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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
Altium DesignerでAC/DCコンバータ回路を設計する方法 Altium DesignerでAC/DCコンバータ回路を設計する方法 1 min Blog AC/DCコンバーター回路は、その名前が示すとおり、高調波AC入力を受け取り、それをDC出力に変換します。これらの回路は単に高レベルからで、ブレッドボード上で低電力で動作する場合、実際のAC/DCコンバータ回路は単なる変圧器と整流器回路に比べてもっと複雑です。これらの回路に適切なコンポーネント/部品を見つけて正確な電力シミュレーションを実行するには、強力な回路設計ツールを含む適切なPCB設計ソフトウェアが必要です。 電源、レギュレーター、変換器を設計する必要がある場合や、その他の電源システムを設計する必要がある場合でも、Altium Designerには必要な設計ユーティリティが備わっています。Altium Designerの最も優れている点は、PCB設計に必要なすべてが単一のプログラムに含まれている統合設計環境であることです。AC/DCコンバーター回路と電源システムに必要なその他のサポート回路の設計についての詳細は、当社のガイドをお読みください。 Altium Designer 強力なPCBエディターとSPICEシミュレーションパッケージを備え、回路設計機能を統合したPCB設計パッケージ。 壁面電源に接続するほぼすべてのデバイスは、壁面からのAC電力を、集積回路で使用できるDC電力に変換する必要があります。これは、多くの製品がAC/DCコンバーター回路に加えて、電力レギュレーター、PFC回路、高効率電力変換のための制御回路などの他の回路を必要とすることを意味します。成功に向けて準備を整えるには、適切な設計戦略が必要であり、システムのさまざまな部分を統合して完全な製品にする必要があります。 量産グレードの電源システムには安全で機能的なレイアウトが必要であり、設計が意図したとおりに動作することを確認するためにシミュレーションで検証する必要もあります。統合設計パッケージを使用すると、電力コンバータの回路図、高品質なPCBレイアウト、回路シミュレーションを1つのプログラムで作成できます。 AC/DCコンバーター回路を設計する AC/DCコンバーター回路は整流に依存しており、入力AC電力が残留リップルのある不安定なDC出力に変換されます。AC/DCコンバーター回路に含まれる基本コンポーネントは次のとおりです。 変圧器: これは、システムの負荷に適した値までグリッド電力を増減します。変圧器の巻数比によって、ダイオードブリッジとコンデンサーへの電圧と電流の出力が決まります。 ダイオードブリッジ整流器: この小さな回路は、AC入力信号の絶対値を受け取り、単一極性の時変信号を生成します。設計要件は、ブリッジ整流回路のダイオードが順電流を超えて動作することです。 コンデンサー: 大きなコンデンサーは、整流されたAC信号を安定させ、リップルが残ったDC電圧を生成するフィルターとして使用されます。実効直列抵抗がより小さく、コンデンサーがより大きいことが、高い充電容量と放電の高速度を確保するのに理想的なコンポーネントです。 このコンポーネント/部品のリストは、AC/DCコンバータ回路を作成するために最低限必要なもので、以下が一つの例です。設計するAC/DCコンバーターは、実際のコンポーネントデータとシミュレーションモデルを使用して強力な回路図エディターで作成する必要があり、その作業を行うには最適な設計ソフトウェアが必要です。 実際のコンポーネントを使用してAC/DCコンバータ回路の回路図を作成する AC/DCコンバータ回路の設計には、コンポーネントライブラリとPCBサプライチェーンへの接続が統合された最高の回路図設計ツールを必ず使用してください。Altium 記事を読む
Altium 365によるPCBフットプリントの作成と再利用 Altium 365によるPCBフットプリントの作成と再利用 1 min Blog 多くのコンポーネントは標準化されたパッケージで提供されますが、すべてのコンポーネントメーカーがPCBライブラリにCADモデルや回路図シンボルを提供しているわけではありません。これらのCADモデルは、PCBレイアウトにおいてピンの位置、シルクスクリーン情報、重心、パッドがどのように表示されるべきかを示します。既存のPCBフットプリントを新しいコンポーネントに適用する必要がある場合、PCBコンポーネントの作成は繰り返しになりがちです。 Altium Designerのコンポーネント作成ツールとAltium 365の統合クラウドストレージ機能を使用すると、既存のコンポーネントデータを新しいコンポーネントに迅速に再利用できます。コンポーネントのバリアントを生成する際にデータを繰り返しインポートする必要がなく、このデータを設計チームの誰にでも即座にアクセス可能にすることができます。ここでは、Altium 365リポジトリに保存された既存のコンポーネントデータを新しいコンポーネントに迅速に再利用する方法を紹介します。 ALTIUM 365® Altium Designer®および人気のある機械設計ツールと統合された、電子データ管理およびコンポーネント管理プラットフォームです。Altium 365では、PCBフットプリントの作成と再利用が簡単です。 ほとんどの設計ツールでは、コンポーネントの再利用が容易ではありません。Altium 365を使用すると、既存のPCBフットプリントを新しいコンポーネントに適用するために、繰り返しダウンロードとアップロードのプロセスを経る必要がありません。多くのコンポーネントには複数のバリアントがあり、しばしば同じパッケージとピン配置を持っています。コンポーネントメーカーがお客様のために部品モデルを作成している場合、またはボードハウスで必要なモデルが見つからない場合、既存のCADモデルをコンポーネントに再利用することで、ライブラリを作成するために必要な時間を大幅に削減できます。コンポーネントを迅速に再利用したい場合は、これらのタスクをすべて、そしてそれ以上のことをAltium DesignerとAltium 365で行うことができます。 クラウドでのPCBフットプリントの作成と再利用 コンポーネントを再利用する古い方法は、PCBフットプリントと回路図シンボルのライブラリ間でデータを手動でコピーすることを必要としました。コンパイルされたライブラリは、その後、メール、独自の管理ツール、またはデータベースで検索することによって共有する必要がありました。Altium 365は、共有コンポーネントを安全なクラウド環境に保存し、Altium 365のWebインスタンス内の異なるコンポーネントとプロジェクトへのアクセスを制御することができます。 PCBフットプリントの作成と再利用の開始 TRANSLATE 記事を読む
Altium 365でシンボルとPCBフットプリントライブラリを管理する Altium 365でシンボルとPCBフットプリントライブラリを管理する 1 min Blog プリント回路設計プロジェクトに協力する必要がある場合、データを共有するためのいくつかのオプションがあります。プロジェクトには、別のコンピューターで開くためには、回路図シンボルとPCBフットプリントを含める必要がありますが、このデータを共有する古い方法は非効率的です。PCB設計ツールと統合するクラウドアプリケーションにアクセスできる場合、データの共有が簡単になり、共有データの管理を怠ることがありません。 Altium 365を使用すると、個々のシンボルやPCBフットプリント、またはプロジェクト内のコンポーネントライブラリのセットをすばやく共有できます。Altium Designerは、標準の設計および管理ツールとともにこれらの機能にアクセスできる唯一のアプリケーションです。重要な設計ライブラリを安全な環境内で迅速に共有し、データへのアクセス権限を制御しながら、これを行うことができます。他のシステムでは、Altium Designerの強力な回路基板設計機能とともに、これらの協力機能を提供していません。 ALTIUM 365® Altium Designer®および人気のある機械設計ツールと統合するPCBデータ管理およびコンポーネント管理プラットフォーム。 新しい回路基板は、適切なコンポーネントがなければ機能しませんし、CADツールには正確なPCBレイアウトを作成するためのシンボルとPCBフットプリントが必要です。複雑なプロジェクトに協力する場合、これらの重要なデータを共有する必要があります。プロジェクトをメールで共有するのは時間がかかり、設計エラーを起こしやすくなります。バージョン管理の機能がなく、データを共有する際に重要なファイルを省略する可能性が常にあります。これらの問題は、開発の遅延を引き起こす設計エラーの可能性を生み出します。 Altium 365は、プロジェクト全体、個々のライブラリ、個々のシンボルとフットプリントに対するバージョン管理を提供することで、これらの問題を解決します。Altium Designer内でアクセス可能な、包括的なコンポーネント管理を提供する完全なシステムを持つことになります。Altium DesignerとAltium 365を使用して、単一のメールを送信することなく、回路図シンボルライブラリとPCBフットプリントライブラリを管理する方法は次のとおりです。 シンボルとPCBフットプリントライブラリの管理 Altium 365を使用してシンボルとPCBフットプリントライブラリを共有および管理する方法は3つあります： プロジェクトレベルで：プロジェクトに含まれるライブラリは、他の設計データとともにサーバーに保存されます。プロジェクト内のすべてのファイルにバージョン管理が適用されます。 シンボル/フットプリントレベルで：個々のPCBフットプリントや回路図シンボルは、Altium 記事を読む
Connectors Benefit from Compatible ECAD/MCAD Tools Altium Designerでのコネクタのモデリングと配置 1 min Blog Altium Designer 専門家を対象とする、効果的で使いやすい最新のPCB設計ツール。 I/OによるPCBシステム統合でのコネクタの使用 統合された電子機器とそれらの内部装置を踏まえると、プリント回路アセンブリにはたくさんのコネクタが使用されます。デジタルシステム時代に突入してから数十年が過ぎた今、データはあらゆる場所にあふれ、世界の通信のニーズに対応しています。イーサネットやユニバーサル・シリアル・バス（USB）などの入出力のプロトコルには、機器とプリント回路アセンブリの間で物理的な電気機械コネクタが必要です。 プリント回路アセンブリ上にコネクタを構築するには、 ECADとMCADの両方のモデリングツールで通信経路を定義しなければなりません。これにより、選択したコンポーネントの情報がコネクタに提供されます。こうしたコンポーネントでは、領域のパターンを示すフットプリントのほか、コネクタの導電体の筐体寸法線も確認できます。 Altium Designerでは、フットプリントや3Dモデルとともに、数千種類のコネクタが登録されたライブラリが提供されています。フットプリント エディタでは、ベンダーから提供されている最新の優れたコネクタを追加することも可能です。また、統合環境でSTEPファイルのインポートとエクスポートを行って、機構設計者と簡単にファイルを共有できます。コラボレーションが容易なため、I/Oに向けて洗練された設計が促進されます。 電気系統でのコネクタの使用 電気設計でコネクタを使用すると、プリント回路アセンブリに出入りする信号が接続されます。これらはプリント回路アセンブリ上の大型の電気機械コンポーネントになり、回路基板のパッドへの接続のための導電ピンの格納に使用されます。ここでは、システム内の機器とI/O信号が結び付けられます。コネクタは2つの部分で構成され、1つの電気システム内でPCBを他のPCBやケーブル、機器に接続できます。PCBでどのコネクタを使用する場合も、必ずシステム機器の対象となるポイントで接続を行う必要があります。 3DモデリングでPCBのコネクタの配置を確認する PCBでの入力と出力を可能にするコネクタ コネクタはプラグとソケットのペアで指定します。検討の必要がある機構的な要素としては、サイズ、材料、ロック機構が挙げられます。電気的特性については、ピン間の絶縁と接続点の接触抵抗について検討します。入力と出力の観点からすると、コネクタは信号伝搬の種類によって分類されます。USB、RS-485、イーサネット、MIDI、SVGA、HDMI、無線周波数の基準が、コネクタでの標準的な機構設計になります。電子信号伝送に使用されるコネクタは何千とあります。PCBでは内部接地プレーンとの確実な接続とロバスト性を確保するために、スルーホールコネクタが使われることが多いものの、実際に最も適しているのは表面実装コネクタです。 PCBでは多くの種類のI/Oコネクタを使用できます。 スポーティーな3Dコンポーネント モデル ドライバーでレイアウト向けの機能を組み込む メモリPCB設計パッドはマザーボードのソケットに接続します。 記事を読む
データ管理ツールを使用して3D PCBモデルを最新の状態に保つ方法 データ管理ツールを使用して3D PCBモデルを最新の状態に保つ方法 1 min Blog あらゆるコンポーネントには、大量の設計データが含まれています。これには、電気設計データ管理ソフトウェア、電気モデル、3D PCBモデルコンポーネント、PCBサプライヤー情報が含まれます。PCB設計ソフトウェアは、このデータを取り込み、MCADツールと統合できるようにする必要があります。これにより、PCBフットプリントから3Dボディモデルを作成し、データライブラリに統合することができます。 このデータを最新の状態に保つには、3D PCB設計機能と直接連携するデータ管理プラットフォームが必要です。設計ソフトウェア内に完全なデータ管理ツールセットへのアクセスがあれば、最新の設計データと同期したPCB設計用の3Dボディモデルを簡単に作成できます。Altium Concord ProのMCAD統合およびサプライチェーン可視化ツールを使用すると、PCBライブラリを最新の状態に保ち、設計のすべての側面を単一のプログラムで管理できます。 ALTIUM CONCORD PRO® Altium Designer®およびその他の機械設計ツールと統合する、統一されたデータ管理および3D PCBモデル統合プラットフォームです。 PCBライブラリは、新しいデザイナーによってしばしば当たり前のものと見なされますが、3D PCB設計プロセスにおいて非常に重要です。レイアウト中には、CADソフトウェアとルーティングツールを使用して、ボード上のコンポーネントを配置し接続する必要があります。各コンポーネントには関連する電気モデルとフットプリントがあり、各コンポーネントのフットプリントは、各層の2D CAD図面の一部としてボード上に表示されます。しかし、プリント基板用のコンポーネントには3Dモデルもあります。これらのコンポーネントとPCBフットプリントに関するすべてのデータは、簡単な転送とアクセスのためにライブラリにパッケージ化することができます。 PCBライブラリは協力を非常に容易にし、適切な3D CADソフトウェアを使用すると、新しいコンポーネントの3Dモデルを構築したり、PCB設計データを機械モデルに統合したりすることができます。しかし、コンポーネントモデルとフットプリントが最新であることをどのように確認できるでしょうか？古いコンポーネントに更新が適用された場合や新しいコンポーネントが利用可能になった場合は、この更新されたデータを迅速にPCB設計ソフトウェアにインポートする必要があります。 更新されたコンポーネントモデルをコンポーネントディストリビューターやメーカーから探す必要はなく、更新が利用可能になるたびに設計データを手動で再構築して再コンパイルする必要もありません。PCB設計ソフトウェアには、コンポーネントライブラリ内のCADモデルとPCBフットプリントを更新するツールが含まれているべきです。お気に入りの3D CADソフトウェアと直接統合する設計ソフトウェアを使用すると、これらの機能をフルに活用できます。Altium Concord 記事を読む
軍用グレードのエレクトロニクス設計：Altium Designerを用いたPCB仕様 軍用グレードのエレクトロニクス設計：Altium Designerを用いたPCB仕様 1 min Blog 軍用グレードのPCBは、厳格な性能、調達、製造要件を多数の基準で規定しています。軍用電子システム用の次のプリント基板を製造および組み立ての準備をする際には、重要な調達および品質基準にも従う必要があります。これらの要件をすべて満たす最も簡単な方法は、設計および生産計画ツールを単一のプログラムでアクセスできる場合です。 Altium Designer は、このタイプの設計環境を提供する唯一のプログラムです。統合されたPCB設計パッケージで、単一のプログラム内に最高のレイアウト、シミュレーション、調達ツールを備えています。 軍用PCBに関する基準のリストは長すぎてここには記載できませんが、これらの基準の多くはIPC-A-610Eクラス3基準から派生しています。これらの基準は、厳しい環境での永続的な稼働を提供する高性能電子製品の性能要件を指定しています。これは、軍用および航空宇宙用PCBが設計、製造、組み立ての面で特別な考慮が必要であることを意味します。 航空電子、航空宇宙、および軍事システムでは、回路基板はほとんどの場合、カスタムファームウェア、揮発性および非揮発性メモリ、通信機能、および信号処理機能を含むオンボード処理を常に含む大規模な組み込みシステムの一部です。これらのシステムのコンポーネントは、これらのシステムの機能を保証するために、準拠したベンダーから調達されなければなりません。 軍用グレードのPCB仕様の長いリストを考えると、電子設計者はこれらの基準に準拠しながらデバイスを作成するのを助けるソフトウェアが必要です。これらのシステムには、性能要件を保証するために設計された厳格な基準があり、設計者はルール駆動型の設計エンジンに基づいて構築された設計ソフトウェアを使用することで、これらの基準に準拠していることを確認できます。Altium Designerだけがこの作業を簡単にし、重要な軍用グレードのPCB仕様に対して設計し、リアルタイムでレイアウトを検証するのを助けます。 設計のための軍用グレードPCB仕様 軍用グレードのPCB基準は、製造された製品に課される電子基準の中で最も厳格なものと言えます。これらのシステムは厳しい環境に耐えなければならず、より高い動作要件を持ち、永続的な稼働時間を維持するためにより高い信頼性基準を満たさなければなりません。特に、MIL-PRF-31032の基準セットは、プリント基板に適用できる中で最も厳格なものの一つです。あなたのPCBレイアウト、製造プロセス、および材料は、この基準の下で規制されています。軍事基準で指定されている部品や組み立てに関連する他の多くの側面があります。 軍用グレードPCBの性能要件 軍用グレードのPCBは、信頼性を確保するために最大電流と熱負荷に耐えられるように設計されるべきです。これらのデバイスは、ESDを耐え抜き抑制すること、重要なFCC EMC基準を満たすこと、その他多くのことにも対応できるように設計されるべきです。移動式軍用電子機器では、バッテリー寿命を延ばすために消費電力も重要な考慮事項となるかもしれません。シミュレーションと分析パッケージを含む適切な設計ソフトウェアを使用することで、軍用グレードのPCB仕様を満たす電子機器を設計できるようになります。 熱管理は、軍用PCBの重要な運用面の一つです。熱管理は、過酷な環境でもPCBが信頼性を保つことを確実にします。 PCBの熱管理と放熱技術についてもっと学びましょう。 航空宇宙および軍用PCBは、内部に実装されるか外部サージプロテクタを使用して、過渡電圧保護が必要です。 PCBのESD保護についてもっと学びましょう。 フレックスおよびリジッドフレックスPCB設計がより一般的になるにつれて、これらのボードは軍用システムにも続々と導入されていきます。 フレックスおよびリジッドフレックスPCBのレイヤースタックアップを設計する方法についてもっと学びましょう。 Altium 記事を読む