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高度な配線の機能と技法 61 min Webinars 電気技術者 電気技術者 電気技術者

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SAPによるウルトラHDI PCB製造 超高精細HDI PCB製造における半加工プロセス（SAP）の探求 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 購買・調達マネージャー +1 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 製造技術者 製造技術者 PCB技術が進化し続ける中で、超高密度インターコネクト(UHDI) PCB製造のような新しい製造技術が信じられないほどの可能性を解き放っています。最も変革的な進歩の中には、従来の減算エッチングでは達成できなかったより細かいトレースとスペースを実現する、半加算プロセス(SAP)と修正半加算プロセス(mSAP)があります。これらの革新は、PCB設計の限界を押し広げ、前例のない精度で複雑な回路を製造することを可能にしています。 PCB製造の文脈では、半加算プロセス(SAP)は、従来の減算方法からの脱却を提供し、減算エッチングで可能だった2ミルの閾値をはるかに下回る、これまで達成できなかったトレースとスペースを可能にします。SAPプロセスは、銅のような導電性材料を追加して回路を形成することを可能にし、それをエッチングで取り除くのではなく。この技術は、先進的な材料と組み合わせることで、高性能で小型化されたデバイスを含む次世代の電子機器をサポートする超微細な特徴サイズの扉を開きます。 PCB製造における半加算プロセスの主な利点 極端なミニチュア化 SAPおよびmSAP技術で最もエキサイティングな機会の一つは、PCBフットプリントを大幅に削減できる能力です。トレースとスペースの寸法がサブミクロンレベルに縮小することで、設計者は全体的な電子システムのサイズを劇的に小さくするか、または解放されたスペースを利用して、より大きなバッテリーや強化された機能性などの追加コンポーネントを統合することができます。これは、スマートフォン、ウェアラブル、IoTデバイスなど、スペースがプレミアムなデバイスにとって特に重要です。 簡素化されたレイヤリングと向上したルーティング効率 これらのプロセスのもう一つの重要な利点は、PCB設計で必要なレイヤー数を削減できる可能性です。タイトピッチのボールグリッドアレイ（BGAs）を持つコンポーネントや標準的な設計であっても、より少ないレイヤーで複雑な信号をルーティングできる能力は、コストと複雑さの両方を削減できます。レイヤーが少ないということは、マイクロビアとラミネーションサイクルも少なくなり、製造時間が短縮され、全体的な収率が向上します。機能性を維持または向上させながらレイヤー構造を簡素化できる能力は、信頼性と性能の両方の観点から大きな勝利です。 改善された信号整合性と精度 ミニチュア化とレイヤー削減は具体的な利点ですが、SAPプロセスは電気性能を大幅に向上させることもできます。最も重要な改善点の一つは、信号の整合性です。半加算プロセスは、より広範な減算エッチングプロセスではなく、正確なイメージング技術に依存しているため、トレースの幅と間隔をより細かく制御できます。これにより、インピーダンスの制御がより厳密になり、信号の劣化が減少し、これらの技術を高速デジタルおよびRFアプリケーションに理想的にします。 半加算エッチング対減算エッチング：簡単な概要 従来の減算エッチングプロセスは、銅被覆されたラミネートから始まり、不要な銅をエッチングして回路パターンを形成します。このプロセスは効果的ですが、銅の厚さと使用されるエッチング方法のため、細かいトレースとスペースを達成することには限界があります。 対照的に、半加算プロセスは、非常に薄い銅層または純粋な加算方法の場合は銅が全くない状態から始まります。銅は選択的に追加され、望ましいパターンを作成し、薄いシード層のみが除去される必要があります。この精度により、製造業者のイメージング能力にもよりますが、トレースは25マイクロン（またはそれ以下）という非常に細かい特徴を実現できます。 改良半加算プロセス（mSAP） 変更された半加算プロセス（mSAP）は、SAPの拡張であり、スマートフォンのような消費者向け電子機器の大量生産によく使用されます。主な違いは、開始する銅層にあります。mSAPはやや厚い箔から始まり、その結果、やや精密でないトレースプロファイルになります。mSAPは優れた特徴サイズを可能にしますが、トレース/スペースの範囲は通常30ミクロンで、開始する銅が厚いためトレースはより台形の形状をしています。 これらの違いにもかかわらず、mSAPは従来の減算法よりもはるかに細かい特徴を実現し、標準的なPCBと高度な基板レベルの製造技術の間の橋渡しと見なされています。このアプローチは、コストに敏感な大量アプリケーションで重要です。 基板のようなPCB（SLP）と超HDIの未来 この分野で頻繁に使用される用語は「基板のようなPCB」（SLP）で、これは加算または半加算プロセスで構築された回路基板を指します。SLPは、半導体基板の精度に近づく細かい特徴を可能にしますが、はるかに大きなPCBパネル上です。これは、伝統的なPCB製造のコストとスケーラビリティの利点を犠牲にすることなく、ミニチュア化が求められるアプリケーションにとって特に有利です。 典型的なSAPおよびmSAPプロセスフロー SAPとmSAPの両方について、プロセスフローは類似した手順に従います： 記事を読む
設計データと要件による迅速な設計とエラーの削減 デザインデータと要件をどのように接続して、より速い設計とエラーの少ない設計を実現するのか？ 1 min Blog 電気技術者 システムエンジニア/アーキテクト 電気技術者 電気技術者 システムエンジニア/アーキテクト システムエンジニア/アーキテクト 電子設計の複雑さとそれが提示する課題は、これまで以上に顕著になっています。デバイスがより相互接続されるようになるにつれて、 効率的でエラーのない設計プロセスの必要性が最優先事項となります。現代の電子設計の課題は、設計データを要件と連携させることの重要性を強調しています。 Altium 365 Requirements & Systems PortalのようなAIインテリジェンスによって動かされるツールを使用することで、複雑さを より速く、より少ないエラーで管理することができます。その方法を発見しましょう！ 現代の設計プロセスの課題 私たちの日常生活におけるスマートデバイスの普及は、 電子設計の複雑さを劇的に増加させました。過去40年間で、チップの使用量は 100倍に急増しました。これを視点を変えてみると、数十年前の電気自動車が10から20個のチップを含んでいたのに対し、今日の車両は 2,000個以上のチップを搭載しています。 同時に、これらの製品に組み込まれるソフトウェアは過去10年間で15倍に増加し、1000万行のコードから驚異の 1億5000万行に膨れ上がりました。電子機器の使用増加は、コストに大きな影響を与えています。例えば、1970年代には、電子機器が車両コストの約10％を占めていましたが、今日ではその数値は40％に達し、2030年までには 電子機器が車両総コストの半分を占めると予測されています。 課題はそれだけではありません。これらの複雑な製品の生産タイムラインは3分の1に短縮されました。 かつて5年かかったものが、今ではわずか2年で完成させる必要があります。この緊急性が、多くの企業にアジャイル手法の採用を促しています。ソフトウェア開発から原理を借りて、設計をプロジェクトフェーズに分割することで、企業は継続的な協力と改善を促進できます。このアプローチは、より速いイテレーションを重視し、チームがシミュレーションの共同設計や共同エンジニアリングを通じて設計コンセプトを洗練させることを可能にします。このような戦略は、広範なシミュレーションと迅速なプロトタイピングを要求し、結果をテストして素早く調整を行う必要があります。 歴史的に、電子機器は 記事を読む
統合されたBOMとCADシステムでPCB設計を最適化する 統合されたBOMとCADシステムでPCB設計を最適化する 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 最近まで、PCB設計ソフトウェアとサプライチェーンソフトウェアは常に分離されていました。製品はPCB設計ソフトウェアスイートで作成し、エクスポートした部品表（BOM）を調達部門に渡して部品を購入しました。部品の選定方法や供給の確保方法は謎のままで、過去のCADシステムはサプライチェーンに対する認識を持っていませんでした。 今日では、プロフェッショナルなPCB設計ソフトウェアは、サプライチェーンや他のエンジニアリング分野の設計ツールと高度に統合されています。これらすべての機能を1つのプラットフォームに統合することで、個々の設計者やPCB設計チームはワークフローを変更し、最終的により効率的になり、設計サイクルの早い段階で調達の問題を排除することができました。 統合されたCADおよび BOM管理システムを活用するためには、どのようなプロセスを使用すべきでしょうか？この記事でその方法をお見せします。 早期にサプライチェーンに意識を向ける 20年以上前を振り返ると、設計者は紙のカタログから部品を探していました。それらの部品が実際に在庫があるのか、廃番なのか、NRND（新規設計に推奨されない）なのかは、ディストリビューターに電話をかけて注文をするまでわかりませんでした。今日では、インターネットの魔法により、ディストリビューターの在庫情報を直接PCBライブラリにリンクすることが可能になりました。 今では、CADツール内でこれらのデータを直接取得できるようになったため、設計のタイムラインを予定通り、予算内で進めるためにはどのような手順を踏む必要があるのでしょうか？以下のことを行う必要があります： 設計から廃番部品を特定して排除する 必要なボリュームで部品を調達できることを確認する 予算を破綻させるような急激な価格変動を追跡する これを実現するために、私たちは設計プロセスの早い段階でサプライチェーンに意識を向けるべきだと考えています。理想的な部品を選び、それが利用可能であることを期待するのではなく、PCB設計ソフトウェア内でディストリビューターデータに直接リンクして早期に確認しましょう。Altium Designerはこれを3つの重要なツールで実現します： コンポーネントライブラリ内のサプライヤーリンク メーカー部品検索パネル内のサプライヤーデータ ActiveBOM内のBOMサプライヤーデータ 部品を作成する際にコンポーネントライブラリで少し設定を行う必要がありますが、ライブラリで部品を閲覧する際にディストリビューターの在庫状況を即座に確認できます。これにより、PCB設計の最初の最適化の側面を克服できます：在庫とコストを設計の必要な機能とバランスさせることです。必要な機能を提供するチップを選びますが、最終的な設計を確定する前に、BOMがコストと生産量の目標を達成していることを確認しましょう。 設計が完了したら：BOMをスキャンする 理想的には、PCBレイアウトを完了する前に設計で交換する主な部品を特定しているでしょう。しかし、PCBを製造のためにリリースする前に、最終的なレビューが必要です。この時点で、通常は 調達部門が介入し、BOMを確認する必要があります。コンポーネントライブラリにサプライヤーリンクを追加することで、PCB設計者はサプライチェーンを意識することができますが、調達部門がBOM内の情報を確認する際には、あまり役立ちません。 Altium 記事を読む
製品設計におけるBOMの複雑さを管理するための戦略 製品設計におけるBOMの複雑さを管理するための戦略 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 購買・調達マネージャー PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 部品表（BOM）の複雑さを管理することは、プロジェクトの効率、コスト、成功に大きな影響を与える重要な課題です。BOMの複雑さは、それぞれが独自の仕様、供給業者、およびライフサイクルの考慮事項を持つ多数のコンポーネントを統合する必要性から生じます。この複雑さは、コストの増加、開発時間の延長、およびエラーのリスクの高まりにつながる可能性があり、製造業者がそれを効果的に管理するための戦略的なアプローチを採用することが不可欠です。 製品設計におけるBOMの複雑さが問題となる理由 BOMの複雑さは、製品設計および製造のさまざまな側面に影響を与える多面的な問題です。この複雑さの主な理由の一つは、現代の電子機器に関わるコンポーネントの数が非常に多いことです。例えば、典型的なスマートフォンには、異なる供給業者から調達された千を超える個々の部品が含まれている場合があります。この多様性は、すべてのコンポーネントが互換性があり、必要なときに利用可能であることを保証するために、細心の調整と管理を必要とします。 さらに、技術の急速な進歩は、コンポーネントが頻繁に更新されたり、新しいバージョンに置き換えられたりすることを意味します。この絶え間ない変化は、特定の部品が入手不可能になる陳腐化の問題につながり、設計者が迅速に適切な代替品を見つける必要があります。 BOMの複雑さに寄与するもう一つの重要な要因は、サプライチェーンのグローバル化です。コンポーネントはしばしば複数の国から調達され、それぞれに独自の規制要件、リードタイム、および物流上の課題があります。このグローバル調達は、 サプライチェーンに変動性と不確実性をもたらし、一貫性があり信頼できるBOMを維持することをより困難にします。 BOM複雑性を管理するための主要な概念フレームワーク BOMの複雑さによってもたらされる課題に対処するために、電子機器メーカーはいくつかの主要な概念フレームワークを採用することができます。これらのフレームワークは、 BOM管理を簡素化し、合理化するための構造化されたアプローチを提供し、製品が効率的かつコスト効果的に設計および製造されることを保証します。 1. モジュラーデザイン モジュラーデザインは、製品をより小さな、交換可能なモジュールまたはサブアセンブリに分解することを含む非常に効果的な戦略です。このアプローチにより、各モジュールを独立して開発、評価、および製造することができます。これにより、いくつかの重要な利点が提供されます。製品をこれらの小さく、管理しやすい単位に分解することで、設計および生産プロセスにおける柔軟性が大幅に向上します。各モジュールは、その特定の機能に最適化することができ、これにより性能と効率が向上します。 モジュラーデザインの主な利点の一つは、BOMの複雑さを管理しやすくすることです。各モジュールを別のエンティティとして扱うため、全体のBOMを単純化し、コンポーネントの追跡と管理を容易にします。このモジュラーなアプローチは、異なるチームが同時に別々のモジュールに取り組むことができる並行開発を容易にします。これにより、製品を市場に出すまでに必要な時間を大幅に短縮できるため、製品の複数の側面を同時に開発し、評価することができます。 さまざまな製品でモジュールを標準化することにより、メーカーは必要なユニークなコンポーネントの数を減らすことができます。この標準化は、在庫管理を単純化するだけでなく、規模の経済をもたらします。同じモジュールが複数の製品で使用される場合、メーカーはより大量のコンポーネントをしばしば低コストで購入できます。この大量購入は、大幅なコスト削減とリソースのより効率的な使用をもたらすことができます。 モジュラーデザインは、設計プロセスを加速することもできます。新しい製品が開発されているとき、デザイナーはゼロから始めるのではなく、既存のモジュールを活用することができます。この既存モジュールの再利用は、設計サイクルを短縮し、エラーのリスクを減らすことができます。また、デザイナーは既存のコンポーネントを再発明するのではなく、新しい機能や改善に焦点を当てることができるため、より大きなイノベーションを可能にします。 モジュラーデザインのもう一つの利点は、カスタマイズとアップグレードの容易さです。モジュールが互換性を持っているため、個々のモジュールを交換またはアップグレードするのが簡単で、製品全体を再設計する必要がありません。この柔軟性は、技術が急速に進化する業界では特に価値があり、製品を大幅な再設計努力なしに最新の進歩で更新できるようにします。 モジュラーデザインは、製品の保守と修理を向上させることもできます。製品が明確なモジュールで構成されている場合、不良コンポーネントを特定して交換するのが簡単になります。これにより、修理が迅速に行われ、ダウンタイムが少なくなり、顧客満足度が向上し、保守コストが削減されます。さらに、モジュラー製品は分解してリサイクルしやすいことが多く、より持続可能な製造実践に貢献します。 モジュラーデザインは、柔軟性の向上、BOM管理の簡素化、コスト削減、設計プロセスの加速、カスタマイズと保守の容易さなど、数多くの利点を提供する強力な戦略です。製品を小さな互換性のあるモジュールに分解することで、メーカーは各コンポーネントを最適化し、生産を合理化し、市場の要求により効果的に対応できます。このアプローチは、運用効率を高めるだけでなく、製品開発におけるイノベーションと持続可能性をサポートします。 2. 製造可能性のための設計 記事を読む
柔軟な回路設計で避けるべき一般的な間違い 柔軟な回路設計で避けるべきトップ10の一般的な間違い 1 min Blog PCB設計者 購買・調達マネージャー 製造技術者 PCB設計者 PCB設計者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 製造技術者 製造技術者 フレキシブル回路の設計は、経験豊富なPCB設計者でさえも難しいと感じる独特の課題を提示します。フレキシブル回路は重量の削減、スペースの節約、複雑な形状への適応能力など、重要な利点を提供しますが、細部に注意を払う必要があります。この投稿では、フレキシブル回路設計でよくある間違いと、それらを避ける戦略について探ります。 1. 曲げ半径の要件を無視する 曲げ半径は、フレキシブル回路設計において重要なパラメータです。これは、 フレキシブル回路を損傷を引き起こさずに曲げることができる最小の半径を指します。この限界を尊重しないと、材料の疲労、亀裂、そして最終的には回路の故障につながる可能性があります。 間違い: 設計者は、スペースの制約やその重要性の理解不足のために、正しい曲げ半径を無視することがあります。この見落としは、限られた回数の曲げ後に故障しやすい設計につながる可能性があります。 回避する方法：問題を避けるためには、材料の厚さ、種類、層数に基づいて適切な曲げ半径を計算し、それに従うことが重要です。一般的なガイドラインとして、フレックス回路の厚さの少なくとも10倍の曲げ半径を維持することが推奨されます。この基準に従うことで、銅のトレースと誘電体材料への不当なストレスを防ぎ、回路の寿命を延ばすことができます。 フレックスPCBにおける静的曲げと動的曲げの詳細を学ぶ 2. 不適切な材料選択 フレキシブル回路設計における 材料の選択は、回路の性能、柔軟性、耐久性に大きな影響を与えます。間違った材料を選択すると、回路の効果が損なわれ、早期に故障する可能性があります。 間違い：よくある間違いは、特定の用途に適しているかどうかを考慮せずに、コストだけに基づいて材料を選択することです。例えば、頻繁に曲げる必要があるアプリケーションで、硬すぎる材料を選択すると、初期コストは抑えられるかもしれませんが、回路の故障につながる可能性があります。 それを避ける方法：材料選択は、アプリケーションの要件によって決定されるべきです。例えば、ポリイミドはその高い熱安定性と柔軟性のために人気がありますが、環境条件や特定の使用ケースに応じて、他の材料の方が適切な場合もあります。さらに、接着層にも注意を払うべきです。これは、回路の全体的な柔軟性と耐久性において重要な役割を果たします。 3. トレースルーティングにおける鋭角 フレキシブル回路のトレースルーティングは、特に回路が頻繁に動かされたり、曲げられたりするアプリケーションでは、機械的信頼性を確保するために慎重な検討が必要です。 間違い：一般的に、硬質PCBのトレースルーティングは鋭角で行われます。これは、曲げられたときにストレス集中の場所を作り出し、トレースに物理的な損傷を引き起こす可能性があります。 それを避ける方法：フレキシブル回路の場合、鋭角ではなく、滑らかで徐々に曲がるカーブでトレースをルーティングすることが望ましいです。鋭い曲がり角はストレスを集中させ、トレースの亀裂や剥離のリスクを高めます。さらに、可能な場合はより広いトレースを使用することで、曲げに対する機械的耐久性が向上します。 記事を読む
EMI制御をマスターするPCB設計：EMCのためのコンポーネント配置 EMI制御の習得：EMCのためのPCB設計における部品配置 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 この PCB設計におけるEMI制御をマスターするシリーズの第2記事では、電磁干渉（EMI）の低レベルを維持するための重要な概念の1つについてさらに詳しく掘り下げます。 ボードの分離、または ボードのパーティショニングとしても知られているこの方法は、プリント回路基板（PCB）の異なる回路部分を整理して分けるために使用されます。これにより、特にEMIの観点から、ボードの全体的な性能が向上します。この技術は、電磁干渉を減少させるだけでなく、PCB設計の信号整合性を向上させるのにも役立ちます。 これらの技術の背後にある原則には、次のものが含まれます： 高周波デジタル信号の高エネルギー内容を含有する。 ボード内の異なるタイプの回路間での共通インピーダンス結合を避ける。 外部干渉への免疫を向上させ、放射を減少させるために電流ループ領域を減少させる。 高速信号と低速信号及びその高調波 最初の概念は、急速に切り替わる信号によって生じる高エネルギー高調波の内容を制御し、その電流が時間とともにどれだけ迅速に変化するかについてです。電流の変化率が高いほど、信号の高調波エネルギーが増加し、放射の可能性が高くなります。 第二の概念は、信号のリターン電流が信号の周波数によって変化するということです。これは、信号が伝播中に遭遇するインピーダンスが、導体の抵抗だけでなく、その容量と、最も重要な、そのループインダクタンスも含むためです。信号の周波数が増加するにつれて、周波数に依存するインダクタンス成分（インピーダンスの一部）が大きくなります。 リターンパスの違い 電流は常に最小のインピーダンスの経路を求めるため、信号の周波数が増加すると、リターン電流はインダクティブループを最小限に抑えるために信号電流に密接に従うことが重要です。逆に、信号の周波数が低い場合、インダクタンスが小さくなり、インピーダンスの抵抗成分が支配的になります。 この段階では、リターン電流は最小の抵抗の経路を見つけるために導体の表面全体に広がります。PCB設計者にとって重要な点は、リターン電流の源への戻り経路が信号の周波数に依存するということです。 図1 - Altium Designerにおける周波数に基づく異なるリターン電流経路の例 PCB設計者としての私たちの仕事は、これらのリターン電流間の干渉を最小限に抑え、共通インピーダンス結合を避けることです。これにより、電磁放射を引き起こす可能性があります。これを実現するために、PCB内に特定のゾーンやセクションを作成し、それぞれを特定のタイプの回路に専用することができます。これにより、電流ループも減少し、差動モード電流からの放射が少なくなります。 異なる回路のリターン電流経路をさらに隔離するために 記事を読む