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PCB設計

最新のPCBレイアウトの課題の解決方法

最新のPCBレイアウトの課題の解決方法はじめに「ママ、子供たちを小さくしちゃったよ」、「世界って小さいんだね」。ディズニーファンにはおなじみのフレーズです。しかし、これらのフレーズを使って、プリント基板(PCB)設計の継続的な小型化を同様に簡単に表現できます(図1)。以下の統計を考えてください。過去10年間で平方インチ当たりのピン数が3倍になった一方で、基板面積は比較的一定に維持されました。 15年間で、部品1個当たりの平均ピン数が4 ～ 5分の1に減った一方で、平均部品点数が4倍になりました。設計のピン数は3倍になり、ピン間の接続数は倍増しました。その結果、部品と最終製品が小さくなるにつれて、PCBレイアウトはより高密度かつ複雑になりました。PCBの小型化と複雑性がともに高まることで、全ての部品を調和させ確実に動作させる責任があるPCB設計者は複数の課題に直面しています。ある調査では、エレクトロニクス企業の53%が記事を読む

6層スタックアップ EMC

EMC向上のための6層PCBスタックアップの設計 6層のPCBは、高いネット数と小さいサイズを持つ様々なアプリケーションにとって、経済的で人気のあるスタックアップです。大きなボードは、4層のスタックアップで十分機能することがあり、信号層を犠牲にしてボードの各側間の隔離を確保できます。適切な6層スタックアップを使用すると、異なる層間のEMIを抑制し、高いネット数を持つファインピッチコンポーネントを収容できます。しかし、4層または8層のスタックアップを使用する方が理にかなっている場合もあり、この判断をするためには、ボード内のプレーン層の機能を理解することが役立ちます。電源、グラウンド、信号プレーンはいくつ必要ですか？この質問への答えは非常に重要であり、実際にはボードのアプリケーションに大きく依存します。限られたスペースで密度の高いボードをルーティングしているが、すべてが低速またはDCの場合、2つのプレーン層と4つの信号層で十分なことがよくあります。しかし、その場合、創造的なレイアウトとルーティングで層数を4層に減らすことがよくあります。記事を読む

PCIeレイアウトと配線のガイドライン

PCIeレイアウトと配線のガイドライン子供の頃、コンピューターの筐体を開き、マザーボードに搭載された複雑なカードスロット、チップ、その他電子部品を見ると、製作者がどうやってこの部品すべてを正しく配置できたのか、不思議に思っていました。後にコンピューター・アーキテクチャーと周辺機器のPCB設計について学ぶと、私はPCB設計者が優れた電子機器を構築するために注いでいる労力に驚嘆しました。最新のGPU、USB、オーディオ、およびネットワークカードはすべて同じ相互接続規格である、PCI Expressの背面で実行できます。PCIeデバイスの高速PCB設計に慣れていない場合は、PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) から標準ドキュメントを購入しない限り、このトピックに関する情報が少し断片的になります。幸いなことに、基本仕様は実用的な設計ルールに分割できるため記事を読む

ガードトレース：真実か神話か？

PCB設計におけるガードトレースとは何か、そしてそれは機能するのか？ PCBレイアウトにおけるガードトレースは、依然として多くの矛盾する情報が存在するトピックの一つです。その使用に関してさまざまな参照を見つけることができます。どのタイプの設計—アナログ回路、ミックスドシグナル、またはデジタル—がガードトレースの使用から最も恩恵を受けるのか、ガードトレースが電磁場をどのように遮断するのか、トレースの端が浮いていること、一方の端が接地されていること、または両端が接地されていることの重要性、そしてガードトレースの使用から最も恩恵を受けるトレースのタイプ—マイクロストリップまたはストリップライン—について混乱があります。この記事では、これらのトピックすべてに対処し、ガードトレースがその実装に関係なく実際には価値を提供しない理由、およびトレースの平面上の高さとトレースの分離がクロストークを制御する最良の方法である理由を文書化した実際のハードウェアからのデータを提示します。ガードトレースの起源ガードトレースは、特に非常に高いインピーダンス記事を読む

IPCが高性能製品のマイクロビア信頼性に関して警告

IPCが高性能製品のマイクロビア信頼性に関して警告皆さんが、2019年3月6日にIPCから発表された、高プロファイルHDIボードの現場および潜在的な故障に関する警告のプレスリリースをすでに読まれたことを願っています。もし読まれていない場合、完全なプレスリリースは I-Connect 007で入手可能です。[1] 皆さんが目にされたかもしれないのは、IPCがこれから出るIPC-6012E、リジッドプリントボードの資格認定と性能仕様に含まれる警告文です：「過去数年間にわたり、製造後のマイクロビア故障の例が多数ありました。通常、これらの故障はリフロー中に発生しますが、室温では検出不可能（潜在的）であることが多いです。組み立てプロセスが進むにつれて、故障が現れると、それがより高価になります。製品がサービスに投入された後にまで検出されない場合、それははるかに大きなコストリスクとなり、さらに重要なことに、安全リスクをもたらす可能性があります。」パニックにならないでください！この警告の背景を説明させてください。ここ数年、いくつかのOEMは記事を読む

若手設計者が米軍航空会社で本領発揮

若手設計者が米軍航空会社で本領発揮 2017年8月に、Nicole Pacino氏という名前の若く印象的なPCB設計者をこのニュースレターで特集しました。Pacino氏は父が成功裏に所有、成長させた上で売り出した設計事務局であるSan Diego PCBの跡を継いだ第二世代のPCB設計者です。前回このニュースレターに登場した後、彼女はアメリカ東海岸に引っ越し、Cobham Advanced Electronics Solutions社の設計チームの一員となっています。Cobham社でPacino氏は、彼女の複雑な設計とAltium Designerへの精通度から“Altium Whiz Kid”と呼ばれています。Pacino氏の道のりと、彼女の明るく前途有望なキャリアの最初の重要なステップについて書いた更新記事を読んでください。 Judy Warner: Cobham Advanced Electronic Solutionsで、若い設計者として本格的な設計の役割を担い始めた経験を教えて頂けますか。 Nicole 記事を読む

過去と未来の技術、プリントエレクトロニクス

プリントエレクトロニクス：過去と未来の技術プリントエレクトロニクス（PE）は、新しく急速に成長している相互接続ビジネスです。その起源は、家電製品用のプリントフレキシブルキーボードや、派手な雑誌や文献での技術の拡大にあります。PEの皮肉な点は、この技術が恐らく第二次世界大戦中に最初に使用され、すべてのプリント回路がその起源をPEに負っていることです。アプリケーション PEについて最もエキサイティングなことは、それが開く新しいアプリケーションと市場の全てです。図1には、現在PE開発者によって追求されている市場のうちの10つが示されています。これらの市場の大多数において、アプリケーションは短命であり、実際のPE基板は使い捨て可能です。フレキシブルキーボード、プリントグルコースセンサー、プリントRFIDタグなど、いくつかのアプリケーションは既に確立されています。一方で、プリントバッテリーと電気泳動電解質で動く化粧品用しわクリームマスクなど、このリストにさえ載っていないものもあります。材料記事を読む

OnTrack Newsletter February 2019

OnTrack Newsletter February 2019 OnTrack ニュースレター 2019年2月第2巻10号 5つのテクノロジー未来予測 Duane Benson氏が予測する今後10年間の動向とは今月のOnTrackニュースレターでは、EMS分野の専門家である、Screaming Circuits社のDuane Benson氏を特別ゲストとしてお迎えし、今後10年間のテクノロジーに関する5つの予測についてお話を伺いました。個人的な見解をお話いただいたテーマは、人工知能、情報ハイウェイ、IoT、医療、そしてセキュリティです。Benson氏の予測をじっくりとお楽しみください。全文はこちらからロケットマン Oronosのアビオニクスチームのリーダーにインタビューこのインタビューでは、モントリオール理工科大学の学生であり、Oronosのアビオニクスチームでリーダーを務めるNathanael Beaudoin-Dion氏にお話を伺いました。毎年6月、Oronosは世界最大のロケット工学の大会である「スペースポートアメリカカップ記事を読む

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 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記事を読む

5つのテクノジー未来予測 — 激動の10年

5つのテクノジー未来予測 — 激動の10年 2019年は革新に満ちた年になるでしょう。過去数年間は変動の激しい時代であり、この技術革新とそれがもたらす変動の傾向は2019年も続くと考えられます。人工知能（AI）などの動向について心配している方もいますが、私はまだ楽観的に捉えています。私たちの文明が最も長期的にうまく発展する要素となるのは、定期的に抜本的な改革が行われることです。変動が頻繁に生じることで、人々は新しい行動を開始してより大きく、より優れたものを創造し、新しい可能性を切り拓きます。これは、人間は総じて前に突き進むという本質を持ち合わせている証拠だと思います。この点を念頭に置いて、今後10年間に何が起きるかを予測してみましょう。予測1: 人工知能（AI）がメインストリームとなる多くの方は、この点について私と意見が異なると思います。しかし、私の見方は多くの方から聞く話とは多少異なるのです。人工知能（AI）、すなわち「機械」が人間を支配し、奴隷化するようなことが起こるとは私には思えません。私たちは機械を作り出し記事を読む

学生ロケットチームOronos Polytechnique、PCB設計で高い目標へとリフトオフ

学生ロケットチームOronos Polytechnique、PCB設計で高い目標へとリフトオフこのインタビューでは、モントリオール理工科大学の学生であり、Oronosのアビオニクスチームでリーダーを務めるNathanael Beaudoin-Dion氏にお話を伺いました。毎年6月、Oronosは世界最大のロケット工学の大会である「スペースポートアメリカカップ」に参加しています。この大会は、ニューメキシコにある世界唯一の商業用宇宙港で開催されています。活気あるアビオニクスチームの動画やロケットの写真も、併せてご覧ください。 Judy Warner: モントリオール理工科大学と、ロケットチームが結成されたきっかけについて教えてください。 Nathanael Beaudoin-Dion: モントリオール理工科大学はカナダの工業大学で、電気工学から宇宙工学に至るまで12の課程があります。Oronos Polytechniqueは2010年に、大学時代に新たな頂点に達したいと考えた3人の若いロケット愛好家によって結成されました。ロケットに対するこの情熱が設計チーム結成の原動力となり記事を読む

OnTrack Newsletter January 2019

OnTrack Newsletter January 2019 OnTrack ニュースレター 2019年1月第2巻9号 “AT YOUR SERVICE” PCB設計サービスプロバイダーからの見解企業や設計チームは、さまざまな理由から自社の製品開発をサポートするため、専門的なPCB設計サービスプロバイダーを探し求めています。この記事では、設計サービスプロバイダーと契約を行うとき、どのような変動、利点、懸念の可能性が存在するかについて、Freedom CADのCEOであるScott Miller氏に話をうかがいました。全文はこちらから商業の秘訣: 設計スキルを磨くためのヒント回路基板レイアウトのための多層PCB設計に関するヒント多層PCBを初めて設計するのは、多少難しく感じるかもしれません。この記事では、自信を持って設計を成功させるために役立つ、主な基礎知識を紹介します。全文はこちらから OnTrack ビデオシリーズ設計のリリース下流工程の関係者へ設計を正確、完全、かつ一貫した方法でリリースするために何が必要かを、Vince 記事を読む

プロのPCB設計サービスプロバイダー活用のメリット

プロのPCB設計サービスプロバイダー活用のメリット企業や設計チームは、さまざまな理由から自社の製品開発をサポートするため、専門的なPCB設計サービスプロバイダーを探し求めています。この記事では、設計サービスプロバイダーと契約を行うとき、どのような変動、利点、懸念の可能性が存在するかについて、Freedom CADのCEOであるScott Miller氏に話をうかがいました。 Judy Warner: Scottさん、Freedom CADについて簡単にご説明ください。また、御社が提供するサービスやサポートしているアプリケーションの種類についても教えてください。 Scott Miller: Freedom CAD Servicesは、15年以上もの間、納期と予算を守りながら、お客様に最高のサービスと最高の品質を届けることを使命としてきました。私たちの提供するサービスには、PCB設計、電気的、機械的なエンジニアリングやシグナルインテグリティのエンジニアリング、PCBレイアウト、納期の短いプロトタイプのハードウェアプログラム管理などがあります記事を読む

統合ツールがマルチボードPCBシステム設計を容易にする方法

統合ツールがマルチボードPCBシステム設計を容易にする方法コンピューターを分解したことがあるなら、システム全体が単一のPCBに収まるわけではないことを知っているでしょう。さまざまなアプリケーションで使用される最も複雑なデバイスはマルチボードシステムであり、これらのシステムを設計するには想像力、計画、そして適切な設計ソフトウェアが必要です。リジッドフレックスPCBは、マルチ回路ボードシステムの別のタイプに過ぎず、ボードの各部分を設計する際の同じ設計コンセプトが、それらを接続するフレックスリボンにも適用されます。すべてのマルチボードシステムがリジッドフレックスシステムである必要はありませんが、設計ソフトウェア内でボード間の接続を設計する必要があります。統合設計環境で最高の設計ツールを使用すれば、どのタイプのマルチボードシステムも簡単に設計できます。マルチボード設計における機能ブロックマルチボードPCB設計を最初に作成するときは、スキーマティックを構築する前に、システムの30,000フィートビューから始めるのが最善です。マルチボードシステムは記事を読む

電源供給システムの設計

電源供給システムの設計集積回路テクノロジーが、単体ICへの数十億のトランジスタの搭載を可能にした結果、1つのチップに非常にパワフルなシステムを構築できるようになりました。それにより、テレビゲームや携帯電話、その他の多くの製品に、かつてはコンピュータールーム全体を占めたスーパーコンピューターに匹敵する機能を組み込めるようになりました。このICテクノロジーは、かつでは非常に高価なマイクロ波回路でのみ可能だったマルチギガヘルツの範囲の出力信号の発生を可能にしました。この特性の多くのメリットと同じように、対処が必要な副作用があります。これらの大規模CIは多くの場合、複数の異なる動作電圧が必要です。大部分は、最大100アンペア程度の電流の流れる1ボルト電圧を大幅に上回る必要はありません。これに加え、後に説明しますが、PCBのパワーレールから要求される周波数はギガヘルツにまで拡張できます。これら全ての要件を満たすことは、手間のかかる作業です。設計者は記事を読む