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様々な電子部品が搭載された基板 電子部品の進化と影響—非常に重要な資産 1 min Engineering News 「最も重要な資産」という言葉は、現代社会における電子部品の重要性をおそらく過小評価しているかもしれません。電子機器は、現代の人間にとって、初期のヒト科の祖先にとっての火がそうであったように、日常生活に不可欠なものとなっています。私たちの住居、医療システム、移動手段、そして通信方法は、電力と、実際には電子部品が提供する力にほぼ完全に依存しています。 では、電子部品とは何でしょうか？ 簡単に言うと、電子部品は電子システム内の基本的な個別デバイスまたは物理的実体であり、電子機器やそれに対応するフィールドを操作するために使用されます。 電子部品は、私たちの技術的なシンフォニーの無言の指揮者であり、前例のない進歩の時代を迎える上で重要な役割を果たしてきました。真空管の単純な始まりから、今日のスマートフォンにおける複雑な回路まで、電子部品の役割と頻度は大きく進化してきました。この旅は、人間の革新の軌跡を描くだけでなく、技術への依存とそれが私たちの生活、ビジネス、経済に与える広範な影響についても興味深い洞察を提供します。 電子時代の夜明け ─ 三百年のタイムライン 電子部品の起源は、真空管やトランジスタなどの画期的な発明がなされた19世紀後半から20世紀初頭に遡ることができます。これらの部品は、今日の基準では原始的ですが、電子信号を増幅および切り替えることを可能にし、現代の電子機器の基礎を築きました。 以下は、今日私たちが住む技術的な風景を形作る上で重要な役割を果たしてきた電子部品の発展における主要なマイルストーンです。 19世紀後半から20世紀初頭 1883: トーマス・エジソンが真空管の原理である「エジソン効果」を発見。 1904: ジョン・アンブローズ・フレミングが最初の実用的な真空管、「フレミングバルブ」を発明し、ラジオ波検出器として使用。 1906: リー・デ・フォレストが最初の三極真空管、「オーディオン」を導入し、信号を増幅するための重要な部品となる。 20世紀初頭、前述の真空管は電子機器の基石であり、ラジオ、テレビ、電話網、そして最初期のコンピューターにおいて応用されました。当時、平均的な人は、日常生活でラジオや電話を通じてこの技術に触れることがあったかもしれませんが、それは今日私たちが電子部品と絶えず交流することとは大きく異なります。 交流の例: 個人: 人々は自宅で真空管を使用した電話やラジオを使い始めました。 記事を読む
AMD/Xilinx FPGAとDDRメモリのインターフェース AMD/Xilinx FPGAとDDRメモリのインターフェース 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 AMD/Xilinx FPGAとDDRメモリをインターフェースする方法を学びましょう。 記事を読む
ノイズの多い電源レール ノイズの多い電源レールのフィルタリング方法 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 電源がオシロスコープでクリーンな電力を生産しているように見えても、実際のシステムでの電源の動作はノイズを生じさせたり、ノイズに影響されやすいことがあります。電源レールはしばしば、同じ電圧でシステム内の複数のデバイスに電力を供給する必要がありますが、システムの異なる部分でクリーンな電力が必要です。その場合、メインレール上のノイズは、システムの異なる部分に供給される前にクリーンアップする必要があります。 コンポーネントが動作する周波数範囲に応じて、これは単純なフィルタ回路、追加のキャパシタンス、および特定の場合にはフェライトビーズを使用して行うことができます。したがって、このブログでは、ターゲットデバイスに電力を供給するために電源レール上で異なるタイプのフィルタ回路を使用できる場合についていくつかのケースを概説します。場合によっては、レールを複数のレギュレータを持つ異なるレールに分けるのが最善の場合もありますが、他の場合では、単一のレールから引き出して異なるデバイスにクリーンな電力を供給するためにフィルタリングすることができます。 クリーンな電力のためにフィルタリングが適用される場所 クリーンな電力が異なるデバイスに届くようにフィルタリングを適用する場所を視覚化することができます。下の画像は、電源ツリーのブロック図としての例を示しており、電源ツリーの異なるセクションにフィルタリングが適用されています。この画像は、レールが直流電圧を提供し、各レールから複数のデバイスが引き出されていることを前提としています。 ここで重要な文脈は周波数の問題です。異なる周波数範囲で電力を必要とする異なるデバイスは、異なるタイプのフィルタリングで動作することができます。例えば、DCでのみ動作するデバイスには、低いカットオフを持つローパスフィルタリングが適しています。対照的に、非常に高速なI/Oを持つデジタルデバイスは、DCレールから電力を引き出しているにもかかわらず、非常に高い周波数まで低インピーダンスを持つ電源レールが必要です。 異なる周波数範囲での電力の安定性が、どのタイプのフィルタリングが適切かを決定します。 以下の表は、異なるタイプのフィルタリングが使用できる例をいくつか概説しています。 直流負荷 ローパスフィルタリング、高次のフィルタ回路である可能性があります 低周波数（DCからMHz） RCまたはLC回路を用いたローパスフィルタリング、ポールフリーの伝達関数が必要です 高周波数（MHzからGHz） 通常はデジタルコンポーネントの領域で、非常に低いインダクタンスを持つキャパシタンスが必要です さて、異なる周波数範囲での例を見てみましょう。 直流コンポーネント コンポーネントがDC電源のみを必要とし、電源レールにスイッチング動作やAC電流が流れない場合、低通フィルタリングが適切です。これには、高次の低通フィルタリングも含まれます。以下のコンポーネントや回路のいずれかで適用できます： 低通LCフィルタ 低通RCフィルタ フェライトビーズ 大容量キャパシタ 記事を読む
PCB インピーダンス表 PCBインピーダンス表の読み方 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 PCBインピーダンス表は、特定の層におけるトレースインピーダンスの値を示していますが、デザイナーが材料やスタックアップを選択しない限り、その値は示されません。 記事を読む
Ultra-HDI PCBのどのような機能を利用できますか？ Ultra-HDI PCBのどのような機能を利用できますか？ 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 パッケージング、 基板のようなPCB、細線PCBについて話すとき、私たちはPCB製造プロセスが限界に挑戦している領域を総称しています。この領域は超HDIであり、PCBの典型的な特徴が非常に小さい値に縮小されます。これらのより高度な機能により、従来の設計手法が大きなBGAで可能でしたが、非常に細かいピッチ（0.3 mm）にスケールダウンされ、狭いスペーシングとライン幅が必要になります。 これらの機能は歴史的にアジアで利用可能であり、以前は大量生産で本当にコスト効率が良くなるまででした。現在、これらの高度な機能へのグローバルアクセスが広がっているため、より多くの設計者が低いボリュームで、さらにはプロトタイピング中にもこれらの機能にアクセスできるようになりました。これはまた、大量生産された消費者向けデバイスに見られる高度なコンポーネントを、低いボリュームで使用できることを意味します。 超HDIは製造能力の限界を押し上げる 超HDIはPCBを設計する新しいアプローチではありません。能力は、 減算法または加算法は、スマートフォンなどの非常に密度の高いPCBやICパッケージング（基板やRDL内）で利用可能でした。この技術は、通常、大量生産時にのみコスト効果が高いため、最高性能の消費者向け製品やより多くのI/Oカウントを持つIC生産を可能にしてきました。この技術は、現在、少量生産の製造業者でもよりアクセスしやすくなっています。 以下の表は、超高密度インターコネクト（ultra-HDI）に通常関連する製造機能をいくつか挙げたものです。これらの値は、これらの機能を提供する2つの異なる米国の製造業者からまとめたものです。以下に挙げる機能限界は包括的なものではありません。異なる製造業者は、彼らの超高密度インターコネクト製造能力に関して異なる保証を提供します。 機能 サイズ限界 線幅 15マイクロン（0.6ミル） 間隔 15マイクロン（0.6ミル） スルーホールサイズ 6ミル/12ミルパッド（クラス2/3には14/16パッド推奨） マイクロビア穴 1ミルレーザードリルまで マイクロビアパッド 穴径の約3倍 記事を読む
一般的なフレックス設計の間違いとその修正方法 一般的なフレックス設計の間違いとその修正方法 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 柔軟な回路材料の主な利点の一つは、曲げ、たわみ、折りたたみが可能であることですが、数十万回、場合によっては数百万回もの曲げに耐える柔軟な回路設計の例がいくつかありますが、実際には動的に曲げられる設計は、最適な性能に達する前に多くの場合、設計が何度も更新されています。柔軟な回路設計に新しい設計者にとっての朗報は、ほとんどの柔軟な回路アプリケーションがそれほど厳しい性能パラメーターを要求しないことであり、設計の曲げ寿命を改善するためのいくつかの一般的な推奨事項を適用することで、しばしば最小限の改訂で非常に信頼性の高い柔軟な回路設計につながります。今日のブログでは、回路トレースの亀裂や破損につながることがある最も一般的な設計ミスと、それらをどのように修正するかを見ていきましょう。 American Standard Circuitsのチームが以下の推奨事項を提供し、ここで使用されているすべての画像を提供しました。 最も一般的な設計ミスは、曲げやたわみのエリアでの追加ストレスから生じます： 特に曲げ領域で最も回路にストレスがかかる場所で、トレースのルーティングに鋭角を使用すると、トレースが破損したり亀裂が入ったりすることがあります。 パッドとトレースのインターフェースにティアドロップを追加しない。 回路に追加のストレスがかかる、フレックスが曲がる場所やスティフナーインターフェースの端にビアを配置する。 SMTやサポートされていないパッドをキャプチャしないことで、組み立て中にパッドが持ち上がる可能性があります。 柔軟なプリント回路基板をそのストレスポイントを超えて折り曲げたり、折りたたんだりする。 ほとんどのプリント回路基板設計者は、曲げや折りたたみが可能なプリント回路基板を設計する際の微妙な点を学んでいく過程で、これらの一般的なミスを一度は犯しています。 これらの一般的なエラーを防ぐ方法を見ていきましょう。 トレースのルーティング時に鋭角を避け、たわみエリアでの変換を避ける： トレースとパッドのインターフェースにアンカースパーとパッドフィレットを追加する： トレースとパッドのインターフェースは、フレキシブル回路設計において最も弱点となりやすい部分であり、はんだ付けや組み立て作業中に破損、亀裂、潜在的な浮きが発生しやすいエリアです。上記の例で見るように、「頑丈な」設計ではアンカースパーとパッドフィレットを利用して、オーバーレイによって捕捉される銅の量を大幅に増加させ、パッドとトレースのインターフェースの表面積を増加させ、パッドの強度を高めています。多くの設計では、コネクタフィールドを通過するために狭い導体幅が必要とされ、この狭い導体幅はフレキシブル回路設計全体で使用されることがよくあります。幅を増やすために時間をかけることで、製造収率と全体的な信頼性が向上します。一つの注意点として、これは最終使用時に動的に曲がる設計でない場合でも重要です。薄くて柔軟な材料は、標準的な製造プロセス中に動きやストレスを受けやすいです。 フレキシブル回路が曲がることを意図した場所や、スティフナーと回路のインターフェースの端にビアを配置しないでください： 組み立て作業中に浮きを防ぐために、SMTおよびサポートされていないパッドを「固定」します： 最大のパッドキャプチャ能力を提供する方法は、ドリル加工されたカバーレイの層でパッド領域を「キャプチャ」することです。ポリイミドと接着剤の層が事前にドリル加工され、柔軟なベース材料に接合されます。この方法を使用する際には、いくつか注意すべき点があります。まず、接着剤が接合されると、意図したパッド領域に「押し出される」ことがあり、これは設計と製造の際に考慮されるべきです。第二に、パッド領域が狭くなるにつれて、この方法はますます困難になります。登録公差と押し出しは、はんだ付け可能な環状リングを効果的に減少させ、仕様を違反する可能性があります。 別のオプションは、 フォトイメージャブルカバーレイを使用することです。これは、伝統的なプリント回路基板のはんだマスクを使用するプロセスと非常に似ており、特に曲げるために設計された材料を使用します。この方法は、厳密な公差と「四角い」パッドに適しています。この方法の欠点は、これらの材料が柔軟ではあるものの、ポリイミドカバーレイほど柔軟ではなく、すべてのアプリケーションに適しているとは限らないことです。ドリル加工されたカバーレイの処理に適さない厳しい形状を持つ場合は、追加のオプションについて製造業者に相談してください。 記事を読む
電源供給の電流処理問題を理解する 電源供給の電流処理問題を理解する：原因と解決策 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 電子機器の最適な性能を実現するためには、電源の電流処理問題をトラブルシューティングすることが重要です。 このビデオでは、電源が定義された出力電流を処理できない一般的な理由と、これらの問題を解決するための実用的な解決策を探ります。電源を設計する場合も、既存のものを修理する場合も、電源の構造を理解することが、これらの問題を迅速に解決する鍵となります。 このガイドは主に、100Wまでのアプリケーションで広く使用されている フライバック型電源に焦点を当てています。フライバックコンバータのブロック図を調べることで、電流制御メカニズムの複雑さを理解することができます。 電源を一から作成する場合、正確なトランスフォーマーの計算や適切な巻線技術などの設計上の考慮事項が不可欠です。修理を試みる場合は、電流センス抵抗器やMosfetを評価し、 PWMコントローラに潜在的な損傷がないかを評価することが重要です。 このガイドで説明されているステップバイステップのトラブルシューティング技術に従うことで、電源の電流処理問題を効果的に診断し、解決するために必要な知識とスキルを身につけることができます。
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