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リソースライブラリでは、PCB設計とプリント基板製造の詳細を紹介しています。

How Design Decisions Affect PCB Fabrication
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手動PCBプロトタイピング マニュアルプロトタイピングのための設計と制約を解放する 1 min Blog 手動プロトタイピングと手作業による組み立てのためのPCBを設計する方法を学びましょう。 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
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 Thought Leadership 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
国境を越えるPCB設計の制限：エッジクリアランスを超えて拡張する 国境を越えるPCB設計の制限：エッジクリアランスを超えて拡張する 1 min Thought Leadership あなたは今まで、崖の端に立って、足をしっかりと地につけたことがありますか？いえ、転んだら少し怪我をするかもしれないような急な斜面のことではありません。私が言っているのは、ナショナルジオグラフィックで見るような、90度のスタイルで、真っ直ぐに2,000フィート下まで落ちる崖のことです。どんなに崖立ちに慣れている人でも、間違いなく恐ろしい体験です。 頭の中を駆け巡る思考は止まらず、非常に原始的です。もし近づきすぎたら足が滑るだろうか？背中に感じるあの突風はどうだろう？私の好みではありませんが、時には崖を覗き込む必要があります。 同様に、あなた（またはあなたのコンポーネント）が、PCBの端（クリアランス）に立っていて、余裕がほとんどない状態になることがあります。時には、あなたのコンポーネントがその2,000フィート（まあ、実際にはインチ単位に近いかもしれませんが）の崖の端に立つという恐ろしい体験をしなければならず、その存在の残りの期間、ピークパフォーマンスで動作することが求められます。なんという人生でしょう！ ボードの不動産が不足している場合、詰め込むべき部品が山のようにある場合、または単にボードを取り囲むシャーシの制約の場合でも、時には許容されるエッジクリアランスの許容範囲を超えて部品を拡張する必要があります。では、これらの境界を超えて拡張するときにどのような要因が影響しますか？以下は、部品が左右に落ちないようにするためのいくつかのガイドラインです。 PCB設計の制限において、十分な銅の接続を保つ ボード上の任意の位置での部品配置の経験則は、まず十分な銅があることを確認することで、頑丈な電気機械的接続ができることです。 エッジクリアランスの許容範囲を超えて冒険する場合、いくつかのことが変わるかもしれませんが、銅に関するルールは変わりません。 まるで崖の端に立つ人が足をしっかりと地面に植える必要があるように、あなたも部品に同様の注意を払う必要があります。追加の予防措置を講じて、物理的な銅の接続が全体を通してしっかりしていることを約束することで、自分自身とあなたの設計を転倒から守ります。 意図を超えて使用する：箱の外で設計する もちろん、PCBを設計する際には、何らかの形で使用されることを期待していますが、製品が使用されている場合、消費者が設計を新しい方法で使用するための独創性を決して割り引くことはできません。言い換えれば、製品が意図したユーザーによって開かれたとき、あなたが想定していなかった目的で使用されるかもしれませんが、ユーザーはそれでもあなたの製品が彼らの基準を満たすことを期待します。 潜在的に危険なコンポーネントの周囲のスペースを見ることで、意図しない製品の使用からも損傷を防ぐために積極的になることができます。特に、コンポーネントが崖っぷちに近づいている場合、設計の箱外の使用例を考慮する必要があります。激しく扱われた場合に曲がったり壊れたりするものはありますか？シャーシへの損傷によって影響を受けることは？ 製品の意図された（および意図されていない）使用と、コンポーネントがどのように影響を受けるかについて賢明であることは、発生するであろうグレーエリア/エッジクリアランスの質問の多くに答えるでしょう。 製造上の制限とそれらを防ぐ方法 設計の凍結前に製造業者の制限を考慮するように言った回数に一ニッケルもらっていたら、直面しているどんな崖からでも階段を建てられるかもしれません。PCB設計ソフトウェアでは、思いつく限りのものを設計できますが、それを現実の世界（製造）に移すことは全く別の偉業です。 コンポーネントを互いに近づけたり、設計のエッジクリアランスに近づけたりすると、製造チームが取り入れることがより困難になります。製造業者の機械の能力によっては、最初のRFQを送り出したときに行き詰まる可能性があります。 RFQ。気がつけば、また設計図に戻っています。 これを克服する一つの方法は、設計を製造業者に委託する前に監査と 製造施設のレビューを実施することです。製造業者の能力を確認し、したがって、設計が成功するために必要な能力を持っていることを確認できます。少数の製造業者に連絡を取るだけでも、エッジクリアランスを超えて拡張しているときに制限が存在する場所のアイデアを得ることができます。 エッジを過度に考えすぎないでください エッジクリアランスを超えることはロケット科学ではありません。代わりに、それはリスクのゲームです。このゲームは、「どれだけエッジに近づけるか？」という問いになります。再び、千フィートの高さから見下ろすときに私が尋ねたいと思う質問ではありませんが、PCB設計では選択の余地がないこともあります。 記事を読む
PCB製造電子書籍 PCB製造電子書籍 1 min Whitepapers プリント基板は私たちの生活に大きな足場を持っています。テレビやコンピューター、洗濯機や時計など、あらゆるものに見られます。PCBデザイナーとして、各基板とそれがサービスするデバイスを現実のものにするための血と汗と涙を理解しています。どのPCBプロジェクトもスムーズに始まりから終わりまで進むことは稀です。しかし、プロセスの効率を上げ、問題の数を減らすために取ることができる多くのステップがあります。プロジェクトの各ステップに注意深く専念し、設計が期待通りに、予算内で、時間通りに完成することを確実にすることが最も重要です。 PCB製造プロセスに関連するトピックやヒントについて話し合います。これには以下が含まれます： PCB製造におけるシルクスクリーン配置エラーを防ぐ方法 現代の製造能力を持っている場合でも、PCB上のフィデューシャルマーカーの配置はまだ必要ですか？ 製造のためのPCBデザインガイドライン：重大な設計ミスを避ける方法 製造のためのPCB CADデザインガイドライン：トレースルーティングがはんだ接合部に与える影響 PCB製造中にオープンサーキットを防ぐためのPCBデザインと製造のヒント コンポーネントの配置が製造予算を左右する方法 PCB製造におけるシルクスクリーン配置エラーの防止方法 1996年のオリンピックを覚えているなら、ケリー・ストラグの強いフィニッシュを知っているでしょう。彼女は怪我をした足首で2回目の最終跳躍を完了し、アメリカチームに金メダルをもたらし、最後まで粘り強く努力することの重要性を証明しました。しかし、プロジェクトの終わりになると、回路基板設計でさえ、気を緩めて警戒を解くのがどれほど誘惑的かは皆が知っています。製造のために設計をリリースする前に最後に行う作業の一つが、基板のシルクスクリーン画像と参照指示子の調整です。しかし、ほとんどの場合、このステップは設計の残りの部分と同じような注意深さで行われません。これにより、設計が製造業者によって拒否され、設計者に修正のために返送されることがあります。PCBシルクスクリーンに潜在的な問題が何か、そしてデザイナーがそれらをどのように避けることができるか見てみましょう。 体操選手のように強くフィニッシュしましょう。 PCBシルクスクリーンの潜在的な問題は何ですか？ 最終的なシルクスクリーンの調整を行わずに設計を送り出すことの影響について、何が悪くなる可能性があるのか疑問に思っているかもしれません。 誤って表現されたコンポーネント： シルクスクリーンが意図したコンポーネントを正確に表現していない場合、デバッグや修正を行う技術者にとって混乱を招くことがあります。これには、関連するコンポーネントを誤って表す形状や、間違ったピンにあるピン番号や極性指示器が含まれる場合があります。キャパシタのプラス側を探っているときに、実際には極性指示器が逆になっていることがわかると、ボード技術者が感じる種類の不安を想像できるでしょう。 読めないシルクスクリーンのテキスト：シルクスクリーンのテキストが読めない場合、ボード技術者は参照指示子を解釈するのにより多くの時間を要します。これは、読みやすいようにするにはフォントサイズが小さすぎるか、間違った線幅サイズを使用しているためによく発生します。線幅が狭すぎるとボードにスクリーン印刷できず、線幅が大きすぎると膨らんで同様に読めなくなります。 間違ったコンポーネントに配置された参照指示子： 時には、参照指示子が間違ったコンポーネントに終わることがあります。これは、コンポーネントが移動されたが参照指示子が移動されなかった場合や、設計者のエラーによる場合があります。いずれにせよ、ボードをテストしようとするボード技術者は、回路図で見るものと一致しないコンポーネントを調べることになります。 組み立てられた部品によって覆われるように配置されたリファレンス指定子：シルクスクリーンのリファレンス指定子が組み立てられた部品の下に来てしまう例をたくさん見てきました。これは密集した設計では避けられないこともありますが、できるだけこのような状況を避けるべきです。再び、ボード技術者があなたの設計で「C143」を見つけようとして苦労している様子を想像してください。リファレンス指定子が見えない場合があります。 記事を読む
PCB製造の溝を埋めるベテランのDirk Stans PCB製造の溝を埋めるベテランのDirk Stans 1 min OnTrack Judy Warner: Dirkさん、電気業界でのご自身のキャリアパスと経歴について簡単に教えてください。 Dirk Stans: 私はDISCに就職し、電気エンジニアとしてのスタートを切りました。DISCは、入社して1年後、Barco Graphicsになりましたが。入社初日から、私はヨーロッパのPCB業界向けのCAM（Computer Aided Manufacturing）システムの販売に携わりました。ここで私は、1989年以降のヨーロッパおよび世界的なPCB業界の進歩に関する見識を得ました。ヨーロッパは世界のプリント回路基板の40%を製造し、現地の各企業は相変わらず量産に専念していてもかなりの収益を上げることができました。一方で、これとは別に未開拓の市場があり、エンジニアはこの市場での試作品の作成に苦労していました。ヨーロッパで最初に電子製品をOEM製造した大企業が、極東および中国に子会社を設立しており、多くの他社もすぐに追随しました。ベルリンの壁が崩壊し、ドイツが再統一される1年前、他の東ヨーロッパ諸国がソ連から解放されました。市場は活気づき、ヨーロッパは岐路に立たされました。この結果、電気エンジニアたちは冷遇されていました。チャンスは、多くの場合、混沌から生まれます。同僚で仕事のパートナーでもあったLuc Smetsと私は退職して、東ヨーロッパからのPCB製造の小口注文を、自分を価値のある顧客として扱ってくれる取引相手を待ちわびているエンジニアたちに仲介する仕事を始めました。電子機器開発エンジニアのためのPCBの試作と少量生産という、私たちのユニークな販売ビジネスが誕生しました。基板の仲介を始めて間もなく、私たちの最大のサプライヤーだったハンガリーの国有PCB企業を買収しました。1993年5月1日、私たちはベルギーに拠点を置くハンガリーのPCB製造業者になりました。それ以降、今でも、私たちは全ての収益を自分たちの事業に投資しています。これにより、ベルギー、ハンガリー、ドイツ、フランス、イタリア、イギリス、スイス、インドのグループ所在地で約400人が働くチームに成長しました。2017年は、12,000人のヨーロッパの顧客から仕事がありました。これは、20,000人を超えるユーザーから107,000件をはるかに上回る注文があったことを示しています。今日、私たちのビジネスはほぼ100%オンラインで行われ、標準技術のPCB向けに最大レベルの範囲のサービスを提供しています。 Warner: 当時の明らかな政治的、経済的状況に加え、ユニークなEurocircuitsモデルを作ってオンライン環境に移行したきっかけは何だったのですか? Stans: 1994年以来、製造コスト、そしてPCBの試作や少量生産の価格を抑える方法を模索していました。提供する技術を標準化し、1つの製造パネルに複数の注文をプールすることが、試作や少量生産のコストを抑えるために重要であることにすぐに気付きました。同年、標準化された技術を初めて市場に向けて提示しました。多くの顧客にとって、それまで、工学技術は量産のためのものでしたので、標準化は思い付きませんでしたし、注文のプールは試作の戦略としてはまだ知られていませんでした。この結果、私たちは、多くの製品をより標準化し、市場にインターネットとWeb販売を導入して、考え方と戦略を完全に改めました。1999年、私たちは新しいビジネスフロー「Eurocircuits」を構築しました。PCB試作のための完璧なEビジネスフローです。オンライン化することで、私たちは、割引の交渉が不可能でWebサイトで特別注文ができるプラットフォームを提供する新しいプロファイルを入手できました。顧客は、標準化と注文のプールのメリットに気付き始めました。Eurocircuitsの列車は駅を出発しました。そして、全ての資金をオンライン販売プラットフォームの開発とサービス拡張につぎ込みました。工場への投資は全てそのサービスモデルに向け、これにより、私たちはPCBの試作と少量生産という分野でトップに立つことができました。 長年に渡って、私は自分たちの市場モデル、オーダープールの歴史などについて色々書き綴ってきました。それらはhttps://www.eurocircuits.com/category/eurocircuits/ でご覧になれます。 Warner: 間違いなく、それ以後広く採用されることになる、新しいビジネスモデルを構築なさったということですね。おめでとうございます。ペースが速く人手をあまり介さないこのモデルで、どのようなDFMの問題が起きるのか、繰り返し発生するDFMの問題を減らすためEurocircuitsは何をしているのか、ぜひ知りたいところです。 Stans: 基板の最適な設計フローでは、エンジニアは、今日の産業用電子機器で何が可能なのか、明確で世界的に容易に受け入れられやすい業界標準はどのようなものかを製造サイドから認識している必要があります。これにより、最もコスト効率が高く信頼できる基板製造方法が可能になります。これらの認識を持ってレイアウトを始め、CADソフトに組み込まれたDRCのルールを使用することで、私たちはDFMに関する最悪の事態を回避しています。 記事を読む
リソグラフィの問題がPCB製造の妨げになることを防止する方法 リソグラフィの問題がPCB製造の妨げになることを防止する方法 1 min Thought Leadership プロジェクターという技術には、本当にイライラさせられることがあります。たとえば、「昔ながらのプロジェクターを使って映画鑑賞会を開こうとバターたっぷりの美味しいポップコーンまで用意したのに、いざ投写してみると映像が歪んでいない個所が1つもない」、「同僚や上司に対して影響力のあるプレゼンテーションをしようとしたところ、映し出された画面では画像とグラフがすべて押し潰されていた」、「授業をしようとしたら、白黒の画像しか投写されなかった」といった具合です。投写された画像が話にならないものならば、すべてをスライドに収まるように何時間もかけたのは無駄だとしか思えません。プロジェクターとディスプレイの位置合わせがうまくできれば、こうした大きなストレスを伴う問題の多くが解消されるでしょう。 PCBの製造でも、プロジェクターと同じような光学的位置合わせが行われます。これはリソグラフィの一部であり、PCBの製造が進む中でパターン層が規定されます。プレゼンテーションのスライドが歪んでしまう事態は避けなければなりません。同様に、PCBの設計ではコンポーネントの配置のずれを阻止しなければなりません。リソグラフィに関して適切に計画を立て、影響を及ぼしたり、問題を引き起こしたりする可能性のある要因について把握する方法を見ていきましょう。 リソグラフィはPCBの製造にどう影響を及ぼすのか PCBの製造で使用されるエッチングや電気めっきのプロセスには、それほど種類がありません。基板が保護用のパターン層でコーティングされていないと、全体が区別なしにエッチング、めっき、またはコーティングされてしまいます。保護用のパターン層に使用されるのは、多くの場合に金属の ステンシル、ポリアミドのシート、またはレジストですが、最も適切な素材が製造プロセスで決定されます。たとえば、金属のステンシルは数枚の基板を製造しただけで損傷して使用できなくなるため、エッチングでは使用しないほうがよいでしょう。 レジストは特定の光（通常は紫外線）の波長に反応します（業界では「感光性」と呼ばれます）。 フォトリソグラフィでは特定の領域が感光され、そこで使用しているレジストが硬化します。処理の次の段階に備え、残りの部分は不純物を除外するために洗い流されます。プロジェクターの画面のように困った影響が出ないよう、どの領域がパターン化されるかを制御するためのマスク（光用のステンシルなど）は光源やPCBと位置合わせをする必要があります。これを怠ると、リソグラフィの問題が現れることになります。 角周辺の弱い光源は製造中に問題を引き起こす リソグラフィにまつわる問題の原因 プロジェクターでは正しく位置合わせできないことがありますが、それは制御できないことが存在するからです。リソグラフィにまつわる問題の潜在的な原因を把握すれば、それをもとに計画を立てることができます。ここでは、下記を念頭に置いてください。 影: 製造業者が清潔な環境を維持していれば、この問題が発生することはないでしょう。ただし、プロジェクターの前に置かれた椅子が邪魔をして画像の一部が投写されなくなるように、マスクに付着した粒子によって影が作られると、その部分のレジストが光によって硬化されません。想定どおりに硬化しなかった箇所は、次の処理段階でエッチングされることになります。 光量と感光: レジストが感光される光の量は、積分のように計算されます。これは、総感光時間に対する光の輝度ですが、タイミングがずれたり、光が弱すぎたりすると、レジストが完全に硬化できるだけの十分な光の量が得られなくなります。また、光源が均一でないこともあります。この場合はレジスト全体で硬化が一様でなくなり、結果にばらつきが出てしまいます。エッチングやめっきの工程が迅速に行われ、製造業者が硬いレジストを確保していれば問題はないかもしれませんが、そうでない場合は次の段階でレジストがはがれ落ち、基板の状態が完全ではなくなってしまう恐れがあります。 アスペクト比: 一般的な問題は、光、マスク、またはPCBのわずかな角変形です。これはプロジェクターが不適切な角度で置かれているために、スライドの上部と下部の幅が異なってしまうのに似ています。PCBでは、レジストのマスクに正しくないアスペクト比（開口部の幅に対するステンシルの厚さ）が適用されたためにこの問題が発生します。基板でこれが起きると、完成した基板の半田接合の品質が低下する可能性が高くなり、これが多くの場合に開回路となります。基板が適切に硬化しないと、内層と外層で 収縮、膨張、反りが異なる割合で発生する場合もあり、アスペクト比の問題を引き起こします。これはフォトリソグラフィにのみあてはまるものではなく、後で基板に反りが発生することもあります。多くの場合、こうした収縮や膨張はPCBの全体的なサイズに影響を受けたCTEの不一致が原因ですが、基板が大きいと問題が発生する傾向が高くなります。 整列: 整列ミス（位置合わせミス）は、パターンが本来の場所からミリメーター単位、またはそれ未満でずれた場合に横方向または縦方向で発生します。要素のサイズが縮小すると、半田パッドやビアがずれてしまいやすくなるため、整列ミスのわずかなずれが大きな影響を及ぼします。許容差が小さい場合は、製造業者が基板の仕様に一致するだけの微細加工能力があるのか、位置合わせを行えるのかを確認するようにしてください。 許容差 記事を読む