PCB Design and Layout

PCB Design Tools - JP 1 min Whitepapers PCB設計者

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IoT向けPCB設計時のFCC認証の準備 1 min Thought Leadership ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー

ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー

PCB 上の全てのコンポーネントが基板の性能および認証テストの合格に影響する可能性があります。初めてIoT 製品の仕事をしたとき、私は、ガレージで社員2 人が立ち上げたスタートアップ企業に務めていました。私は、文字どおり「第三の男」でした。私たちは皆、生意気で熱狂的で、自分たちの設計コンセプトの証明に躍起になっていました。新入りだった私は、製品を仕上げ、認証または承認を受けて市場に出荷する計画だと思っていました。ネタばれ注意－私は完全に間違っていました。IoT 製品がどれほど優れていても、認証されずに市場に出荷された製品は誰一人評価してくれないことを身をもって学びました。 IoT がどこにでも存在し、ますます普及することもわかっていました。スマートウォッチやフィットネストラッカーを身に着けたり、洗濯室のボタンで洗剤を注文したり、電気鍋に夕食ができたことを示すテキストが表示されました。日常生活のあらゆる場面にIoT が存在したので、認証は大した問題ではないと私は思っていました。これらのIoT デバイスは全て、MU-TH-ER 、あるいはエイリアンのファンでなければ「クラウド」と呼ぶものに情報送信については依存しています。デバイスが相互の承認済み周波数を妨害しないよう、あるいは安全でない電力レベルで通信しないよう、連邦通信委員会（FCC ）によって無線周波数（RF ）による伝送が規制されています。製品に気まぐれでRF モジュールを追加した場合、製品のテストを適切に実施せず認証されなければ、

3DプリントされたPCBの試作によりPCB設計の事情がどのように変わっているか 1 min Thought Leadership インクジェットプリンターと食品保存容器内のエッチング液を使って初めて基板の試作を作ったときのことを覚えていますか? プリント、アイロン転写、剥離、再プリント、アイロン転写、エッチング。これだけ時間をかけ、イライラしたのに、車に取り付けたラジオから聞こえてくるのは音楽よりもノイズばかりでした。お金と時間をかけて専門業者に試作を作成してもらっても、私の初めてのラジオから聞こえてきたホワイトノイズと同じくらいイライラする結果になる可能性があります。このラジオで使われていた技術はもはや時代遅れです。そして現在の試作作成技術も同じ道をたどる可能性があります。新しい3Dプリンターは、PCBの試作を革命的に改善するだけではなく、PCBの製造にも同じ改善をもたらします。試作の将来試作のできあがりを待つことが苦痛なのは当然です。テスト基板が届くまでの間に、試作を作成するための新しい手法を生み出せるかもしれません。幸い、誰かがすでに新しい手法を生み出してくれました。新しい3Dプリンターは、導電層をプリントするために、ナノ粒子技術を使ってインク内に金属を浮遊させます（私は化学者ではないのでその仕組みはわかりませんが）。通常の3Dプリンターと同様に、新しい3Dプリンターは、プラスチックやその他の素材のレイヤーをプリントして基板を形成することができます。3Dプリントは、設計プロセスを合理化し、機能的な試作を構築して、設計を最適化できます。コストも削減されます。待ち時間の解消 - 試作になぜそれほど時間がかかるのかを説明することもできますが、私も含め誰もその理由には興味がないでしょう。興味があるのは、テストモデルをどれほど短時間で入手できるかです。3Dプリンターを使えば、試作は社内でその日のうちに作成できます。つまり、設計のモデル化とテストを同じ日に行うことができます。それを実感してください。新しい PCB設計ソフトウェアには、デジタルモデルの作成を可能にするシミュレーション機能が搭載されています。3Dプリンターを使えば、コンピューターモデルと同じくらいすばやく物理的なモデルを作成できます。即日テスト - 読者の皆様が何を考えているかはわかります。おそらく、1日で試作を作成することはできても機能するわけがないとお考えでしょう。もちろんエラーには備えてください。新しい3Dプリンターは、導電層をプリントできるので、基板を実際にテストすることができます! これらの導電層は、エッチングされた銅箔と全く同じようには動作しません。導体をプリントするために3Dプリンターで使用されているインクの特性についての詳細をプリンターメーカーにお問い合わせください。終わりのない繰り返し - 大学時代、私が履修していたクラスで、全ての学生が試験に落ちました。教授は、繰り返しが最適化につながるとおっしゃって、再試験を行いました。教授のひとりがおっしゃったこの言葉を聞いて、学生達は宿題の問題を繰り返し解いていました。短時間で繰り返して試作を作成できれば、新しいデザインができるとすぐにそのデザインをテストすることが可能です。立方体表面に施された表面実装技術（SMT）をご覧くださいコスト削減

製造のための設計ガイドブック 4 min Guide Books このガイドブックでは、製造に向けた設計について包括的に解説し、PCB設計が高い歩留まりで製造可能であることを確実にする方法について説明しています。詳細な例を100ページ以上にわたって掲載し、巨大な用語集やその他多くの情報も含まれています。

フレキシブルPCBとIoT: PCB設計をめぐる状況の急激な変化 1 min Thought Leadership クラウドへの接続はIoTの重要な機能です。 PCB設計者として私は、自分の仕事の分野が過去20年間に根本的に姿を変えたと感じています。1990年代半ばに社会人になった私の初期のプロジェクトは、コンピュータとコンピュータ周辺機器の2つの主要分野のどちらかに集中していました。もちろん奇妙なステレオや時計付きラジオもありましたが、90%の時間はデスクトップPCのマザーボードとそれに類するものの開発に取り組んでいました。つまり、日常の設計作業では、広大な基板面積を扱っていました。しかも、全て2層基板でした。今とはまったく異なっていました。幸いにも、それは長くは続きませんでした。現代まで話を進めると、私はまだコンピューター分野のPCBを設計しています。ビッグベージュボックスはもはやゲームの名前ではなく、全て IoTに関するものです。これらの組み込みコンピューターを通じて、特にいわゆる「スマートホーム」で使われるガジェットやデバイスのまったく新しいカテゴリーが開拓されました。コーヒーメーカー、湯沸かし、冷蔵庫、照明、腕時計、さらには車まで、この21世紀の技術を取り入れています。クラウド制御、リモートアクセス、機械学習（仕事から戻ってきたときにエアコンがONになる）などの機能を統合することで、本当に未来のように感じることが実現しつつあります。もちろん、私たちPCB設計者や電気エンジニアにとって、それは、簡単なファジー論理制御トースターよりもはるかに驚くべきことです。 IoT: 予想するよりも複雑なもの明らかに、IoTデバイスのPCBを開発することは真の難題です。例えば、空間が非常に重視されます。ほとんどのIoT製品は、きれいでコンパクトなものが好まれる消費者市場向けの小型家電、制御機器、ウェアラブル製品です。さらに、これらのデバイスの多くは、ハードウェアを考慮して設計されていません。むしろ、美しさが全てです。これは、ハードウェアのためには不規則な形の小さな空間しか使えないことを意味します。次に、性能の問題があります。プログラムを「ロードする」必要がある冷蔵庫や、YouTubeを表示させるのに多大な労力を必要とするスマートウォッチに大感激する人はいないでしょう。おそらくPCBには複数のICと少なくとも1つ（でなければ2つ）のSoCが搭載され、複雑な機能を全て処理します。最後に、信頼性を考慮する必要があります。これらのガジェットを購入する消費者は、「単に機能する」ことを期待します。これは、どんな設計を選択しても確固たる基盤が必要であることを意味します。以前のように「エラー」などの余地はありません。これを聞くと、設計者は不安になりますが、優秀な設計者の対処法に学ぶこともできます。高性能を小さなパッケージに詰め込む必要があります。フレキシブルPCB: IoTプロジェクトの最良の友個人的な経験談で恐縮ですが、私が思い出した単純な2層基板は、現在では通用しません。小さなフォームファクターでは、十分な性能を発揮できないからです。「高密度多層基板にすればよいのでは」とお考えかもしれません。確かにそれは技術的には正しいのですが、私の経験では、そのような基板は価値よりも問題の方が大きいものです。多くのIoT製品（特にウェアラブル）は持ち運びを前提としているため、これらの基板は簡単に破損します。それだけでなく、そのような基板は収めるのに平坦な空間を必要とします。もっとよい答えがここにあります。IoTデバイスの全ての設計者もそう思っているようです。フレキシブルPCBがIoTの空間に欠かせないものになり、以前とは違って非常に重視されるようになりました。ポリイミド層で作られたフレキシブルPCBは、リジッド回路基板と同じ仕様に対応できます。長期信頼性を犠牲にしなくとも幅広い用途に応用できるため、 IoTアプリケーションで成功を収めています。さらに重要なことは、本質的に柔軟性が高いため、多くのIoT製品の小さくて特殊な形状にも簡単に収められることです。少なくないプロジェクトで、湾曲したフェースプレートとベースの背後の空間を利用できたことがあります。かさばるコネクタとリボンケーブルも、それほど使う必要はありませんでした。1つの共通設計を、さまざまなフォームファクターの複数のIoT製品に収めることもできます（私の上司はそのような設計が好みでした）。フレキシブルPCBとIoTはきわめて相性のよい組み合わせです。最近まで、フレキシブルPCBの役割は大きくありませんでした。写真は一般的なアプリケーションであるハードディスクドライブのモーターからメインボードへの接続です。大小の非常に多くの企業がIoT市場の獲得を目指しているため、近い将来、多くの設計者がIoTプロジェクトに取り組んでいることでしょう。もちろん、私のように懐疑的な設計者なら、フレキシブルPCBを設計するのは不安かもしれません。IoTプロジェクトに関連する既存の課題を考慮すると、物事をより複雑にする必要はないとお思いのことでしょう。しかし、まさに「鶏と卵の問題」のように、IoT市場の拡大がフレキシブルPCBの性能を向上させ、同時にフレキシブルPCBがIoT市場を拡大しました。約8年前、あるベンダーに会った際、フレキシブルPCBのプロトタイプを見たことを覚えています。明らかに非常にシンプルでした。今日では、SMT、マイクロビア、多層基板、BGA

最適なAltium PCB設計ソフトウェアはどれか 1 min Blog 当社のCMOであるTed Pawelaは最近Adafruitで関係者とライブインタビューを行いました。インターネットを介した視聴者からの質問の1つは次のようなものでした。 Autodesk Eagle^® が最近サブスクリプションのみのモデルに移行したことと、Altiumが切替割引プロモーションを行っていることは皆が知っていることです。EagleユーザーがAltium製品を確認するべきなのは何故でしょうか。当社は、このAltiumで提供しているプロ仕様のPCB設計に対する我々のモチベーションが何であるかを明確に示すことについて、適切に行って来なかったのではと考えています。まず、申し上げたいのはAutodeskのライセンスモデル変更は、当社のCircuitStudioの戦略に対して、現実的な影響を与えなかったと言うことです。しかし、その発表後、関心の高まりを目の当たりにし、人々が行動を起こすことを検討しやすくなっていると感じました。結局は、ビジネスセンスの良さだと思います。ネット上のコミュニティにおける全ての活動にも関わらず、実際には何も起きていません。ただし、この関心の高まりによって、CircuitStudioに対する当社の期待について一定の検証が行われたことは事実で、これからそれについて皆さんにご説明したいと思います。オプションの欠如 CircuitStudioのリリースに先立って、PCB設計ツールを見渡すと、市場の入門レベルから上級レベルの間には非常に目立つ穴が見つかります。長い年月、AutodeskのEagleが市場の入門レベルで優位に立ってきました。さらに、ULP（スクリプト、効率性）による強化によって、Eagleは極めて有用性があり、料金も、最大1600ドルとなっているものの、把握している限り大抵は最大900ドル以内と、非常に手頃になりました。900ドルという価格について考えると、実際にはプロ仕様のワークフロー、広範囲への適用、およびユーザの知識プールがある、真にプロ仕様のPCB設計ツールは、Cadence、Mentor、Graphics、またはAltiumが提供している6000ドル以上のもの以外にはありませんでした。では、たとえば出力業者や製品設計会社をEagleで始めたとすると、価値を考慮した場合に、どちらが良い選択となり、希望や夢を実現してくれるでしょうか。従業員を複数名追加して、有名ブランドのクライアントを引き受けて自社の製品を市場に適用させ、成長の次の段階に行こうとしています。これを効果的に行うには、新しい投資を行うことが必要ですが、ワークフローを完全に改革して、新しいユーザー環境について学び、すべてのライブラリ情報などを移植する必要があります。この飛躍は多くのユーザにとっては大きすぎ、Eagleを使用した従来の方法に留まりました。彼らには自分たちのULPコレクションがあり、欠点を理解して解決策を開発し、制約への対処方法を知っている従業員もいました。 CircuitMakerおよびCircuitStudioなどの製品を使用して、この隙間を埋める本当の機会が実現します。当社はCircuitMakerを使用して、無料の製品にアクセスする機会を提供します。そうです。クラウドストレージのみですが、施設はコラボレーションと共有を意識した、オープンなハードウェアマーケットに焦点を当てた、プロ仕様の設計ツールを提供します。現在、CircuitMakerコミュニティでコラボレーションするユーザは13万人以上です。この共有哲学の良い例の1つがライブラリシステムです。ライブラリコンポーネントを作成すると、そのコンポーネントは即時にコミュニティの一部となります。別の誰かが既にコンポーネントを作っているため、ほとんどのユーザはたくさんのコンポーネントを作る必要がないという状況にあります。もちろん、これは設計の仕事で生計を立てている設計者の助けとはなりません。これについて当社は、CircuitStudioを提供しています。プロ仕様設計ツールの入り口価格がわずか995ドルで（Autodeskの発表によると495ドルのプロモーション中）、有名なAltium Designerワークフローと統一された設計のパラダイムに基づく製品を使用して、プロ仕様のPCB設計の世界に入ることができます。CircuitStudioにより、標準的なリボン原理に基づく、より合理的なユーザーインターフェイスも提供されます。申し上げたいことは、ULPスクリプトなどを使用して苦戦することなく、新しい物語で設計をすることができるということです。Altium Designerをマーケットで最も急成長を遂げたPCB設計ツールにした、すべての同じプロ仕様の対話式ルーティング、統一されたライブラリ、およびバッチのドキュメンテーション出力にアクセスすることにより、設計に集中することができます。ここに、新しいAltium Designerライセンスが毎時間、毎日アクティベートされている理由があります。設計者は現在、真にプロ仕様のオプションを非常に手頃な価格で手にしています。

湿気管理のためのPCB設計および製造のベストプラクティス 1 min Thought Leadership 以前、私が持っていた屋外センサーシステムのカスタムPCBは、毎日夜明けに2時間、データの記録を停止したものでした。これは、基板がその日動作する前に「美容のための十分な睡眠」を必要としたためではありません。実際には、センサーボックスに朝露がたまり、基板を誤動作させていたのです。もちろん、現場に配置した際、私たちのPCBが湿気にさらされるとは思い付きませんでした。これはよい状況ではないように思われますが、回路がショートせず、一旦乾燥するとシステムが正常動作に戻ったのは幸運でした。このように幸運なことはまれですが、このことで湿気が、PCBの誤動作の非常に一般的な原因であることが分かりました。結露が誤動作を引き起こす恐れがあることが分かれば、以下の複数の方法でPCBを保護できます。基板を乾燥状態に保つ - プラスチックケースに入れます。 PCBを筐体に収納する湿気管理のもっとも単純な解決策はPCBを箱の中に入れることです。筐体は、PCB設計に対する変化を最小限に抑え、しかも比較的安価です。試作用には、シリコーンで密封した食品保存用容器でもよいかもしれません（プロによるアドバイス: きれいな食品保存用密封容器のみ。ポテトチップスと電子部品は一緒にしないこと）。ほとんどあらゆるサイズの、各種密封方式の既製の箱またはケースを購入できます。さらに進んで、自分でケースを設計する場合、側壁に結露しても水滴がPCBから離れて流れるように丸みを帯びた側面を使うことを考慮します。部品に触れないで溝内に収まるように十分な余裕をもって基板を設計する必要があります。箱内の湿気を吸収するため乾燥剤（靴の箱や食品の袋に入っている「食べられません」と表示されたパックのことです）を入れることもできます。電子回路は結局パッケージに入れる必要があるため、多くの場合、密封容器は簡単な解決策です。しかし、場合によってはそれだけでは不十分です。以下の場合、恐らく追加の保護策をお探しのはずです。 ● 環境条件に起因して厳格な保護が必要とされている。 ● 筐体を定期的に開閉する。 ● 配線やその他のI/Oを考慮して、筐体に穴が開いている。浸水で損傷したPCB。注意しないとこうなる恐れがあります。