上の高さは重要ではありません。）これら3つのスペースの厚さは、最終的な厚さに到達するために材料を追加するために使用でき、これら3つのエリアの厚さの変化はPCBの全体的な性能にほとんど影響を与えません。 記事を読む
チャネル動作マージンはそんなに悪くない チャネル動作マージンはそんなに悪くない 1 min Blog シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア COMとは何か？ Channel Operating Margin（チャネル動作マージン）またはCOMは、よく理解されていない概念です。理解されていないため、多くの人々はそれが本当に何かを意味するのか疑っています。結局のところ、チャネル品質がデシベルで表される単一の数字でどうやって表せるのでしょうか？実は、COMはアイパターンを使用したチャネル検証技術の長い進化の最新の段階なのです。このブログでは、COMの進化をその起源まで遡り、悪名高いCOMメトリックに意味を与えます。 最初のチャネル動作マージン：アイパターン まずはアイパターンから始めましょう。アイパターンは、長いシリアルデータの流れを見る方法です。Keysight ADSやPyBERT [1] [2]が登場する前は、アイパターンはデジタルサンプリングオシロスコープやリアルタイムスコープで測定されていました。アイパターンウィンドウでは、y軸の単位は電圧で、x軸の単位は2つの単位間隔にわたる時間です。単位間隔、またはUIは、1ビットが通過するのに必要な時間です。したがって、2UIの時間内に、画面の中央に1ビットのデータを半ビットのマージンを両側に持たせて中央に配置できます。しかし、1ビットだけを見るのではなく、すべてのビットが一度に重なり合い、シリアルデータの全ストリームが画面上に表示されるまで重ねていきます。信号品質は、中央の穴の大きさで定量化されます。アイパターンがとても良好に見える場合、エンジニアが「そのアイを通してトラックを運転できる！」と言うことがあります。開口部を定量化する最も一般的な方法は、幅、高さ、または面積です。アイのDC点での交差はジッターであり、ジッターは通常、ヒストグラムを用いて統計的に測定されます。 図1. シリアルビットストリームの例。 早期のチャネル仕様、そして場合によっては受動部品の仕様では、合否判定基準としてアイマスクと呼ばれるものが使用されていました。アイマスクは通常、アイ幅とアイ高さによって定義されるダイヤモンド形の領域です。合格するアイは、アイマスク内に検出されたサンプルまたはヒットが限られた数しかありません。1と0のパターンは標準によって指定され、通常は疑似ランダムビットシーケンスまたはPRBSパターンです。基本的に、パターンを10Gb/s未満と10Gb/s以降の2つのカテゴリーに分けることができます。10Gb/s未満では、ほとんどのシステムで8b10bエンコーディングが使用され、PRBS 7が適切なパターンでした。IEEEが802.3baで10Gb/sを導入したとき、エンコーディングは64b66bスクランブラーに切り替わり、PRBS 31が主流になりました。今日でも112Gb/sで、PRBS 31、またはQPRBS 31が最も使用される標準パターンです。 統計的に言えば 測定されたアイパターンの後、StatEyeは受動チャネルを評価する次の方法であり、OIFによって広く使用されました。StatEyeの背後にある考え方はここで詳しく説明されています：[3] 簡単に言うと、StatEyeはシステムのパルス応答を使用してアイパターンを予測します。パルス応答とは、1-UIの正方形パルスで興奮させたシステムの時間領域応答であり、システムは等化を含む受動チャネルです。StatEyeで利用可能な等化技術には、FFE、CTLA、DFEがあります。システムの伝達関数はSパラメータから収集されます。チャネルSパラメータはシミュレートできるため、StatEyeは多くのチャネルと等化設定を試して、何が機能するかを見る効率的な方法です。その間、アイマスクは統計的に予測されたアイオープニングを使用しての合格/不合格基準です。 StatEyeとCOMの間のどこかで、ピーク歪み分析（PDA）がある程度一般的になりました。この方法は、HeckとHallによって「高速デジタル設計のための高度な信号完全性」[4]でよく文書化されています。要約すると、StatEyeと同じパルス応答を使用しますが、出力は単にいわゆる最悪のケースのアイ開口となります。PDAはデータをでっち上げないため、個人的に好きな理由です。自分で実装してみたところ、PDAは高い信頼性を持って最悪のケースのアイパターンを予測することがわかりました。しかし、PDAとStatEyeはチャネル内の送信機と受信機の影響を含まず、最適なイコライゼーション設定を手動で見つける必要があります。 記事を読む
8つのフレキシブル基板の利点 8つのフレキシブル基板の利点 1 min Blog 私がキャリアをスタートしたばかりの頃、フレキシブル基板のアプリケーションは私たちの想像力によって制限されるだけであると言われたことがあります。そのことを思い出しては、このコメント以上に同意できることはないと考えさせられます。こういった「あぁ！」という瞬間の大部分は、私たちがさまざまなサンプルの集まりをやり取りしているときに起こり、特定の形状や柔軟な考え方が新しいアイデアを生み出します。 私の仕事の中で気に入っていることの1つは、パッケージング問題を解決する方法を考え出そうとしている設計者またはエンジニアのグループと仕事をしているときの魔法の瞬間です。多くの場合、フレキシブル基板のサンプルを見た後で、問題の解決に役立つ可能性があるというアイディアで設計者の目が輝き、その瞬間からブレーンストーミングが始まります。このようなプロセスの一部になるのは非常に楽しいです。 私がフレキシブルとリジッドフレキシブル基板で設計することに喜びを感じるのと同じくらい、フレキシブル基板を使わない方を好む人もいます。もちろん、そのためらいは理解できます。新しい技術には常に学習曲線があります。学ぶべき新しい材料、新しいデザインルール、さらには新しい製作者を見つける必要があるかもしれません。それは恐ろしいことです。そのため、私はパッケージの問題を解決するためにフレキシブルとリジッドフレキシブル基板を使用することによる上位8つの利点について試してみることにしました。この試みは、新しいアイデアを刺激するか、またはフレキシブル基板を取り入れることを検討する動機を提供するでしょう。 フレキシブル基板の利点とは？ １）パッケージングの問題を解決すること：私はこれが最も明白だと思います。材料はコーナーのまわりで曲げたり、折ることができ、三軸の関係を提供し、そして分離された部分がありません。電子部品および機能要素は、フレキシブル基板を折り曲げ、接続するために形成することができ、製品内の最適な位置に配置することができます。ここが想像力を働かせるところです！ ２）必要なスペースと重量の削減：SWaP、つまりスペースの重さとパッケージングは、プリント基板設計において引き続き重要なトピックです。フレキシブル基板は、かさばるワイヤーとはんだ接続を排除することができ、コンポーネントと構造によっては、重量とスペースを最大60％節約し、パッケージサイズを大幅に縮小することができます。フレキシブル基板の材料は、従来のリジッド基板よりも薄型です。 ３）組み立てコストの削減：大きなワイヤーとケーブルを交換することで、配線を削減または排除します。これにより、組立の人件費だけでなく、ワイヤーのコスト、複数の発注書を作成するためのコスト、受け取りおよび検査、キッティングも削減できます。これはさらに詳しく調べる価値があります。 ４）動的屈曲を容易にする：適切に設計された場合、フレキシブル基板は数百万の屈曲に耐えることができます。ディスクドライブは、1000万〜1億のフレックスサイクルを伴う一般的な例です。もう一つの良い例は、ノートパソコンのヒンジです。これらのフレキシブル基板は、コンピューターの耐用年数にわたって何万という屈曲に耐えることができます。 ５）熱管理：ポリイミド材料は高熱用途に耐えることができ、薄いポリイミドはより厚い、より熱伝導性の低い材料よりもはるかによく熱を放散します。そのため、より高い電力、より高い周波数の設計、またフレキシブル基板の設計において著しい成長を見ることができます。 ６）製品の外観を向上させる：ユーザーが製品の機能要素に触れると、外観が決定に影響を与えることは事実です。見た目が決定に影響を与えたお気に入りの例は、手のひらサイズの焼灼ツールが診療所で設計、使用されていたお話です。患者は、焼灼ツールの接続に使用されたワイヤーを見ることができたのです。これは、患者の手術に対する信頼度を下げる結果につながりました。そのワイヤーは非常に単純なポリイミドフレキシブル基板で再設計され、手術に対する信頼は著しく向上しました。機能性に違いはありませんが、なめらかなフレキシブル基板はアンケート調査の結果、はるかに高い得点を記録しました。 ７）生体適合性：ポリイミド材料は生体適合性に優れており、そのために医療用途とウェアラブル用途の両方で通常使用されています。先端技術は銅導体を金導体に置き換えることもでき、生体適合性のある選択肢を提供します。 ８）信頼性の向上とオペレーションミス発生の減少：リジッド基板とワイヤケーブルをフレキシブルまたはリジッドフレキシブル設計に置き換えると、必要な相互接続の数とレベルが減り、システム設計を大幅に簡素化できます。接続は回路アートワークによって制御され、人的ミスの可能性を排除します。 リジッド基板　vs　フレキシブル/リジッドフレキシブル基板 ワイヤー、ケーブル、そしてリジッド基板はよく知られた解決策であり、常に設計を始めるのに最適なスタート地点になるでしょう。フレキシブル基板についてもっと真剣に考え始める必要があるのは、従来の方法では設計上、そしてパッケージ上の制約をまったく解決できない場合です。 それは、つま先を水に浸して水に慣れるように、単純な フレキシブル基板から始めて、思った通りのフレキシブル基板設計ができるケースかもしれません。あるいは、いきなり両足で飛び込むような、マイクロビアで多層フレキシブル基板の設計に取り組むような難解なケースかもしれません。いずれのケースにしても、私たちは設計者にサポートを提供しています。 こちら をクリックして詳細をご連絡ください。 記事を読む
製造の準備：PCBパネル化ソフトウェア 製造の準備：PCBパネル化ソフトウェア 1 min Blog 製造業に従事している方や新製品を生産する予定がある方にとって、生産性が重要なキーワードです。産業革命以来、人時あたりの製品数を増やすことに焦点が当てられており、PCBも例外ではありません。新製品を市場に出す際、必要以上に注文に費用をかける理由は何でしょうか？ PCB製造プロセスの生産性を向上させる方法の一つは、適切なパネライゼーションスキームを使用することです。適切なPCB設計ソフトウェアを持っていれば、パネライゼーションは比較的簡単なプロセスとなり、ボードごとのコストを削減できます。外部のCADプログラムをパネライゼーションに使用したり、デフォルトの長方形の配置を使用する代わりに、PCB製造に特化した優れたCADパッケージを使用することで、各パネルから最大限の効果を得ることができます。 パネライゼーションによる製造準備 パネライゼーションは、標準サイズの単一パネル上に複数のボードを配列するプロセスです。これは、1枚の大きなPCB基板上にボードのコピーを作成するようなものと考えてください。単一のパネルを組み立ておよび分離機械を通すことは、おおよそ固定費となり、製造業者は通常、パネルごとのPCB価格を見積もります。目標は、工具の制約を満たしながら、単一のパネル上に可能な限り多くのボードを配置することです。 製造、分離、および組み立てのためにパネライズされたボードを準備する方法の一つとして、パネライズされたPCBとPCB自体の両方に フィデューシャルマーカーを配置する必要があります。これらのマーカーはパターン認識マーカーとも呼ばれ、ピックアンドプレース機械がボードの向きを確認し、ボード上の異なる位置間の距離を測定するため、または指定された許容範囲を満たさないボードを拒否するために使用されます。 フィデューシャルマーカーは一般的に、ボードの対角線上の角とパネルの対角線上の角に配置する必要があります。測定のためです。3つ目のフィデューシャルマーカーは、向きを確認するために別の角に配置できます。これにより、ピックアンドプレース機械やその他の組み立て機械がパネルが正しい向きでロードされたかどうかを判断でき、自動組み立て機械はこれらのマーカーを使用して、コンポーネントを正しい位置と向きで取り付けることができます。 標準化された工具装置は、各パネルにサイズ制約を設けることもでき、ボード間の間隔を制約します。パネルの配置を計画したら、分離プロセスを考慮に入れ、ボード間に分離ツールのためのスペースを含める必要があります。ボードに使用される正確な工具処理は、主にその厚さと基板材料に依存します。 非常に薄い基板を扱っていて、大きな機械的ストレスに耐えられない場合、レーザーカッターやCNCマシンのルータービットを使用して、各パネルを簡単に切り出すことができます。パネルが非常に薄くて広い場合、ルータービットは通常、基板の中心付近のストレスを減らすために遅く動作し、実際にはスループットを減少させることがあります。 基板が厚くなったり、基板用の材料が頑丈なものを使用する場合、鋸を使用した手動または自動の切断プロセスでパネルから基板を分離することができます。一般的な方法の一つは、パネル内の各基板の周りにV字型の溝を配置し、ピザカッターに似た鋸を使用して、これらの溝に沿って切断することで基板を分離することです。 基板を分離する方法に関わらず、基板にフィデューシャルマーカーを簡単に配置し、工具用のスペースを提供できるPCB設計ソフトウェアパッケージが必要になります。パネル化の計画を立てる際には、基板がどのように分離され、パネル上で必要なクリアランスがどの程度かを確認するために、製造業者に連絡することが最善です。 ECADソフトウェアでのパネル化 一部のソフトウェアパッケージでは、CAD、パネライゼーション、 製造業者向け納品物、および設計検証ツールを異なるプログラムやモジュールに分けています。これにより、基板を一つのプログラムで設計し、別のプログラムでパネライズし、そして設計プログラムで基準マークや工具仕様を定義する必要があります。時間の無駄とはこのことです... 設計ソフトウェアが 部品表やパネライゼーション機能と別々の場合、プログラム間の切り替えに時間がかかります。設計をプログラム間で移動すると、レイアウトがパネライゼーションソフトウェアにインポートされる際にエラーが発生する可能性があります。さらに悪いことに、パネルを手動で描画する必要がある場合、正しい詳細を含めないとパネルの向きに曖昧さが残ります。 曲がった基板を扱っている場合や、同じパネルに異なる基板を配置したい場合、パネルを手動で描画して最適化するのにさらに時間がかかります。パネライゼーションユーティリティとPCBソフトウェア間でデータをやり取りすると、互換性のエラーが発生しやすくなり、時間の無駄になります。代わりに、これらのツールが組み込まれたPCB設計パッケージが必要です。パネライゼーション設計ツールでは、基板がどのように配置され、製造業者によってどのように分離されるかを指定できるようにする必要があります。 唯一、設計、製造データ生成、シミュレーション、およびサプライチェーン管理ツールを一つのパッケージに統合したPCB設計ソフトウェアは、 Altium Designer 記事を読む
Altium Designerで作成されたボードのインピーダンス制御ルーティング Altium Designerで作成されたボードのインピーダンス制御ルーティング 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 Altium Designerの3Dフィールドソルバーは、インピーダンス制御ルーティングを簡単に行えるようにし、システムのための設計ルールを作成することができます。 記事を読む
適切なツールがPCBレイアウトの時間見積もりに役立ちます 適切なツールがPCBレイアウトの時間見積もりに役立ちます 1 min Blog PCB設計を計画するために正確に知る必要があるのは、PCBレイアウト時間の見積もりに役立つ適切なツールを持っていることです。 ALTIUM DESIGNER PCB設計ソフトウェアの中で最も正確な結果を提供します。 新しいプリント基板設計を探求する際には、レイアウトを完了するのにどれくらいの時間がかかるかを見積もることが有益です。これにより、生産とテストを適切にスケジュールし、設計のリリースをマーケティングやその他の関連プロジェクトと同期させることができます。PCBレイアウトの完成までの時間を正確に見積もるには、レイアウトの経験、設計要件の理解、およびコンポーネントの密度と利用可能なボードスペースに関する完全なデータが必要です。しかし、最も重要なのは、設計がどれくらいの時間を要するかを予測するのに役立つ設計ツールを必要とすることです。 これを行うには、PCB設計ツールのフルレンジが必要です。レイアウトに取り掛かる前でさえ、回路を作成しシミュレートするのに役立つ回路図ツールがあれば、後での設計のサプライズを最小限に抑えることができます。レイアウトに入ったら、操作が簡単で複数の配置オプションを提供するツールが必要になります。これにより、部品を一貫して配置し、整列させることができます。また、ルーティング時間を簡単に計算し、実行できるように、インテリジェントなトレースルーティング機能も必要です。最後に、予定された時間内に最終製造ファイルを作成できるように、自動化された出力機能が必要です。 始めから終わりまで、すべてをこなせる設計ツールのセットが必要です。良いニュースは、これらの機能をすべて備えた完全なツールスイートを提供するPCB設計システムがあるということです。それがAltium Designerです。 コンポーネント配置 PCBレイアウトツールは、レイアウトの準備を助けるべきです。Altium Designerは、ボードサイズとレイヤースタックアップを完全に制御できるため、開始前に利用可能なボードスペースの量を確認できます。Altium Designerでは、回路図からレイアウトへのパーツのクロスセレクト機能を使って、フロアプランニングが簡単です。 スキーマティックで論理的なグループに部品を簡単にグループ化して、どの部品がどこに必要になるかを正確に確認できます。部品の配置を始めると、Altium Designerは、設計のニーズに応じて部品を迅速に配置・整列させるためのさまざまな配置機能を提供します。 コンポーネント配置を直感的かつ簡単にするPCBレイアウトツール 回路基板上やその層内でどのような温度上昇が発生しても、設計プロセスと設計ルールはそれを考慮するべきです。レイヤーの管理、熱源、熱抵抗、ピン、コストはすべて、PCB製造の層を通過し、回路がプリント回路になるために必要です。Altium Designerの配置ツールは、コンポーネントの正確な配置計画と実行に必要な制御を提供します。 Altium Designerの異なるコンポーネント配置機能は、ボード上に部品を整然と迅速に配置し、完成の見積もりを支援するのに役立ちます。 Altium 記事を読む
PCB設計プロセスの概念 PCB設計プロセスの概念 1 min Blog ゴールデンゲートブリッジのような建築の傑作や、パリのノートルダム大聖堂のような歴史的建造物を見たことはありますか？そして、どのようにしてそのアイデアが生まれ、実行されたのか疑問に思ったことはありますか？いくつかの言葉が思い浮かびます：計画、計画、そして調整。 PCBとSOCパッケージデザインもそれに似ていて、つまり、部品、回路インターフェース、電源プレーン、数千の信号、ビアの遷移、そして多くの設計ルールが電気的に健全であり、必要な性能を持ち、かつ機械的なフォームファクターの制約と限界とも協働できるようにまとまる必要がある、真のパズルのようなものです。 PCBデザインの構成要素 良い入力チェックリストに従うことの重要性 エンジニアが考え、文書化されたコミュニケーションの形を作り出し、基本的に話を進める手助けとなるのが、入力チェックリストです。チェックリストは多くのことを定義でき、PCB設計の旅を始める出発点となります。また、エンジニアに設計で何を求めているのかを反映する時間でもあります。これまでのところ、エンジニアはほとんどの場合、電気的に考えており、（願わくば）回路図や部品探しに没頭していましたが、これからは物理的になる時です、笑。つまり、PCB上で電子がどのように流れるか、何が必要かを考え始めるということです。 私は基本を含むチェックリストを使用しています。設計を重ねるほど、これは筋肉記憶になります。レイアウトを行うエンジニアであれば、あなたの考え方はPCBデザイナーのように変わるでしょう。たとえば、部品番号よりも参照指定子を考えるようになるかもしれません。実現可能性の調査を行うのは早い段階で、入力チェックリストがそのフェーズを開始します。基本的に必要な項目はBOM、機械的入力、ルーティング/設計ルール、全体の厚み、インピーダンス要件、考慮すべき最小ピッチ部品で、必要なビア構造を定義するのに役立ちます。BGAの計算を行います。 機械的な協力 – キープアウトと高さ制限 プロジェクトを開始する上で、MCADとの協力は不可欠です。最初から機械的要件と同じページにいることが重要です。全体の基板厚、コネクタの位置/回転、配置のキープアウト、取り付け穴は、PCB設計の早い段階で正確に定義され、考慮されなければなりません。これは、あなたがこれから建てる建物の基礎です。フレームワークは、設計を適合させるための物理的制約と寸法であり、設計の成功には正確さが重要であることがわかります。過去には、MCADからの機械的ボードのアウトラインが底面図として示され、ECadには上面図として入ってくることがありました。これは部品配置に影響を与えますので、このようなことはしないでください。ビューが正しいことを確認し、可能な限り.idfや.idxファイルを共有し、その能力があれば同じステップモデルファイルも含めてください。これにより、成功したMCAD協力が保証されます。また、ヒートシンクの取り付け穴を移動できる場所を交渉する時期かもしれませんが、部品の配置も制限を決定します。例えば、高ピンカウントのBGAを角に配置し、信号で完全に埋め尽くされている場合、今が押し返す時です。なぜなら、角からルーティングを試みる際に詰まってしまい、より多くの信号層が必要になるからです。 ルーティングルールの重要性 ルーティングまたは設計ルールは、PCB設計をチェックするためのものです。私はしばしば、文書化されたルールを列車が走るべき線路として参照します。1つの文書で定義されたルールは、毎日または毎時変更され、追跡が困難な多数のメールと比較して、設計のパフォーマンスにとって重要な項目を見落としたり忘れたりすることが非常に容易になり、PCBデザイナーが一丸となってコミュニケーションを取り、レガシードキュメントを提供します。文書形式のルールのアイデアは、設計が遵守しなければならない制約や設計ルールとしてしばしば言及される、CADツールにルールを入力するために使用されます。これには、設計がタイミング、ノイズ、製造要件を満たすために従う物理的および電気的なルールが含まれます。 高速ルーティングとシミュレーション - 電力供給コンセプト デザインが形になり始め、ルールが定められ、配置と電源プレーンが定義されている今、デザイン上に存在する場合、最も重要なインターフェースと最も挑戦的な高速回路をレイアウトするのに適した時期です。全体のデザインに適したスタックアップを念頭に置くことが良いアイデアです。標準的なビアサイズを使用し、良好な収率アスペクト比を目指しながら、その回路をテストし、配置してルーティングし、そしてシミュレートする時期です。はい、重要なネットがルーティングされたら、最適なパフォーマンスの要件を満たしているかどうかを確認するために、今シミュレートします。この時点で、異なるスタックアップやビアの配置が必要であることがわかるかもしれません。たとえば、12GBPSを達成しようとしており、18層の.093厚さのボードでスルーホールビアを使用している場合、ビアスタブがパフォーマンスを達成するために反射を引き起こしていることがわかるかもしれません。盲孔ビアや埋没ビア、バックドリリング、または異なるボードスタックアップやインターフェースの選択を検討する必要があるかもしれません。 上で述べたこれら4つのステップは、成功したPCB設計のための枠組みを構築するための足がかりとなるはずです。これらのステップに従った私の経験は、一貫した結果をもたらしてくれました。まずは枠組みを構築することが重要だと信じています。次のステップは、シミュレーションが成功したかどうかです。PCBデザインのボード構成やビア構造、ビアのサイズ、またはDkが低く損失が少ない製造材料を変更する必要がありましたか？シミュレーションから多くを学ぶことができ、それが前進への道を築く助けとなります。 これらの項目は、シミュレーションや計算が行われ、高速インターフェースの初期の重要なルーティング/チューニングの後に明らかになるべきです。では、すべてがうまくいった場合、プロセスの次のステップは何ですか？ここからどこへ行くべきですか？スタックアップを確認しますか？設計の組織化ですか？ それが、私がパート2で議論する内容です： 技術ごとのスタックアップ定義 記事を読む