PCB Design and Layout

電子部品の小型化と製造・組立プロセスの改善により、設計のトレンドはますます小型で高性能なデバイスへと移行しています。例えば、スマートウォッチやスマートグラスは、強力なプロセッサ、ディスプレイ、カメラ、マイク、スピーカー、Bluetooth、Wi Fi、内蔵アンテナなどの機能を統合しています。 この進化は、設計者に電子部品が占めるスペースを継続的に削減することを求めています。一つの解決策は3D-MID技術で、これにより機械部品と電子部品の統合が可能になります。設計ツールのリーダーであるAltiumは、市場でユニークな三次元回路設計のソリューションを提供しています。 3D-MIDとは何か？ 3D-MIDという略語は 3次元メカトロニクス統合デバイスを意味します。これは、部品自体の材料を基板として使用し、電子部品を機械部品に直接統合する技術を指します。このアプローチにより、プラスチック上に導電性のトレースを形成し、コンポーネントパッドを直接追加することができます。以下の例の図に示されているように： つまり、基板がABSやポリカーボネートなどの機械部品と同じ材料であるPCBを作成し、別のPCBとその組み立てを必要としないためにスペースを節約します。この方法はスペースを節約するだけでなく、設計者が曲線や角度のある複雑な形状に回路を適応させることを可能にし、従来の方法の限界を克服します。フレキシブルPCBであっても、ねじれ角度を考慮し、機械構造内に適切なルーティング経路を作成し、望ましくない動きが損傷につながるのを防ぐために取り付けポイントを確保することが重要です。 この技術の製造プロセスは レーザーダイレクトストラクチャリング（LDS）と呼ばれます。この特許プロセスは、非導電性金属化合物をドープした熱可塑性材料を射出成形するLPKFによって行われます。レーザーはその後、この化合物を活性化してPCBトレースを形成します。さらに、3Dプリンティングは射出成形の代替として機能し、この技術のアクセシビリティを広げることができます。 この技術は、ワイヤーボンディングなどの技術と組み合わせることもできます。 3D-MIDの歴史、現在、そして未来 LDS技術は、1990年代後半にドイツのレムゴにある応用科学大学であるTechnische Hochschule Ostwestfalen Lippe（THOWL）とLPKFの間での共同研究を通じて開発されました。利用権は2022年までLPKFが保持していましたが、その後すべての特許が同社に移転されました。 3D-MIDは新しい技術ではありませんが、さまざまな分野で応用されており、特にHARTINGのような企業が多様な産業部門でその使用を積極的に推進していることから、業界への影響は拡大しています。Altiumなどから提供される電子設計自動化（EDA）ツールの進化により、PCBデザイナーへのアクセシビリティがさらに向上しています。 今後、3D-MID技術の将来は有望です。現在のLDSプロセスは複雑な形状を持つ単一の銅層のみをサポートしていますが、近い将来、多層設計を可能にする進歩が期待されます。このような進歩により、制御インピーダンスを備えた高速バスを信号層に統合することが可能になります。さらに、3Dプリンターは、技術とその応用の進展においてますます重要な役割を果たしています。 3D-MIDの応用分野は何ですか？ 3D-MID技術は、以下を含むさまざまなセクターで広範な応用の多様性を提供します： 自動車：気候制御システム、スイッチ、機械的に統合されたアンテナ、LED照明、アダプティブクルーズコントロール（ACC）用のセンサーに使用されます。