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PCBソルダーマスクの拡張 使用すべきソルダーマスク拡張値 1 min Blog PCBの最上部に来るソルダーストップマスク層は、表面層の銅箔を覆う保護膜となります。コンポーネントを取り付けはんだ付けができる表面を確保するため、ソルダーマスクを表面層のランディングパッドから引き戻す必要があります。最上層のパッドからソルダーマスクを剥がすと、パッドの端がある程度拡張し、コンポーネントにNSMDまたはSMDパッドが作成されます。 アセンブリの欠陥を防ぎ、はんだ付けのための十分なスペースを確保できるよう、ソルダーストップマスクの拡張をどの程度引き戻す必要があるでしょうか？結局のところ、部品の小型化とレイアウトの高密度化が標準となっているため、ソルダーマスクの拡張によってソルダーマスクに小さなスライバが形成され、表面層に残ります。そのため、ある時点で、ソルダーマスクの最小許容スライバと必要なソルダーマスクの拡張により設計ルールの競合が起き、これら両方を同時に満たすことができなくなる場合があります。 ソルダーマスクの拡張とスライバの間でバランスをとる ペリメーター・パッド・サイズと位置ずれの許容差 これが、ポジティブなソルダーストップマスクの拡張を適用し、NSMD（Non-Solder Mask Defined）パッドを作成する主な理由です。これを正当化するのは、銅エッチングプロセスと関連しています。というのも、銅エッチングは湿式化学プロセスで、ソルダーマスクの塗布よりも精度が高いためです。そのため、パッドの全領域を常に露出させるために、パッドの周囲に十分な大きさのソルダーマスクの拡張を施しています。 ソルダーレジスト塗布プロセスの精度が低いと位置がずれる可能性があり、ソルダーストップマスクがPCBレイアウトで定義された位置と完全に一致しません。ただし、ソルダーマスクの拡張が十分に大きい場合は、位置ずれが補正され、ソルダーマスクを通してパッドが完全に見えるようになります。私が見てきた中で ソルダーマスク拡張の最小推奨値はパッド全方で3milというもので、これにより約2milの位置ずれが補正されます。 パッドがすでに十分に大きい場合は、ソルダーマスクの拡張値を小さくすることができます。より大きなパッドを使い、拡張値を小さくすると、多少の位置ずれがあっても、露出したパッド領域が十分に大きくなることが保証されます。いずれにせよ、近くのパッド/ビアの間にソルダーダムを置く必要性も検討する必要があります。 ソルバーダムの最小サイズ ソルダーレジストの最小スライバサイズにより、特定のリードピッチに適用できるソルダーストップマスクの拡張開口部が制限されます。リードピッチが十分に大きい場合は、ソルダーダムの限界に達することを心配することなく、いつでも大きなソルダーマスクの拡張を適用できます。リードピッチが狭かったり、コンポーネントが密集したりすると、ソルダーマスクの最小スライバサイズに影響する可能性があります。その場合、位置ずれを補正するか、ソルダーダムを常に確保するかを決定する必要があります。ピッチ配列が細かいコンポーネントでは、後者を選択するのがお勧めです。 ソルダーストップマスクウェブをPCB基板の表面に貼り付けるには少なくとも約3mil必要なので、パッドピッチが20mil以上の場合、パッド周りのソルダーマスクの膨張を最小限に抑えることができます。内部リード（BGAフットプリントの内部ボールなど）では、SMDパッドを使用し、パッドとビアの間に小さなダムを配置するのが適切です。 値の決定は製造会社に任せるべきか？ ブランケット設計ルールを設定し、0milまたは1milの拡張を適用して密度要件を達成できるようにした場合、製造業者は追加の拡張値を適用する可能性があります。この場合、製造業者は貴社にそれを伝えないかもしれません。ですから、表面層のパッドとソルダーストップマスクステンシルの間の位置ずれを補正するために製造業者が拡張値を適用することがあることを知っておくとよいでしょう。 私自身は、次の2つの理由から、ほとんどのプロジェクトでマスクを0milに設定しています。 非常に高密度のレイアウトでない限り、ほとんどのコンポーネントに使用しているフットプリントには十分な大きさのパッドがあり、一般的な程度の位置ずれでパッドのはんだ付け領域が大幅に減少することがないため。 私が契約している製造業者は数社しかなく、彼らがソルダーマスクの拡張値を増やす傾向にあることや、そのプロセスについて私自身がよく理解しており、彼らが DFMレポートを送ってくるときには、どのような修正したいのかを正確に確認する機会があるため。 2点目は、契約先の製造業者や実装業者の作業の傾向やプロセスを貴社が理解しておくべき理由を浮き彫りにしています。当社には、中小規模の顧客プロジェクトに限って使用する製造パートナーが数社あり、彼らが何を期待し、最初のDFM/DFAレビューの後に当社が受け取るかもしれないフィードバックを把握しています。 記事を読む
コンデンサの誘電体 セラミックコンデンサの誘電体とその他のタイプへのガイド 1 min Blog コンデンサの電気的挙動は、部分的にはコンデンサの誘電体によって決定されます。この記事でコンデンサの誘電体についてすべて学びましょう。 記事を読む
フェライトコアの選択と設計に関する判断事項 フェライトコアの選択と設計に関する判断事項 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 トランスを設計するとき、またはフェライトコアコイルを使用するときは、正しい設計手順を使用する必要があり、そして最終テストを実際に行うことに代わるものはありません。手順を見ていきましょう。 記事を読む
PCBコンポーネントの作成 PCBコンポーネントの作成とはどのようなものか？ 1 min Blog Altium Designerを使って簡単にコンポーネントを作成する方法を紹介します。 記事を読む
デジグネータ PCB上のデジグネータの追跡に役立つAltium Designer 1 min Blog PCB、図面、回路図シート、および回路基板レイアウトで正しいデジグネータを使用していることを確認してください。 記事を読む
Altium DesignerでPCBのドリルサイズをカスタマイズ 1 min Blog ビアや取り付け穴の寸法の管理には、高性能なPCB設計ソフトウェアが必要になります。また、設計プラットフォームは、業界標準のファイル形式で製造出力を生成できなければなりません。Altium Designerでは、これら全てとその他のことが1つのソフトウェア プラットフォームで実現できます。 Altium Designer 業界標準のファイル形式で製造/実装用の指示を定義するために必要な全てのツールを備えたPCB設計ソフトウェア パッケージ 多くのPCB設計ソフトウェアやユーティリティが流通しているため、目的に適切に沿ったプログラムの選択は難しい場合があります。一定の期間に、いくつの回路や基板を設計することになるのか把握している設計者はいません。CADソフトウェアを使用すれば、設計中に不適切な情報管理に悩まされることなく製造にたどり着けます。 Altium Designerは、PCBの構築、ドリルサイズの定義、製造出力の生成を1つのソフトウェア プラットフォームで行えます。Altium Designerの統合設計環境で作業することにより、1つのプログラムで開始から終了まで自由に移動することができます。 レイアウト、設計、カスタマイズ、製造全てを1つの環境で実現 全ての設計/配線機能はPCBを適切に動作させるために求められているため、製造の部分が見過ごされがちなことは無理もありません。統合設計環境パッケージは、この統合環境だけで設計者が高品質のPCB設計を行い、製造仕様を定義できるようになります。高性能なPCB設計ソフトウェアにより、アスペクト比、基板の厚さ、アニュラリング、半田付けなどは全て事前に調整が可能になります。 統合インターフェースで設計パラメーターをカスタマイズ PCBのドリル仕様は、製造への移行時にきわめて重要になります。統合環境で作業する場合は、カスタマイズしたビア、位置決め穴の特徴、ドリル仕様が製造出力にそのまま変換されます。 Altium Designerのきわめて優れたCADツールでは、質の高いレイアウトの作成が実現します。 Altium DesignerのCADレイアウト 記事を読む
PCB熱抵抗管理におけるサーマルビアのレビュー 1 min Blog PCBの設計と熱管理は密接に関連しており、熱問題は回路基板とそのコンポーネントの有用寿命を大幅に短縮させることが知られています。アクティブコンポーネントとパッシブコンポーネントによって回路基板内で発生した熱は、コンポーネントの近くに閉じ込められがちで、ほとんどの回路基板の基材の熱伝導率が低いため、高温度の上昇を引き起こします。回路基板とコンポーネントを高温と低温の間で頻繁に循環させると、システムの寿命が短くなり、コンポーネントや銅導体の早期故障につながる可能性があります。 どの設計者も、コンポーネントから発生する熱を管理する方法を検討すべきです。これらの異なる戦略の中で、設計者は各アクティブコンポーネントに熱パッドとヒートシンクを使用したり、内部層の銅プレーンの創造的な使用、高熱伝導率の基板材料、そして高出力を散逸するアクティブコンポーネント近くの熱ビアを利用することができます。コンポーネントの戦略的な配置も、プリント回路基板内のホットスポットの形成を防ぐために重要です。 Altium Designerの設計および分析ツールのおかげで、ほとんどのPCB基板材料の高い熱抵抗にもかかわらず、基板の温度を許容範囲内に保つ戦略を立てることができます。PCBレイアウトツールを使用すると、熱伝導率が高くカスタムスタックアップのある基板と共に、熱ビア、受動および能動冷却対策を設計できます。 ALTIUM DESIGNER 高度なPCBレイアウト機能と包括的なビアおよびパッド設計機能を統合した統一されたPCB設計プラットフォームです。 任意の回路基板上のコンポーネントは運用中にいくらかの熱を発生させ、積極的な設計者は運用中の過度の温度上昇と戦うための措置を講じるでしょう。オーバークロックされたゲーミングPCを見たことがあるなら、グラフィックカードやプロセッサから熱を取り除くために使用される大型の冷却ファンや液体冷却システムに馴染みがあるでしょう。おそらく、あなたのPCBはそのような極端な熱放散対策を必要としないでしょう。しかし、コンポーネントから熱を取り除き、基板全体に均一な温度分布を生み出す方法を考慮するべきです。 多くの回路基板の基材には高い熱抵抗があり、アクティブコンポーネントの近くにホットスポットが形成されることがあります。これらのホットスポットは、大量の熱を発生させるアクティブコンポーネントの近くに蓄積する傾向があります。PCB内の温度上昇と戦うさまざまな方法の中で、熱ビアはアクティブコンポーネントから熱を遠ざけてスタックアップの内部層に輸送するのに特に有用です。 パッドの下にダイアタッチパドルを備えた適切な数密度で熱ビアを配置することは、内部基板層に熱を輸送する方法の一つです。問題のコンポーネントの下に熱ビアの数と配置を最適化すると、最良の結果が得られます。ヒートシンクと各アクティブコンポーネント上の熱パッドの使用、およびいくつかのアクティブ冷却策と組み合わせることで、コンポーネントの温度を最大定格値以下に保ち、回路基板の寿命を延ばすことができます。 熱ビアとは何ですか？ 電力エレクトロニクス用のデバイス、高速プロセッサ、高周波コンポーネントなど、多くのアクティブコンポーネントは運用中に大量の熱を発生させるため、これらのデバイスは定格最大温度以下で運用するために何らかの熱放散方法が必要です。熱ビアは、スタックアップを通過するコンポーネントの下に配置されたビアのことです。これらのビアはスタックアップ内のグラウンドプレーンに接続して、内層に熱を伝達し、そこからグラウンド層を通じて基板の残りの部分に熱が伝導します。 熱ビアはスタックアップ全体で熱放散を提供するようにスルーホールビアとして配置することができます。これらの熱ビアのアニュラーリングは、対象コンポーネントの下の表面層ではんだマスクを通して見えるべきです。ダイアタッチパドルにはんだ付けして、構造全体に均一な熱伝導性を提供することができます。これらのビアをエポキシで充填したり、めっきすることも良いアイデアです。これにより、はんだが基板の裏側に吸い込まれるのを防ぎます。基板全体の温度分布を調べると、熱ビアから離れるにつれて表面層と内層の温度分布が広がっていくことがわかります。 熱ビアから基板基材への熱輸送 SMDコンポーネントの下の熱ビアの配置 多くのコンポーネント、例えばQFPパッケージのコンポーネントには、コンポーネントの底部にダイアタッチパドルが含まれており、適切なパターンで熱ビアを配置する必要があります。適切な数の熱ビアを適切なピッチで配置することで、構造の効果的な熱伝導率を最適化し、最大量の熱を基板に輸送し、環境の周囲温度に近づけることができます。一般に、製造予算の範囲内でより多くの熱ビアを選択するべきです。 回路基板上の熱ビアの例示的な間隔 多くのプリント基板がFR4基板上に設計されているため、この基板材料の高い熱抵抗は、基板の温度を下げるために何らかの熱放散方法を必要とします。設計者は、基板とコンポーネントの温度を許容レベルにするために、熱ビアを他の熱放散方法と組み合わせることを検討すべきです。これは、基板が高温と低温の間で繰り返しサイクルされる場合に特に重要です。 サーマルビアは、PCBの熱管理戦略の一部に過ぎません。サーマルビアが内層への熱の放散に十分でない場合は、ヒートシンク、サーマルパッドやペースト、冷却ファンなど他の熱放散方法を含めるべきです。 PCBの熱管理戦略を立てる方法についてもっと学ぶ。 記事を読む