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リジッドおよびリジッドフレキシブルPCBのレイヤスタックアップ リジッドおよびリジッドフレキシブルPCBのレイヤスタックアップ 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 多層PCBの構築は、レゴで建物を作るのと似ています。部品は全て簡単に組み合わせられますが、設計としてまとめるには、従うべき指示があります。最近は、シングルレイヤや、トップレイヤとボトムレイヤの組み合せは、最も単純なPCBでのみ使用されます。マルチレイヤのPCBは、今や例外ではなく標準です。製造業者は最高30層のPCBを組み立てることができます。それらの基板におけるレイヤスタックアップの方法は、実際に適用するさまざまな場面で重要です。 PCB設計者は、回路基板の作成方法における変化に対応すべく設備を整える必要があります。PCB設計者の主な設備とは何でしょうか? 言うまでもなくCADツールです。どのようなプリント基板も、後方支援のため、強力にサポートしてくれるPCB設計ソフトウェアが必要になります。これは、デザインルールの把握がやや難しい、フレキシブルおよびリジッドフレキシブル回路ではなおさらです。レイヤスタックに振り回されず、今後もフレキシブル回路基板のプリントを円滑に行いましょう。 マルチレイヤのスタックアップ方法 理想の世界では、レイヤスタックアップの方法は、EMIおよびクロストークを完全にブロックするようにトレースとGNDプレーンを配置でき、フレキシブルおよびリジッドフレキシブル設計に適応できるはずです。例えばルームの温度を過度に熱することはないでしょう。明らかにそれは無理な注文です。あらゆる要件を完璧かつ同時に満たすことのできるスタックアップの方法はありません。 ピン密度が高い基板は一般に、より多くの信号層を必要とします。また、標準的なPCBに含めるべきレイヤの数に関する一般的なガイドラインがあります。レイアウト中の配線密度に応じて、いくつかの信号層は不要で削除可能であることに気付くかもしれません。適切なレイヤ数が決まったら、EMIとクロストークへの影響に注意しながらレイヤを配置する必要があります。 典型的なマルチレイヤスタックアップは、信号層とパワー/GNDプレーンが交互に配置されます。各レイヤは、絶縁体コアまたはプリプレグによって仕切られます。推奨されるスタックアップの配置は、基板のレイヤ数によって異なりますが、レイヤ間のEMIとクロストークを抑制するため、上記のガイドラインを必ず守ってください。熱問題に対応するには、マルチレイヤ基板にもかかわる可能性のある設計上の考慮が必要です。 アナログおよびデジタル要素を持つデバイスは、マルチレイヤスタックアップに別々のGNDレイヤを使用する必要があります。2つのGNDプレーンは1点でのみ接続してください。同じことが、アナログおよびデジタル信号層にも当てはまります。アナログおよびデジタル信号層を分けて1点でのみ接続することは、ノイズ結合を回避できるよい方法です。ほかに、GNDにシングルレイヤを使用してGNDプレーンをデジタル部分とアナログ部分に分割する方法があります。 フレキシブル回路基板では、配線はそれほど問題にする必要はありません アナログおよびデジタルの信号層をそれぞれのGNDプレーンで分けるのは、 EMIを回避するよい方法です。アナログおよびデジタル信号層の間にGNDプレーンを配置すると、2つのレイヤの間に効果的なシールドを作ることになります。アナログGNDプレーンはアナログ信号層に隣接して配置する必要があります。デジタル信号層も同様です。これにより、各信号層は、それぞれのGNDプレーンにリターン電流のみを誘導します。 リジッドフレキシブルスタックアップ リジッドフレキシブルPCB設計にいったん取り組んだら、リジッド基板と同様のスタックアップを使用してフレキシブルリボンを定義する必要があります。フレキシブルリボンは、それが接続する基板より薄く、リジッド基板の内側のレイヤと同じスタックアップ構造でなければなりません。フレキシブルリボンは通常、基板間の信号を伝達する必要があります。また、GNDリターン接続が必要です。 パワープレーンまたはGNDプレーンをフレキシブルリボンを越えて拡張するつもりであれば、クロスハッチ銅箔を使用します。クロスハッチにより、純銅箔フィルムや銅箔での柔軟性が向上します。クロスハッチ銅箔は、フレキシブルリボンの信号層に シールドが必要な場合も使用する必要があります。 フレキシブルリボンに直接コンポーネントを配置する予定がない場合は、そのリボンのカバーレイの下に信号層が直接配置されている必要がありません。カバーレイの下に信号層があれば、SMTコンポーネントをリボンに直接配置できます。これが一般的な設計方法になりつつあります。 半田ランドは、カバーレイの信号層に直接配置される必要があります。カバーレイは、SMTコンポーネントが信号層にアクセスできるようパンチで穴が開けられる必要があります。必ず、自分の設計に対応してもらえることを 製造業者に確認してください。これらの機能やコンポーネントを曲げ領域に配置することは常に避け、コンポーネントの長手方向が曲げと平行になるようコンポーネントを配置します。 SMTコンポーネントはフレキシブルリボンにより効率的に管理できます リボンにコンポーネントを配置する別の方法として、ボタンメッキがあります。信号層はスタックアップのカバーレイの下に配置される必要があります。カバーレイにパンチで開けられた穴は、信号層へのアクセスにも使用されます。スルーホールビアが実装パッドに配置され、ストラクチャは特定の厚さまでメッキされます。ビアの穴が開いたままの場合は、スルーホールコンポーネントをフレキシブルリボンに配置できます。 記事を読む
ビア・イン・パッド技術で部品とトレースの高密度化を実現しましょう ビア・イン・パッドめっきオーバーテクノロジーで、部品とトレースの高密度を向上させましょう 1 min Thought Leadership PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 私のアパートにあるサブウーファー付きの素晴らしい4スピーカーステレオシステムは、隣人たちに愛されることが多いです。このシステムで音楽を聴くのは楽しいのですが、スピーカーの後ろに隠れているオーディオコードの乱雑さだけが嫌いです。最後にシステムの後ろを掃除しようとした時、オーディオコードをほとんど引き裂きそうになりました。オーディオコードの高密度をHDプリント基板上でのトレースのルーティングほど簡単にできたらいいのに。 ブラインドビアとバリードビアは、多層基板において重要です。これらは、設計者が層間で電気接続をルーティングすることを可能にします。これは、細かいピッチのSMTコンポーネントや、必要な接続を作るために高密度のトレースが必要なBGAパッドと特に重要です。ビアインパッド技術は、パッドとビアの間に短いトレースをルーティングする必要がないため、基板スペースを節約する効率的な方法です。 ビアインパッドデザインを使用するタイミング デザイナーの中には、 ビア・イン・パッド設計を避けるべきだと言う人もいます。しかし実際には、パッド内ビアは、他のビア構造と同様に、特定の状況で有用なツールです。ビアの周囲の金属パッドは熱を放散し、回路基板の熱パッド管理に役立ちます。また、パッドは受動部品のSMTやICとの接続を可能にし、近くのビア穴はより深い層への配線を可能にし、部品密度を高く保つのに役立ちます。 接続密度を高め、下層での配線を可能にするだけでなく、Altiumのビア・イン・パッド設計は接続時のインダクタンスも減少させます。ビア・イン・パッド設計は通常、細ピッチBGAに使用され、通常の ドッグボーン型ファンアウトよりもいくつかの利点を提供します。ビア・イン・パッド設計によるスペースの節約は、デザイナーが層数を減らすのにも役立ちます。 VIPPO Via-in-pad plated over (VIPPO) デザインは、小さな断面のインパッドビアにはんだマスクとはんだ付けを可能にする技術の一つです。VIPPOデザインでは、ビアを硬化エポキシ材料で塞ぐことができます。まず、標準的なめっきプロセスを使用してビアの内側をコーティングします。銅めっきとエポキシ充填の後、充填された穴は銅パッドでキャップされます。その後、電子部品を直接VIPPOパッドにはんだ付けすることができます。 Via-in-padとVIPPOは時々同じ意味で使われます。直接はんだ付けに使用されるVia-in-padデザインは、VIPPOと同様にビアホールを通じたウィッキングを防ぐためにエポキシで充填されるべきです。ビアを塞ぐために使用されるエポキシは、導電性のものと非導電性のもののどちらかです。 細ピッチBGA 導電性エポキシは、その高い熱伝導率により、 熱管理の面で利点があります。VIPPOは接続点で銅パッドを使用しているため、その高い熱伝導率により、回路基板の熱管理も向上します。導電性エポキシとVIPPOを組み合わせることで、接続点からの熱放散がさらに向上します。最適な熱管理戦略では、ビアの内部が完全に銅でめっきされている必要があります。 製造上の問題点 Via-in-padやVIPPOデザインは、PCB製造工程を増やすため、製造コストが高くなります。実際のコストはビアのサイズとボード上のビアの総数に依存します。しかし、via-in-padデザインは、創造的なデザイナーがルーティングをより効率的に行い、必要なレイヤー数を減らすことを可能にするかもしれません。これは製造コストの増加を相殺する可能性があります。 はんだマスクは、はんだがビア穴に吸い込まれるのを防ぐために（「テンティング」として知られている）、開いたvia-in-pad穴を塞ぐために使用されてきました。細かいピッチのコンポーネントは、小さいパッドサイズのため、VIPPOデザインで使用すべきです。VIPPOのメッキは、組み立て中にビア穴を通ってはんだが流れ出し、下層で混乱を引き起こすのを防ぎます。 記事を読む
Altium DesignerでスキーマティックからPCBまで、ステップバイステップでガーバーファイルを生成する Altium DesignerでPCBガーバーファイルを作成する手順 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 CAMジョブに最適なアプローチをお探しですか？Altium Designerを使用して、回路基板レイアウトからPCB Gerberファイルを作成する方法を学びましょう。AltiumのCAMツールを使用すると、迅速にPCB Gerberファイルを作成できます。 記事を読む
アスペクト比と多層PCBへのその重要性 PCB設計：アスペクト比とは何か、そしてなぜ重要なのか？ 1 min Blog PCB設計者 製造技術者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 電気技術者 電気技術者 PCB内のビアのアスペクト比は、その信頼性を決定する重要なパラメータであり、場合によってはその電気的性能にも影響します。 記事を読む
デザインプロセスのためのPCBライブラリの種類と方法論の定義 PCBライブラリ：設計プロセスにおけるライブラリの種類と方法論の定義 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 ECADライブラリ管理者 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 ECADライブラリ管理者 ECADライブラリ管理者 様々なPCBライブラリの種類や方法論が存在し、どれを設計プロセスに取り入れるかは多くの要因に依存します。しかし、どのライブラリ方法論が最適かをどうやって知ることができるでしょうか？続きを読んでみてください。 様々な種類のPCBライブラリや方法論が存在し、どれを設計プロセスに取り入れるかは多くの要因に依存します。一部の小規模ビジネスユーザーは、必要最低限でありながらも非常に柔軟なコンポーネントの表現だけを必要とするかもしれませんが、企業ユーザーは、サプライチェーンへのリンクを含む、非常に特定の読み取り専用の表現を必要とするかもしれません。 その間にいる多くの異なるタイプのユーザーは、全く異なる要件を持っているかもしれません。その結果、この広範囲の要件を満たすために、いくつかの異なるPCBライブラリの種類や方法論が存在します。しかし、特定の設計ニーズに対してどのライブラリ方法論を実装するかをどうやって知ることができるでしょうか？ PCBライブラリの種類と方法論を理解する 利用可能な様々なライブラリの種類と方法論を理解することで、ライブラリ方法論を選択し定義する際に、情報に基づいた決定を下すことができます。統合ライブラリ、データベースライブラリ、コンポーネントライブラリなど、多くの新しいライブラリ用語に出会うかもしれません。これらは、いくぶん馴染みのあるスキーマティックライブラリやPCBライブラリに加えてのことです。しかし、それぞれの目的は何でしょうか？どのライブラリ方法論があなたにとって最適なのでしょうか？ まず理解することが重要なのは、異なるユーザー要件を満たすためにいくつかの異なるライブラリ方法論が存在するということです。さまざまなライブラリ方法論の簡単な概要と各ライブラリタイプの説明をするだけで、ライブラリに関するトピックは簡単にナビゲートして理解できるようになります。そこから、あなたやあなたの組織に最適なライブラリ方法論を決定できます。 必須ライブラリ まず、全体的なライブラリ方法論に関係なく、必須のPCBライブラリタイプについて説明します。PCBを作成するために最低限必要とされる2つの主要なライブラリタイプは、回路図ライブラリ（*.SchLib）とPCBライブラリ（*.PcbLib）です。 回路図ライブラリには、回路図シンボルによってグラフィカルにも電気的にも表される1つ以上の回路図コンポーネントが含まれています。特定のパラメトリック情報（部品番号やコンポーネント値など）は通常、各コンポーネントに追加され、部品表（BOM）の生成時にアクセスできます。1つ以上のPCBフットプリント、およびオプションのSPICEシミュレーション（*.MDLまたは*.CKTファイル）と信号整合性（SI）（*.IBIS）モデルが、回路図コンポーネントにリンクされています。 PCBライブラリには、コンポーネントの物理的なパッド配置やその他の機械的属性を表す1つ以上のPCBフットプリントが含まれています。オプションで、コンポーネントの物理的形状を3Dモードで表現するために、STEP形式（*.STEPファイル）のソリッドモデル3D情報をフットプリントに追加することができます。 回路図とPCBライブラリの関係 最も基本的な方法論として、これらの必須な回路図とPCBライブラリは、コンポーネントを管理するために使用できます。このような方法論では、回路図のコンポーネントがデバイスのすべての可能なビュー（グラフィカルシンボル、電気的接続、ソリッドモデル、SPICE混合信号シミュレーション、およびSIモデル）のコンテナを表します。これは大きな単純さと究極の柔軟性を提供しますが、この方法論は厳格な企業レベルの要件を本当にサポートしていません。多くの別々のファイルを管理することは困難であり、ライブラリ関連の設計エラーの可能性を高めます。 適切なライブラリ方法論の選択 あなたの設計に最も適したライブラリ方法論を知るためには、利用可能なライブラリの種類と方法論の全範囲を最初に理解する必要があります。さまざまなPCBライブラリの種類と方法論についてもっと学びたいですか？無料のホワイトペーパー 新規ユーザー向けライブラリ方法論の定義ガイドを今日ダウンロードして、あなたの設計プロセスに最適なライブラリ方法論を発見してください。 記事を読む
ブラインド・ビア、バリード・ビア、スルーホール・ビアがPCB設計に与える影響 ブラインド・ビア、バリード・ビア、スルーホール・ビアがPCB設計に与える影響 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 子供の頃、私はスーパーマリオのすべてに夢中でしたが、正直、誰もがそうでしたよね。特に、スーパーニンテンドーの古い学校版にはまっていました。プラットフォームからプラットフォームへと跳ねること、ピクセル化されたカメの甲羅を投げること、プリンセスを救うこと…なんて人生でしょう。ゲームの中で最高で、少し変わった部分は、あちこちにあるように見える小さな緑のチューブを出入りすることでした。それらを作ったのは誰？そもそもなぜそこにあるのか？ 奇妙なことに、ほぼ一生の後、私は回路基板を見つめ、まったく同じ質問を自問していました。どこにも繋がっていないように見える小さな穴が、グラウンドプレーンやはんだマスクの上に文字通り散乱していました。ここで登場するのが、ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビアです。 私たちが、世界が私たちの設計をより小さなスペースに押し込めようとしているという事実について話し続けるにつれて（同じ話、違う日）、これらの世界的な要求を満たすことを可能にする新しくてエキサイティングな技術的および製造上の進歩を学び続けます。多層ボード（高層カウント）の積層からフォームファクターの変更まで、ブラインドビアやバリードビア、そしてスルーホールビアを導入することで、さらに一歩踏み出します。 ブラインドビアとバリードビア：一歩進むか、毒キノコか？ それぞれの緑の管がどこに繋がっているのかを発見しようとする過程で、どの秘密の部屋にたどり着くかわからないのが、半分の楽しみだったのではないでしょうか？恐れることはありません。スーパーマリオが緑の管から緑の管へと推測を続けさせることが目的であったとしても、HDI PCBを設計することは（願わくば）まったく逆です。厚い戦略書を見ることなく、PCB全体に穴を開ける場所と理由を正確に知るべきです。 ビアは、PCB層のトレースを通して穿孔され、別の層の別のトレースに接続するためだけの穴です。これらは、各層を何らかの方法で接続する必要がある多層PCBによく存在します。 多層プリント基板に組み込むことができるビアには、3つの異なるバージョン（ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビア）があります： ブラインドビア：これらは、プリント基板の外層を内層に接続しますが、それ以上は進みません。したがって、4層のPCBがある場合、最初の2層にはトレースを通して穴が開けられますが、3層目や4層目には開けられません。 埋め込みビア：これらは、2つ以上の内部層を互いに接続します。再び、4層のPCBでは、第2層と第3層がドリルで穿たれて接続されますが、外側の層である第1層と第4層には穴が開いておらず、基板上では単に空白のスポットのように見えます。 スルーホールビア：今お分かりの通り、これらは文字通り「全体のボードを通して」穿たれ、外側の第1層と第4層を接続します（または4層を接続する他の組み合わせ）。 適切なビアの理解が設計の成長を促進します プリンセスを救うという壮大なミッションには重要でないように見えたこれらの緑のチューブは、中に飛び込んだり出たりするのがとても満足できる以外に利点はないようでした。一方、ビアは多層PCBにおいて重要な役割を果たします。 時代が進むにつれて、そして今日このごろの「小さいほうが良い」という考え方の中で、私たちは できるだけ多くのスペースを節約するという課題に直面しています。ビアを使うことで、理論上は、トップレイヤー（そこにはすべてのコンポーネントも配置されています）でスペースを取るトレースルーティングをすべて回避し、必要な配線を第2、第3、あるいは第4レイヤー内で行うことが可能になります。これは、スペースを節約する技術を探している一部の設計者にとっては神の恵みかもしれません。 ブラインドビア、バリードビア、またはスルーホールビアをボードに実装する際に得られるもう一つの利点は、トレース間の寄生容量が低下し、それが設計に深刻な影響を及ぼす可能性があるのを防ぐことです。この寄生容量の低下は、トレースリードを短縮することで実現された改善によるものです。必ずしも主な理由ではありませんが、正しく設計されていれば、ビアを設計に追加することで確実に利益を得ることができます。 ビア適用前のその他の考慮事項 席から飛び上がってどこにサインすればいいか探しているかもしれませんが、ビアを設計に取り入れることのいくつかの欠点があるため（なぜいつも欠点があるのでしょうか？）、ちょっと待ってください。 ビアと 多層基板は密接に関連しており、複数の基板に何かを行う場合、コストの考慮が必要になります。これには、1枚だけでなく、2枚、3枚、さらには4枚の基板を正確に同じ位置で貫通するビアの穴のドリル加工が含まれます。ドリル加工と積層のプロセスにわずかな公差エラーがある場合、基板は事実上使用不可能になります。 記事を読む
プリント基板製造プロセスにおけるガーバーファイルとは？ プリント基板製造プロセスにおけるガーバーファイルとは？ 1 min Blog PCB設計者 製造技術者 プロダクションマネージャー PCB設計者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 プロダクションマネージャー プロダクションマネージャー ごちそう、セーター、それと歓声はさておき、ホリデーパーティーで 本当に一番大事な要素は何でしょう？もちろん、写真を撮ることですよね。そこで私は、ホリデーパーティーの準備をしている時に、携帯電話よりも質の高い写真を撮ろうとHDカメラを取り出しました。しかしカメラを取り出した時、以前に使用して以来、実にどれほどの時間が経っているのか気づいたのです。それに、しばらく使用していないテクノロジーと同じように、画像ファイルをどうやってコンピュータに転送したらいいかをすっかり忘れてしまっていました。 横に隠れたUSBポートが付いていることをすぐに思い出しましたが、おかしな考えが浮かびました。プロセスのバックエンドを理解することなくプリント基板設計の世界に関わっている人のことを想像したのです。CADシステム内のこれらのパッドとトレースは全て、何らかの方法でプリント回路基板に変換する必要があります。私が撮影しようとしていた写真へのアクセス方法を思い出せなかったのと同じように、設計データを製造業者に送ることに何が関わっているのかを理解していない人は、何人ぐらいいるのでしょうか。 設計データを製造業者に渡す最も一般的な方法は、「ガーバー」と呼ばれるファイル形式を使用することです。ホリデーパーティーの最初の数時間をどのように過ごすのか、去年のパーティーのおふざけを回想するのと同じ具合に、ガーバーファイルはちょっとした背景知識があると最適です。ガーバーファイルの由来を知ることで、それがどのように成長してきたか、また将来どのようになるのかについての理解が深まります。そのプロセスと発展を理解した後には、製造業者と設計チームの橋渡し役となるための最適な準備が整っていることでしょう。 プリント基板製造プロセスの最初のステップである、ガーバーファイル CADシステムでプリント回路基板を設計すると、様々なスタイルの線や形状で表される回路基板の金属が表示されます。これらのグラフィック画像は何とかして、基板製造業者が回路基板の作成に使用できるデータに再フォーマットする必要があります。これが、ガーバーファイルの仕事です。 ガーバーファイルは、 4つの要素で構成されているASCII テキストファイルです: 構成パラメータ アパーチャ定義 ドローコマンドとフラッシュコマンドのXY座標値 ドローコマンドコードとフラッシュコマンドコード ほとんどのプリント基板CADシステムは、設計データからガーバーファイルを生成する機能を備えています。スルーホールピンの丸パッドは、いくつかの位置座標と共に、フラッシュコマンドによってガーバーファイル内で表されます。クロックライントレースは、トレースの各頂点に対する一連の座標置と共に、ドローコマンドコードによって表されます。 これらのコマンドコードの理由は、フィルム上に基板レイヤーを作成するプロッタを駆動するように、元々ガーバーファイルが設計されていたためです。このフォトプロッタは、ランプまたはレーザーからの光を使用してフィルムを露光し、それを使用してPCB製造者が必要とするツーリングを作成します。その種々のコードは、光を点滅させるか、光で描写するか、光なしで移動するかのどれかです。また、アパーチャとして知られている光のサイズと形状を決定するためのコードもあります。従来のフォトプロッタは今日もまだ広くつかされていますが、ガーバー情報が回路基板材料上に直接画像化される レーザ直接描画（LDI）技術によって、取って代わられ始めています。 ガーバーファイルによってプリント基板CADシステムから データを取り出し、製造業者に手渡す ガーバーファイルの過去、現在、そして未来 元々のガーバーファイルは、RS-274-Dフォーマットとして知られていました。初期のファイルは、XY座標位置とドロー＆フラッシュコマンドのみで構成されていました。基板設計者は、ガーバーファイルの作成プロセス中、手動でアパーチャコードを割り当てる必要がありました。その後、全てのアパーチャデータを構成パラメータと共に個別のファイルに抽出しました。正確なガーバーファイルを作成するには、正確なコードの割り当てに入念に取り組む必要がありました。 記事を読む