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PCBのはんだ付けの種類 PCBのはんだ付けの種類とアセンブリプロセス 1 min Blog 製造技術者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 PCB設計者 PCB設計者 アセンブリでは複数のPCBのはんだ付けが使用されます。はんだ付けの種類と、それを適用するためのプロセスについて詳しく学びましょう。 記事を読む
電子部品の湿度感受性 電子部品の湿度感受性レベル 1 min Blog 電子部品を構成するために使用されるさまざまな材料は、時間が経つにつれて空気中の湿気を吸収することがあります。これは、部品が短期間で急激な高温にさらされるリフローはんだ付けが導入された際に初めて問題となりました。これは、リフロー工程中のピーク温度が高くなる鉛フリーはんだへの切り替えによってさらに悪化しました。湿気感受性の問題が増加した他の要因には、より高価な密閉型材料に比べて劣る特性を持つ安価で薄い材料、例えばプラスチックなどがあります。 湿気が蒸発し、部品に損傷を与えることがあります。これは、部品パッケージを弱める微細な亀裂、部品の一部が分離する完全な亀裂、またはダイパッドとその樹脂カバーの間の表面剥離の形であるかもしれません。 損傷のタイプに関わらず、結果としてその部品は交換する必要があります。 湿気の蒸発によって引き起こされる損傷は、すぐには明らかにならず、デバイスが組み立てられてテストされた後にのみ現れる可能性があるという課題があります。それは、デバイスが正しく動作しているように見えるほど小さなものかもしれませんが、その後のサービス中に早期に故障する可能性があります。通常、パッケージが最も薄い部分で亀裂が発生し、表面実装部品の場合、通常はPCBに近い裏側で、したがって視界から外れています。同様に、マイクロクラッキングも、部品の表面の見える部分にない限り、視覚的には明らかではありません。 主な問題は、マイクロコントローラーや他の複雑なデバイスでの湿気の蒸発による損傷です。ダイからの繊細な金属線と表面実装パッドは通常、プラスチックで封入されています。このパッケージングの亀裂は、ワイヤーを断線させる可能性があり、それは MCUが動作するまで検出されないでしょう、それが電源ピンでない限り。 この問題はどれほど一般的ですか？ この問題が発生する可能性は、使用される包装材料の種類と、部品が湿気にさらされる時間の長さによります。これは主に、部品がどのくらいの期間保管されるか、どのように保護されるか、そしてどのような環境条件下で保管されるかによります。部品が保管を離れ、保護包装から取り出されると、これはそのフロアライフによります。これは、部品が周囲の環境条件にさらされる時間の長さと、それらの条件が何であるかです。 部品に湿気が浸透する速度は、その湿度と温度に依存します。温度が高いほど、環境中の湿気が包装材料に浸透する速度は速くなります。この吸収は、材料内の湿気濃度が環境の湿気濃度と一致するまで続きます。相対湿度が高いほど、吸収される湿気の量は多くなります。 部品の製造中の露出時間と、リフローはんだ付けの準備が整ったPCBに組み込まれた後の期間は、保管時間と保管を離れてPCBに取り付けられるまでの時間と比較して無視できます。重要な環境要因は、湿度、温度、そしてこの時間の長さです。 湿気に敏感な包装材料の使用には、集積回路やセンサーなどの封入コンポーネントが含まれ、コネクターやPCBにも及びます。デバイス内の各アイテムのデータシートを確認することによってのみ、 どの部品が湿気に敏感か 保管寿命 湿気に敏感なコンポーネントは、通常、乾燥剤ジェルと不活性環境を備えた密封された保護包装で出荷されるべきです。包装には、コンポーネントを保管できる最大の期間が示されており、通常は数年です。特に湿気に敏感な部品は、通常、部品の健康状態を視覚的に示すために、包装に湿度指標が含まれて出荷されます。保護包装が損なわれず、保管施設の環境条件が仕様内にある限り、これは他のコンポーネントタイプを扱うのと変わりません。 湿気感受性レベル 標準化された湿度感受性レベル（MSL）は、どの部品が湿気に敏感かを識別するために定義されています。これらのレベルは、部品が湿気の影響を受ける前に、周囲の室温と湿度レベルにどの程度さらされることができるかを決定します。ここで、周囲とは30 oC以下、相対湿度60%以下を指しますが、無制限のMSL 1については、30 oC以下、相対湿度85%以下と定義されています。 MSL 記事を読む
PCBリファレンスデザイン使用のベストプラクティス PCBリファレンスデザイン使用のベストプラクティス 1 min Blog リファレンスデザインは新システムの構築を始める際には役立ちますが、PCBに使用する場合は、次の落とし穴に注意してください。 記事を読む
緯度の解剖学 パートワン：線形システムの進化の結果としてのパルス幅変調（PWM） 緯度の解剖学 パートワン：線形システムの進化の結果としてのパルス幅変調（PWM） 1 min Blog 素晴らしいアイデアと賢い解決策 技術の世界には、最終的な目標と中間目標の両方を達成するためのさまざまな技術があります。一部の技術は非常に成功しており、高い効率で一般的に使用されています。電子工学も例外ではありません。素晴らしいアイデアと独創的な解決策は、他の工学分野よりもおそらくこの分野で見つかり、適用されています。最大の例は、パルス幅変調（PWM）信号（エネルギー）の使用であり、これは現代の電子デバイスにおいて、自動操縦装置、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、LEDスポットライト、さらには電子玩具に至るまで、どれにでも適用され、次の問題を効果的かつ経済的に解決するのに役立ちます： 電子デバイスの個々の回路、ノード、およびユニットの電源供給のための電圧または電流の変換（回路の供給電圧の安定化、LEDベースの照明装置の電流の安定化） オーディオ信号のパワーレンジの高効率な増幅（効率が100%に近いクラスDのオーディオパワーアンプ） 油圧または空気圧バルブのようなアクチュエータの制御（翼の空力面、航空機とロケットの舵、自動車の自動変速機、内燃機関とタービンの制御ユニット、最も広い意味での産業自動化の駆動） デジタルコードを特定の比例する電圧または電流値に変換すること（多くのDACへの代替） 作動装置の位置に関する情報（例えば、UAVとロボットのステアリングギアの制御）の伝達 この事実は、PWMを実際の応用で徹底的に研究し、レビューするためのリストのトップに置く。 PWMを効果的に適用するためには、過去にエンジニアが直面した工学的困難と、その後結合された効果的な完全なPWM電力ソリューションに至る考えやアイデアを理解することが必要である。 工学的困難 例として、安定化された供給電圧5Vで、電流2Aを消費するデバイスがあります。出力電圧が10Vから36Vの電源を持っています。この電源を使ってデバイスをどのように動かすことができるでしょうか？最初の考えは、5Vを超える余分な入力電圧を「消散」させるために線形レギュレータを使用することです。したがって、デバイス用の線形電圧レギュレータを作成し、Altium Designer - Mixed Simulation*を使用してその特性を分析しましょう。 特別な特性を持つコンポーネントを探す問題を解消するために、Altium Designerに統合されている標準ライブラリSimulation Generic Componentsの電子コンポーネントを使用して回路図を作成します。 新しいプロジェクトで、オペアンプに基づいた「線形レギュレータ」の回路図を作成します。 記事を読む
Altium Designerにおける電源設計 Altium Designerにおける電源回路図設計 1 min Blog 電子ラボ用のベンチ電源を設計しているのか、IoT製品用の組み込み電源を設計する必要があるのかにかかわらず、世界クラスのPCB設計ツールが必要になります。Altiumは、電源のフロアプランを助け、強力な回路設計およびシミュレーション機能を備えた詳細な回路図を作成するお手伝いをします。Altium Designerの回路設計機能を使用すると、新しい電源設計を作成しシミュレートすることができます。また、コンポーネントの調達と新しい電源の製造準備に必要な機能も備えています。他のPCB設計プラットフォームでは、これほど多くの機能を成功に導くために提供しているものはありません。 ALTIUM DESIGNER 回路設計機能を強力なPCBエディタおよび電源設計のためのシミュレーション機能と統合したプロフェッショナルなPCB設計ソフトウェアプラットフォーム。 すべての回路基板には電源が必要です。低レベル信号を扱う場合、電源設計戦略には集積回路を使用することができますが、高出力設計には、必要な電力出力と調整を提供するために、個別のコンポーネントが必要です。複数のコンバータとLDOを使用したシンプルなレギュレータを作成する場合でも、高電流出力の設計を行う場合でも、電源回路を作成するためには強力な回路図エディタが必要です。Altium Designerの設計ツールを使用して新しいボードのためにどのように電源設計を行うか、包括的な電源設計ガイドをご覧ください。 電源設計の計画 電源および調整戦略にはいくつかの段階があり、新しい設計を計画する際には入力電源を考慮する必要があります。AC-AC変換は非常にシンプルで、ステップアップまたはステップダウンの調整のみが関与し、効率を高めるために電力補正係数回路が可能性として含まれます。AC-DC変換の電源を計画している場合、電源設計は以下のブロック図のようになります。 AC-DC電源設計のブロック図。 AC入力をDCに変換したら、典型的なDC-DC変換および調整戦略に従って、所望の電流で安定したDC電圧を出力できます。DC-DC変換には、適切な電源トポロジの実装が必要です。最も一般的なトポロジは、バック、ブースト、およびバックブースト変換ですが、関連する電源トポロジを使用してDC-DC変換および調整を行うことができます。以下に示されているフローチャートは、安定したDC電力をコンポーネントに供給するために、調整されていないDC電源と共に使用されることも注意してください。 DC-DC電源設計ブロック図。 レギュレータの各段階は、各機能を提供する離散コンポーネントおよび/または集積回路から構築する必要があります。パッシブと電力レギュレータICから電源を作成することも、離散コンポーネントを使用することもできます。異なる段階を隔離して、高電圧が出力ポートに到達するのを防ぐことができ、これは重要な安全上の危険を排除します。電力変換および調整戦略を決定したら、コンポーネントを選択し、回路図を作成する必要があります。 新しい電源のための回路図設計 上記の変換および調整ステージはよく知られており、多数のメーカーから参照設計として入手可能です。AltiumのPCBデザインブログでは、さまざまなレギュレーターとコンバーターの設計例も多数見つけることができます。Altium Designerの回路図エディタを使用すると、Manufacturer Part search panelでボードに必要なコンポーネントを見つけることができます。これらのコンポーネントには、検証済みの回路図シンボル、PCBフットプリント、3Dモデルが含まれており、更新された数量と価格の情報もあります。 新しいスイッチングレギュレーターを構築するときは、最高の回路図エディタを使用して新しいデバイスのすべての側面を設計およびシミュレートする必要があります。 記事を読む
プリント回路設計のための熱シミュレーションおよび解析ソフトウェア TRANSLATE:

設計ワークフローでのPCB熱シミュレーションおよび解析ソフトウェアの使用 1 min Blog Altium Designer と Altium 365 で、PCB の熱解析ワークフローを効率化しましょう。 記事を読む
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