PCB Design and Layout

知っておくべき上位5つのPCB設計基準 1 min Blog PCB設計者

PCB設計者

製造技術者アルティウムは、確実に基板が意図した通りに作動するように全ての設計者が知るべき必須の基板レイアウトガイドラインを編纂しました。業界を主導するエキスパートが執筆しています。

回路図の電気的ルールチェック 1 min Blog はじめにこのホワイトペーパーは、PCB設計のプロセスにおいてあまりに重要視されていない機能について解説するものであり、最初から適切な方法で設計を進めるための情報が提供されています。多くの設計者や企業はPCBのレイアウトを正しく設計することに取り組んでおり、最近では周辺の機械に関する状況をリアルタイムでチェックしています。しかし、既に回路図にエラーが含まれる場合は、どうでしょう？通常、人による設計のレビューが行われますが、設計の複雑さが増し納期が短くなる中、ミスが入り込むことが、ますます普通になっています。プロ向けのPCB設計ツールのエレクトロニックルールチェック(ERC)機能は、回路図のミスを見つけ取り除くのに役立ちます。いくつかの基本ルール、および設計の基となる「文法」をチェックします。 ERC(電気的ルールチェック)はなぜ有効なのかこの質問に答えるのは非常に簡単です。つまり、設計を対象としたチェックを行うルールを設定するだけで問題が特定され、設計の早い段階でそうした問題を修正できるようになります。そのうえ、ERCの設定と実行にはわずかな時間しかかかりません。実のところ、手動でチェックを行う時間のほんの何分の1かで完了します。そのため、再チェックではなく設計に時間を使えるようになります。 ERCの活用方法の1つは、どの要素がどのように接続を許可されるのかを定義する接続マトリクスと回路図設計の全体的な「文法」という2つの領域で、チェックを分割して実行することです(※図1を参照)。「文法」領域では、バス、コンポーネント、ドキュメント、ハーネス、ネット、パラメーターなどの使用に関する、さまざま設定をカバーします。回路図の「文法」「文法」の違反の例としてはフローティングネットラベルが挙げられきます。ただし、こうした問題は必ずしも明白であるわけではありません。特にインポートされた設計ではこの傾向が顕著になります。 (※続きはPDFをダウンロードしてください) 今すぐ Altium Designerの無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！

エンジニア向けPCB設計ガイドパート2 - PCBの計画立案 1 min Blog PCBデザイナーとして、1枚または複数のプリント基板の開発計画を立てることは、大変な仕事になり得ます。プロジェクトの開発に使用される他のソフトウェアツールがたくさんあります。チーム内の人材の進捗を追跡するために使用できるツールから、プロジェクトを実現するために内部および外部のリソースが使用するソフトウェアツールまで。高速コンポーネント、はんだマスク、コンポーネントの配置はどうでしょうか？電子製品の中心であるプリント基板を実現するために必要なドキュメントを賢くまとめるために使用されるツールほど重要なものはありませんでした。次のプロジェクトを簡単にするために、設計ツールで何を探す必要がありますか？PCB計画ガイドについて読み進めてください。 PCBデザイン：集中させるか、させないかプロジェクトを完了させ、設計目標を達成することを確実にするためのPCBレイアウトおよびプランナーツールがたくさんあります。複数のツールセットを使用する際の難しさは、プロジェクトに取り組むすべての人々の間で一貫したコラボレーションのためにこれらのツールを相互に通信させることにあります。 Altium Designer ^®は、コンセプト開発からシミュレーション、信号整合性分析までを一つの環境で提供します。ボードのスタックアップを賢く計画し、電力分配ネットワーク(PDN)の電力整合性の問題を分析する能力を提供します。サプライヤーからのリアルタイムデータを使用して、部品表の生成を効率化します。Altium Designerは、シンプルから複雑なマルチボードプロジェクトまでを生み出す強力なツールスイートを組み合わせています。信号整合性 Altium Designerを使用すると、スキーマティックまたはPCBエディターからPCBレイアウトデザインの信号整合性(SI)パフォーマンスを分析し、事前定義されたテストに対するネットスクリーニング結果を評価し、選択されたネットに対して反射とクロストーク分析を実行し、波形を表示および操作できます。 Altium Designerには、プレレイアウトとポストレイアウトのSI分析機能が含まれています。信号整合性アナライザーは、シミュレーションの入力として洗練された伝送線計算とI/Oバッファマクロモデル情報を使用します。高速反射およびクロストークシミュレーターモデルに基づいて、信号整合性アナライザーは業界で実証されたアルゴリズムを使用して正確なシミュレーションを生成します。最終的なPCBレイアウトおよびルーティングに先立ち、ソーススキーマティックから予備的なインピーダンスおよび反射シミュレーションを実行できます。これにより、PCBレイアウトにコミットする前に、ネットインピーダンスの不一致などの潜在的な信号整合性の問題に対処できます。全インピーダンス、信号反射、クロストーク分析は、最終的なボード（または部分的にルーティングされたボード）に対して実行でき、設計の実世界での性能をチェックできます。信号完全性スクリーニングは、Altium Designerの設計ルールシステムに組み込まれており、通常のPCB設計ルールチェック（DRC）プロセスの一部として信号完全性違反をチェックできます。信号完全性の問題が見つかった場合、Altium Designerはさまざまな終端オプションの効果を示し、設計を変更する前に最適な解決策を見つけることができます。 PCBアーキテクチャ Altium Designerを使用すると、迅速かつ正確にボード製造業者が必要とするドキュメントを作成できる強力なツールセットが提供されます。すべては、PCBコンポーネントの配置の特性を定義することから始まります。 PCBレイアウト計画

回路図とPCBレイアウトの同期によって効率と納期順守を改善 1 min Thought Leadership 画像ソース: Flickr user bittbox ( CC BY 2.0) しばらく前に、私は、スマート潅漑と環境モニタリングを自動化するためのシステムを設計、設置する会社で働いていました。業務に特有のニーズに対応するため（または、製造業者から戻ってきた後に、特定のモデルでの設計の欠点や見落としを補正するため）、どたん場で基板に「ハック」（ピンスワップやゲートスワップなど）を行うのが習慣になっていました。この即席の方法は、短期的には効果があり、その会社は、プロジェクトから期待された要件を必ず満たすことができましたが、この「直感に頼る」方法には、拡張性がありませんでした。問題の一部は、 PCBレイアウトの微調整に時間を使いすぎて（製造業者から基板が戻ってきて初めて、一部の詳細を無視していたことに気付いたのです）、詳細な回路図を通じて設計に全体的にアプローチするための時間が十分になかったことです。統合データモデルによるアプローチについて私たちが知っていれば、その時、役に立ったでしょう。統合データモデルによるアプローチで回路図とPCBレイアウトの同期を維持統合データモデルによるアプローチでは、回路図シンボル、PCBフットプリント、サプライヤー調達情報、SPICEモデルなど、設計プロセスの複数の側面をシームレスに統合できます。統合データモデルによるアプローチを通じて、回路図とPCBレイアウトの同期を維持することには、利点がいくつかあります: 同時設計: 回路図の作成は、効果的な計画に重要です。一方、PCBレイアウトを通じて回路設計の詳細に深く入り込むことは、多くの設計者にとって有益です。ファイルのリンクや更新の自動化によって、回路図とPCBレイアウトを統合することで、設計プロセスは自由に、「全体像」アプローチと詳細な「実世界」アプローチとの両方に同時に取り組むことができます。時間の節約: 回路図を効果的に計画するのに必要な手段を取ることによって、結局は貴重な時間を節約できます。過去に、チームが直接ボードに即座に設計を行っていたときは、時間を浪費していました。多くの場合、工場からプリントが戻ってきて、修正に何時間もかかる「細かな」詳細を見逃していたことに気付きました。PCBレイアウトと回路図を同期すれば、製造業者に送られる前に、設計資産に整合性があり検証されていることを確認するのに役立ちます。コストの節約: 時間の節約に加えて、統合データモデルによるアプローチを採用すると、結局はコストも節約できます。会社が、もっと早くこのアプローチを設計プロセスに採用していれば、元上司は、コストが節約できることを聞いて喜んだだろうと思います。そうした方が、はるかに費用効率が高く、簡単に避けることができたミスの修正に費やす、全ての時間や労力を節約するのに役立ったでしょう。

デザインルールによるコンポーネントの電力定格の最適化 1 min Thought Leadership 私は、自分が最初に設計した回路が認定に失敗したことを今でも覚えています。それは証明済みの設計で、既に以前の認定に合格していたものなので、テストが失敗したことをマネージャーから聞かされたときには非常に驚きました。「火がついた」と噂が広まりました。電子回路が実際に発火することは稀です。ほとんどの場合は、多少煙が出るだけです。どちらにしても、PCB上の焼け焦げが事実を物語っていました。トランジスタが過熱し、暴走して発煙したのです。しかし、なぜそのような結果になったのでしょうか? それは証明済みの設計でした。何が変わったのでしょうか? 簡単な調査の結果、回路は同じであることが証明されました。同じコンポーネントで、同じ入出力で、ロットや製造業者さえも同じでした。1つだけ変化したのはレイアウトでした。私がこの基板をレイアウトしたとき、機械的アセンブリの部品の周囲に収まるよう、フォームファクターを調整する必要がありました。パワートランジスタの周囲の銅箔は、元々は約1平方インチでした。この設計では、その1/3に切り詰められました。面積の制約のため、電力を生成する他のコンポーネントは、PCB上で理想よりも近くに配置されました。この両方の要因から、狭い面積の銅箔では放散できない大量の熱が発生し、トランジスタが早期に破壊されることになりました。重要なコンポーネントを定量化するデザインルールのリストを維持知識の移行はほとんどの場合、現場において最大のボトルネックで、多くの時間を必要とします。理想的には、全ての設計者が元の設計を構築するときにきちんとノートを作成し、思考プロセスを保存するべきです。しかし、a) 面倒である、b) ノートが消失することから、実際にはほとんどの場合これは行われません。問題なのは、机上では実証済みの設計を再利用するのが効率的ですが、ノートが十分に作成されなかった、または知識の移行が不完全であったために、重要な設計パラメーターの多くが忘れ去られている場合、設計パラメーターを推量してチェックするために時間を浪費するということです。いくつかのデザインルールを組み込むと、小さな変更により設計が不良になることを回避し、チームの設計時間を節約できます。これを最初からうまく行うには、次のような方法を使用します。デザインルールを作成して組み込み、恒久的に引き継がれるようにする私は、意味のあるルールを好みます。このため、管理を行うデザインルールを割り当てる前に、消費電力についての制約を定義することが重要です。このための最良の方法は、データシートを作成することです。適切に作成されたデータシートには一般に、電力定格についてベストからワーストまで、最低でも3つの区分の条件が含まれます。最初の定格は、コンポーネントのみが、自由な空間で消費する電力です。これは、ワーストケースの消費電力と考えられます。 2番目の定格は、コンポーネントが「一般的な」形式でFR-4銅箔のPCBに半田付けされたときの消費電力です。この「一般的」とは主観的な用語です。この電力の値は平均値と考えられますが、可能なら経験的に検証する必要があります。 3番目の定格は、ベストケースの消費電力です。これは、コンポーネントが 1平方インチ、2オンスの銅箔上に完璧に取り付けられた場合に達成されます。この値は、実際に達成することは困難な理論値と考えるべきです。計算に使用する消費電力の値は、一般的な値とベストケースとの間での主観的な判定となります。どれだけの電力を消費する必要があるかが判明したら、ルールを作成します。これによって、その設計を誰かが使用するとき、元のデータシートをチェックする必要もなくなります。ただしこれは、注意を払う必要がなく、データシートの文書化がいい加減でもいいという意味ではなく、バックアップや、設計をさらに明確化するために使用するということです。今日の設計ソフトウェアにはコンポーネントライブラリが付属し、コンポーネント評価の時間を節約できると同時に、ユーザーが特定のコンポーネントにルールを添付できます。レイアウトに十分なヒートシンクが使用されていない場合、まだ仮想の設計であるうちに「デバッグ」する方が、実際に火を吹いてからやり直すよりもはるかに楽です。

エンジニアのためのPCB設計ガイド：パート2 — 計画立案 1 min Guide Books

エンジニア向けPCB設計ガイドパート2 - 計画エンジニア向けPCB設計ガイドシリーズは、初心者/学生や電子工学の専門家を対象としたガイドとして機能します。エンジニアのビジョンからPCBを生産するまでの方法、段階、および実践の説明を提示します。概念から完全に組み立てられたPCBの納品に至るまで、この文書は基本的な設計段階を通じてあなたを導き、組織のニーズに合わせて調整できる実証済みの業界実践を提供します。さらに、これらのトピックをより深く探求するための有用なリンクが提供されています。イントロダクション 1枚または複数のPCBの開発を計画することは、大変な作業になることがあります。プロジェクトの開発に使用される他のソフトウェアツールがたくさんあります。チーム内の人的リソースの進捗を追跡するために使用できるツールから、プロジェクトを実現するために内部および外部リソースが使用するソフトウェアツールまで。このエンジニア向けPCB設計ガイドパート2 - 計画は、電子製品の中心を生み出すために必要な文書をまとめるために使用されるツールよりも重要なプリント基板について理解するのに役立ちます。ツール — 中央集権的なツールを使用するプロジェクトを完了させ、設計目標を達成するためには、多くのツールが利用可能です。複数のツールセットを使用する際の難しさは、プロジェクトに取り組む全員の間での連携を実現するためにこれらのツールを互いに通信させることにあります。Altium Designer®は、コンセプトの開発からシミュレーション、信号整合性分析まで、一体型の環境を提供します。ボードのスタックアップアーキテクチャを知的に計画し、電力分配ネットワーク（PDN）の電力整合性問題を分析・モデル化する能力を提供します。サプライヤーからのリアルタイムデータを使用することで、部品表の生成が効率化されます。Altium Designerは、シンプルから複雑なマルチボードプロジェクトを生成する強力なツールスイートを組み合わせています。信号整合性 Altium Designerを使用すると、スキーマティックまたはPCBエディターからPCBの信号整合性（SI）パフォーマンスを分析し、事前定義されたテストに対するネットスクリーニング結果を評価し、選択されたネット上での反射とクロストーク分析を実行し、波形を表示および操作することができます。 Altium