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PCBにおける銅のラップメッキ PCBにおける銅のラップめっき 1 min Blog 新しい電子機器を購入して、1週間後に故障してしまうことは誰も望んでいません。私は同じフラットスクリーンモニターを5年以上使っていますが、これまでに所有した電子機器の中で最も頑丈なものです。信頼性の高い設計が好きなら、デバイスの寿命を向上させることを目的とした業界標準に注目していることでしょう。 PCBのビアメッキは、衝撃や熱サイクルに耐えられるほど信頼性が高くなければなりません。ここでメッキプロセスが重要となり、新しいIPC 6012Eのメッキ要件は、ビア・イン・パッド構造の信頼性を向上させるために設計されたメッキ技術を指定しています。 銅ラップメッキ構造 ビア・イン・パッド構造には、ビア穴を銅メッキして、多層PCBの層間で信号をルーティングする必要があります。このメッキは、ビア・イン・パッド構造内の他のパッドや、小さな環状リングを使用してトレースに直接接続します。これらの構造は不可欠ですが、繰り返しの熱サイクル下での信頼性の問題があることが知られています。 IPC 6012E基準は最近、ビア・イン・パッド構造に銅ラップめっきの要件を追加しました。充填された銅めっきはビア穴の端を回り込み、ビアパッドを取り囲む環状リングにまで延びるべきです。この要件はビアめっきの信頼性を向上させ、クラックや表面特徴とめっきされたビア穴との分離による故障の可能性を減少させる可能性があります。 充填された銅ラップ構造は2つのバリエーションがあります。まず、ビアの内側に連続した銅膜が適用され、その後ビアの両端の上層と下層を覆い越えます。この銅ラップめっきはビアパッドとビアに繋がるトレースを形成し、連続した銅構造を作り出します。 または、ビアはビアの両端を囲む独自のパッドを持つことができます。この別のパッド層はトレースやグラウンドプレーンに接続します。ビアを充填する銅めっきはこの外部パッドの上を覆い越え、充填めっきとビアパッドの間にバットジョイントを形成します。充填めっきとビアパッドの間にはある程度の結合が発生しますが、二つは融合せず、単一の連続した構造を形成しません。 PCBでのビア穴のドリリング 熱サイクル下での信頼性 PCBが時間とともに熱サイクルを繰り返すと、体積膨張が銅のラップメッキ、ビア充填材、およびラミネート界面に圧縮または引張応力を生じさせます。応力の量は、基板と環境の間の温度勾配、関与する各材料の熱膨張係数、および基板の層数など、多くの要因に依存します。 基板材料の熱膨張係数が一致しないことは、銅のラップメッキに大きな応力を与える原因となります。これにより、ビアバレル内のメッキが割れてバットジョイントから分離する可能性があります。連続する銅のラップメッキも、ビアの端で直角に割れることがあります。 ビアの内部がバットジョイントから分離した場合、またはラップメッキの端でビアが割れた場合、ビアにオープン回路の故障が発生します。繰り返しの熱サイクル中に曲がると、さらに多くの故障が発生します。基板の最も外側の層に近い位置で終わるビアは、基板がこれらの層でより大きく曲がるため、熱サイクルによる破断の可能性がはるかに高くなります。 これらの構造物での故障の可能性にもかかわらず、銅のラップメッキを使用しないビアよりも、銅のラップメッキを使用した方が依然として信頼性が高いです。この追加の銅のラップ層は、ビア壁内のメッキの構造的完全性を高めるだけでなく、ビアメッキと環状リングとの接触面積を増加させます。 基板上の銅の可視性と安定性は価値があります。 構造的完全性は、ラップメッキの上にボタンメッキを追加することでさらに高めることができます。一部のメーカーは原則としてこれを行います。ボタンメッキも、ラップメッキと同様に、ビアの上部と下部の端を覆います。その後、メッキ抵抗が剥がされ、ビアはエポキシで満たされ、最終的に表面は平滑化され、滑らかな表面が残ります。これは、IPC 6012E基準を満たしながら信頼性を最大化する最良の方法と言えるでしょう。 IPC 6012Eに準拠しためっきは、埋め込みビアが別々のレイヤースタックに分割されている限り、埋め込みビアにも簡単に適用できます。内層スタックは、スルーホールビアの場合と同様に、銅でラップすることができます。これらの内層にあるビアは、スルーホールビアと同じようにめっきすることができます。各分割されたスタックがめっきされた後、最終的なスタックアップはプリプレグを使用して配置することができます。 記事を読む
CADライブラリのためのSTEPモデル：知っておくべきこと Cadライブラリのステップモデルについて知っておくべきこと 1 min Blog CADライブラリのSTEPモデルは、電子設計と機械設計を隔離し続けています。Altium Designerの統合環境がどのようにワークフローを合理化できるかを見てみましょう。 記事を読む
mmからmilへの単位の切り替え、およびその他PCB設計の測定設定 mmからmilへの単位の切り替え、およびその他PCB設計の測定設定 1 min Blog PCBレイアウトは、最終設計を正確に反映する必要があり、指定された単位尺度に従う必要があります。Altium Designer内では、回路が作成されている回路図だけでなく、PCBレイアウトで作業するときに単位を設定する簡単な方法があります。以下の簡略なガイドでは、回路図エディターとPCBエディターでmmからmilに切り替える方法を説明します。ユーザーはこれをライブで行うか (PCBレイアウトで作業しながら)、回路図とPCBの両方の環境設定ダイアログから行うことができます。 設計中に単位を切り替える最速方法 Altium Designerは、mmとmilの2つの単位から選択できます。これらは、ほとんどのコンポーネントデータシートと機械図面、およびPCB製造に使用される ガーバーファイルで使用される標準単位です。設計作業中にユニットを切り替えたい場合にこれを行う最速の方法は、PCBエディターと回路図エディターのどちらを使用しているかによって異なります。 回路図エディターの場合- [表示] --> [単位の切替]メニューオプションで単位を変更します。 PCBエディターの場合には、次の3つのオプションがあります。 キーボードの「Q」を押す キーボードで「V」を押した後に「U」を押す [表示] --> [単位の切替] メニューオプションを使用する PCBエディターの2つのホットキーオプションに加えて、Altium Designerは他の多くのホットキーを使用して膨大な数のタスクを自動化できます。 記事を読む
TVS ダイオード PCB設計ガイドライン：過渡保護のためのTVSダイオードの使用 1 min Blog TVSダイオードは、保護されたコンポーネントからサージを逸らすことで、PCBレイアウトがESDイベントに耐えられるようにするのに役立ちます。 記事を読む
制御インピーダンスルーティングのためのPCB設計ガイドライン PCBルーティング中の制御インピーダンスに関するPCB設計ガイド 1 min Thought Leadership 1831年6月、サー・ジェームズ・クラーク・ロスはカナダ北部のブーシア半島で北磁極を発見しました。しかし、「発見」という言葉が示すように、北磁極が静止しているかのように思われがちですが、実際には北磁極と南磁極は絶えず移動しています。地球の磁場は時間とともに変化し、その変化が起こると、極の位置も移動します。年間55kmの移動速度を考えると、「極急行」という新たな意味が出てくるかもしれません。 しかし、PCB内での信号の伝達を考える際には、一方の極から他方の極への移動にかかる時間、費用、エネルギーを心配する余裕はないかもしれません。トレースのルーティングやトレース幅は重要ですが、回路基板のグラウンドプレーン上のトレースは、差動インピーダンスの追跡を難しくすることがあります。トレースや制御インピーダンスのルーティングにおいて、PCB設計ソフトウェアを最大限に活用する方法を学ぶことが役立ちます。 複雑なインピーダンスの探求 インピーダンスに関して、「極性」という概念は異なるタイプの探求を意味します。複素インピーダンスは、多成分AC回路を扱う上で重要なツールです。これらの回路における電圧や電流を正弦と余弦で表す代わりに、インピーダンスを複素指数またはとして表現できます。インピーダンスは、特定の周波数での単一の複素指数に対する電圧/電流比として機能します。 そこから、個々の回路要素のインピーダンスを純粋または実数の虚数として表現できます。これにより、理想的なインダクタの純粋に虚数のリアクティブインピーダンスは次のようになります： 一方、理想的なキャパシタの純粋に虚数のリアクティブインピーダンスは次のように現れます： 純粋または虚数への移行には、実軸に沿った抵抗を持つ複素平面の使用が必要です。ここで、キャパシタとインダクタのリアクタンス値は虚数となります。虚数のインピーダンスはインピーダンスのリアクティブ成分を提供し、リアクタンスによって発生する位相の変化を評価することを可能にします。 RLおよびRC成分の直列組み合わせでは、ベクトルの成分として成分値を加算できます。複素数として、これらの値は抵抗と同じ単位を持ちます。 複素インピーダンスの極形式 RL回路とRC回路の複素表現の極形式は、電圧と電流の振幅と位相の関係を示す二次元座標系として現れます。平面上の各点は、基準点からの特定の距離と基準方向からの特定の角度にあります。基準点は極として機能し、基準方向における極からの光線は極軸を指します。極からの距離は半径または極座標であり、角度は極角を表します。 極形式では、複素インピーダンスの大きさは電圧振幅と電流振幅の比と等しくなります。複素インピーダンスの位相は、電圧よりも電流の位相シフトと等しくなります。方程式の形では、インピーダンスは次のように現れます： 大きさは電圧差振幅と電流振幅の比を表し、引数Ɵは電圧と電流の位相差を与えます。一方、は虚数単位を表します。複素インピーダンスの極形式を使用すると、インピーダンス量の乗除が簡単になります。 制御インピーダンスPCBルーティングのためのトレースを計画できることが必要です PCBインピーダンスコントロール 複素インピーダンスとその極形式に関する非常に簡潔な議論は、 インピーダンスの計算に伴う数学的な複雑さと、PCB設計におけるインピーダンス制御に遭遇する困難な問題の両方を強調しています。多層の高周波回路は、伝送線として機能する多数のビアと分岐を含んでおり、ソースと負荷の間でエネルギーの反射が発生する可能性があるため、問題はさらに困難になります。回路のタイプや複雑さに関わらず、信号経路に沿った全てのインピーダンスが一致する場合にのみ、最大の信号伝送が発生します。 回路基板の設計に最良の実践を用いることで、トレースが適切に配線され、インピーダンスが適切に一致するようにすることができます。ソースの出力インピーダンス、トレースのインピーダンス、および負荷の入力インピーダンスを一致させるには： コンポーネントのインピーダンスを一致させる トレースの特性（長さ、幅、厚さなど）を測定する 所望のインピーダンスを達成するためにマイクロストリップを使用する 記事を読む
統合環境における制約駆動設計とルール駆動設計 統合環境における制約駆動設計とルール駆動設計 1 min Thought Leadership 競合他社のツールをご利用のユーザー 競合他社のツールをご利用のユーザー 競合他社のツールをご利用のユーザー もし、人生のルールが自動的にチェックされたらどんなに素晴らしいだろうか。私はイタリア料理を作るのが好きだが、料理本とトマトソースの鍋の間を行き来するのは疲れる。キッチンでの唯一の自動ルールチェック機構はオーブンタイマーだ。幸いにも、PCBデザイナーにとっては、制約とルールのチェック機能を含む高品質のソフトウェアパッケージがあり、レイアウトと回路図を自動的にチェックできる。 ルーティング、スペーシング、伝搬遅延、ファンイン/ファンアウト、ビアに関する設計ルールをPCBに設定する能力は、PCB設計ソフトウェアの必須機能となっている。しかし、すべてのPCB設計ソフトウェアが同じように作られているわけではない。異なるプログラムでは設計ルールの定義が異なる方法で表示され、設計ルールは異なるインターフェースで定義され、いくつかの表示は他より直感的である。 PCB設計ソフトウェアは、設計ルールと制約を設定するだけでなく、これらのルールが回路図とレイアウトにどのように表示されるか、特定のアプリケーションに対してルーティング制約と指示をカスタマイズする柔軟性を提供すべきである。統合設計環境で作業するとき、設計ルールはプログラムの一部で定義され、レイアウト全体に適用される。 制約駆動型対ルール駆動型設計 制約ベースの設計とルール駆動型設計は、基本的な原則の下で動作します。定義された設計ルールに対してレイアウトをチェックし、設計者に違反を表示します。しかし、表面を掘り下げると、これらの方法論の間の主な違いは設計環境に関係しています。 制約駆動型設計を使用する一部のPCB設計ソフトウェア会社は、複数のプログラム間で制約定義を受け渡します。これが統合設計環境と呼ばれているにもかかわらず、設計はユーザーインターフェースの下で真に統合されていません。 真に統一された設計環境はこれを克服します。すべての制約定義とチェックが単一の統一インターフェースで行われます。回路図キャプチャプログラムからレイアウトプログラムに制約を送信する代わりに、回路図とレイアウトを一つの屋根の下で真に統合するソフトウェアを使用するのはどうでしょうか？ 言われているように、ルールは破るためにあるものです。すべての設計ルールがすべての状況に適用されるわけではなく、設計ソフトウェアの仕事は、ルールを破ったときに通知することです。デザイナーやエンジニアとして、そのルールがデバイスが適切に機能するために本当に重要かどうかを決定するのはあなた次第です。レイアウト内のルール違反を明確で視覚的な方法で示すグラフィックをカスタマイズできるべきです。誰もルール違反のリストをスクロールして、モデル内の違反要素を手動で探したいとは思いません。 一部の設計ルールは他のルールよりも優先される必要があります。これを念頭に置いて、設計ソフトウェアはどの設計ルールをプロセスで優先するかを定義できるようにするべきです。これにより、優先順位の順にルールが順次チェックされます。このタイプのルールチェックは不必要なルールの衝突を防ぎ、統合設計モデルを使用するソフトウェアパッケージ内でのみ機能します。 Altium Designerのルールエディタ 制約と設計ルール：不足した場合はどうなるのか？ 多層ボード、 HDIアプリケーション、高速設計、および 高周波設計において、ビアのパラメータと隣接する機能とのクリアランスを定義することは非常に重要です。これらの重要な構造に対する設計ルールを定義する際には、設計プロセスの各ステップでルールが設計にどのように影響するかを正確に表示するグラフィカルインターフェースを含めるべきです。 ビアとルーティングパラメータのグラフィカル表現を含まないソフトウェアは、設計者が抽象的な識別子に基づいてすべての設計ルールの意味を記憶することを強いるため、重要なルールを無視したり、誤って他のルールを適用したりする可能性があります。これはまた、新しい設計者が設計ソフトウェアに慣れるまでの時間を増加させます。 PCB設計ソフトウェアが、トレースクリアランスやビア設計のようなものにのみ設計ルールが適用されるという視点を取る場合、重要な機能に関する設計ルールを定義する機会を失います。信号整合性、高速設計、ルーティング指示、およびその他の仕様に関するルールは同様に重要であり、回路基板に同様の容量で影響を与えます。 あなたのソフトウェアにこれらの設計ルールが含まれていない場合、これらの重要な要件を満たしていることを確認する唯一の方法は、シミュレーションを含めるようにプロセスを調整することです。これらの領域の問題を修正することは時間がかかり、設計とシミュレーションの間を行き来する必要があります。設計とシミュレーションのソフトウェアが統合された設計環境に組み込まれていない場合、状況はさらに悪化します。 設計ルールはルーティングだけに関するものではありません 複雑なデバイスに取り組むとき、設計ルールは不可欠です。おそらく、制約エディタ、設計ルールチェック、 記事を読む
altiumで回路図をPCBレイアウトに変換する方法 Altium Designerで回路図からPCBレイアウトを作成する方法 1 min Blog 読者の皆さんにはいつものように、PCB回路図をまとめるという素晴らしい仕事をしていただきました。回路を定義したところで、PCBレイアウトに進む準備が整いました。しかし、今回は少し勝手が違います。通常のレイアウトリソースが利用できないか、最初のレイアウトを自分で作成したいと思うかもしれません。理由が何であれ、PCB設計の基板に関する作業を開始する準備はできていても、Altium DesignerのPCB回路図から作成する方法はご存じでないでしょう。 幸いなことに、Altium Designerの次のステップは非常に簡単です。ここでは、非常に単純なPCB回路図を見て、それを真新しいPCB設計と同期させるために何をする必要があるかを見ていきます。この単純で小さな設計は、おそらく現在取り組んでいる回路図とはまったく異なりますが、回路図から回路基板へのデータ転送の基本的な手順は同じです。PCB回路図からPCBレイアウトを作成することは難しくありません。Altium Designerは、回路図からPCBへのオールインワンの変換装置として機能します。 Altium Designerで回路図をPCBレイアウトに変換する方法 Altium Designerで回路図をPCBレイアウトに変換するプロセスでは、次の3つの簡単な手順に従います。 ステップ 1: 設計の同期を準備 ステップ 2: 回路図エディターを使用して設計データをPCBにインポート ステップ 3: レイヤースタックを定義 ステップ1では、回路図とPCBレイアウトの同期を妨げるような設計ルール違反がないか回路図をチェックします。PCBレイアウトが作成されると、この最初の同期ステップにより、回路図のその後の変更をPCBレイアウトにすぐにインポートできるようになります。ステップ2では、回路図エディターを使用して基板を空のPCBレイアウトにインポートします。現在のプロジェクトで新しいPCBファイルを作成し、回路図エディターを使ってコンポーネントのフットプリントを新しいPCBにインポートする必要があります。ステップ3では、新しいPCBのレイヤースタックを定義します。この3つの手順を完了したら、コンポーネントの配置とコンポーネント間のトレースの配線を開始できます。 Altium 記事を読む