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PCB設計者のためのベンチマーキングの実践とプロセス PCB設計者のためのベンチマーキングの実践とプロセス 1 min Blog ベンチマーキングは、業界のリーダーと比較して企業のパフォーマンスを分析する企業全体のプロセスです。企業はこれを使用して、トップ製品のパフォーマンスをよりよく理解し、特定の技術や実践を改善または適応するための計画を立てることができます。ベンチマーキングは、単位当たりのコスト、単位当たりの生産性、単位当たりのサイクルタイムや単位当たりの欠陥など、パフォーマンスを測定するための一連の指標を使用します。これにより、新しいパフォーマンスの指標が生まれ、他者と比較されます。 ベンチマーキングのサブセットには「ティアダウン」が含まれます。多くの大学といくつかの企業が利益のためにこれを行っています。最も知られているのはPortelligent[1]です。David CareyはPortelligentの社長です(www.teardown.com)。テキサス州オースティンに拠点を置くこの会社は、ワイヤレス、モバイル、個人用エレクトロニクスに関するティアダウンレポートおよび関連業界研究を提供し、EETimes誌にティアダウン記事を執筆しています。図1に例が示されています。 ヒューレット・パッカードでは、ベンチマーキングは非常に重要な活動でした。すべての製品ラインが競合他社の製品に対してベンチマーキングを実施していました。計測器にとっては、複雑なコンピュータシステムよりもはるかに簡単でしたが、すべてのケースで詳細なプロセスは同じでした： ナレーション付きビデオ、高解像度カメラ、X線、顕微鏡によるすべてのベンチマーキング活動の文書化 業界標準を使用して、ベンチマーク広告のパフォーマンスを確認します。最大または最小のパフォーマンス指標を発見します 物理パラメータのベンチマーク：サイズ、エネルギー使用量、発熱量など。 電気パラメータのベンチマーク：電源、PCBの数、特殊な電気デバイスなど。 製品の分解をベンチマークし、D&B DFM/A指標を計算します 各PCBアセンブリをベンチマーク：はんだの種類、適合コーティング、ヒートシンク、部品数、異なる部品タイプ、ICテスト 各プリント基板をベンチマーク：サイズ、層、設計ルール、配線効率、特別機能-分散容量 各PCBからのカスタム集積回路をベンチマーク：シリコンタイプ、ゲート数、設計ルールなど。 すべてのベンチマーク指標、写真、ビデオ、および分析を、各HP組織からの多巻のレポートに収集します HPはベンチマークについて非常に謙虚でした。常により良いアイデア、または卓越したパフォーマンスを探し、学んだことを実践に移していました。ほとんどの場合、HPは他の競合他社のパフォーマンスを上回りましたが、競合他社がどれだけ近づいているかを知りたがっていました。 図1. Portelligent[1]によって実施された「飲み込み可能なリモートカメラ」のティアダウンベンチマーキング。 ベンチマーキングプロセス 作業定義は、「優れたパフォーマンスにつながる業界のベストプラクティスを探求すること」と言えます。ベンチマーキングは、企業のパフォーマンスとそれが世界で最も優れているものとどのように比較されるかを理解することに基づいて、構造的な方法で運営を変更し、優れたパフォーマンスを達成することを目指すプロセスです。成功には基本となるベンチマーキングの哲学的ステップは以下の通りです。 自社の運営を知る 記事を読む
標準的なPCBの厚さとレイヤースタック 標準的なPCBの厚さとレイヤースタック 1 min Blog 1990年代のシットコムが大好きだと白状します。もしジェリー・サインフェルドがPCBデザイナーだったら、「1.57 mmの基板厚さって何のこと？」と聞くかもしれませんね。実に妥当な質問ですし、PCB設計やその他のエンジニアリングの分野でなぜ特定の標準値（例えば、 RFシステムの50オームのインピーダンスなど）が使われるのか不思議に思うこともあります。 これらやその他の設計値がPCB設計で標準化された良い理由がありますが、それらが業界標準で明確に定義されているわけではありません。PCBの厚さに関しては、その理由は主に歴史的なものですが、すぐに見ていきます。しかし、標準の基板厚さ1.57 mmだけがアクセスできる厚さではありませんが、ほとんどのメーカーはこの値を収容するように製造能力を中心にしています。もし 1.57 mm基板厚さの歴史 Lee Ritcheyは、事実上の標準である1.57 mm基板厚さの歴史を うまくまとめています。Leeが回路基板の厚さの値について述べているすべてを繰り返すことなく、この数字が業界内で事実上の標準になった理由を簡単に要約します。 電子デバイスがトランジスタや集積回路へと移行していた時代、基板は合板の作業台でブレッドボーディングによって組み立てられていました。その際、合板の表層をバケライトと呼ばれる材料に置き換えていました。合板に詳しい方なら、合板の一枚の厚みが1/16インチ、つまり1.57mmであることをご存じでしょう。この厚みは、基板間の接続が必要になった際に何らかの標準となり、新しい材料に適応されていきました。初期の基板間接続には、エッジコネクタを使用したラックユニットが用いられ、これらのエッジコネクタはこの標準厚みに合わせる必要がありました。現在では、バケライトの代わりにエッチングやめっきが可能な材料や、 FR4エポキシ積層板を使用しています。 代替のPCB厚み値 今日、一部の製品（例えば、PCIeアドインカード、Mini-PCIeカード、またはSODIMMスティック）やアプリケーションノートの配線ガイドラインでは、1.57 mm（またはあまり一般的ではない値の1.0 mm）が指定されることがあります。しかし、よく考えてみると、製造可能性や、高い 層数や高い銅の重さを収容するため以外に、このPCBの厚さが他のボード厚さの値よりも好ましい理由はないことに気づくでしょう。多くのメーカーは、低層数のこの回路基板の厚さを選択しています。それは、常にそうであり、ほとんどの顧客から一般的に期待されているからです。 1.57 mmの値は、事実上の標準となっているため、任意のメーカーにとって必要な能力の一つですが、多くのメーカーはこの厚さのさまざまな倍数のボードを製造できるように能力を適応させています。一部のメーカーから見つかるかもしれない他のPCBの厚さの値には、2.36 記事を読む
フレキシブル回路の補強オプション フレキシブル回路PCBスティフナーオプション 1 min Blog 柔軟な回路のスタックアップにはPCBスティフナーが含まれることが一般的です。こちらで異なるPCBスティフナーのオプションについて読んでください。 記事を読む
Bolt社の社内技術チームによる迅速な市場進出 Bolt社の社内技術チームによる迅速な市場進出 1 min Newsletters 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 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 最近、Bolt社のVP of Engineering（エンジニアチームのマネジメント責任者）であるTyler Mincey氏と知り合いになる機会に恵まれました。Bolt社はハードウェアとソフトウェアのアクセラレーター企業（スタートアップ企業を支援する組織）で、サンフランシスコとボストンにオフィスがあります。このインタビューでは、Mincey氏とともにエンジニアリングに対する情熱や、Bolt社で達成した素晴らしい業績についてお話します。社内エンジニアリングチームと協同してベンチャーキャピタルを提供するというユニークなモデルにより、ポートフォリオの成長に拍車がかかっています。Bolt社はアルティウムのスタートアッププログラム Launch Padに参加し、アクセラレーター企業や世界中の駆け出しのハードウェアスタートアップ企業にAltium Designerライセンスを提供する支援をしています。 Judy Warner: ご自分のキャリアと、Bolt社について簡単に教えてください。 Tyler Mincey: 私は、大小さまざまな企業で接続製品を開発する、担当領域を横断する技術チームのリーダーを務めてきました。iPodの新製品開発を行うApple社の技術チームのリーダーを務めたり、第一世代のiPhoneの中核チームに席を置いたこともあります。その後、web/モバイルアプリの設計と開発を専門に行うデジタル製品工房Fictive Kinのパートナーとして働きました。Bolt社に勤める前は、オートアフターマーケット向けにドライバー支援テクノロジーを設計するスタートアップ企業であるPearl Automation社の創設チームに加わり、VP of Productを務めました。 Bolt社はソフトウェアと物的製品が交わる企業に投資するベンチャーキャピタル企業です。資金提供のほか、上級の技術者や設計者によって投資先を支援し、製品の開発や製造をサポートします。 私は、工業デザイン、機械工学、電気工学、ファームウェア開発を担当するBolt社のチームを監督しています。 Warner 記事を読む
6層スタックアップ EMC EMC向上のための6層PCBスタックアップの設計 1 min Blog 6層のPCBは、高いネット数と小さいサイズを持つ様々なアプリケーションにとって、経済的で人気のあるスタックアップです。大きなボードは、4層のスタックアップで十分機能することがあり、信号層を犠牲にしてボードの各側間の隔離を確保できます。適切な6層スタックアップを使用すると、異なる層間のEMIを抑制し、高いネット数を持つファインピッチコンポーネントを収容できます。しかし、4層または8層のスタックアップを使用する方が理にかなっている場合もあり、この判断をするためには、ボード内のプレーン層の機能を理解することが役立ちます。 電源、グラウンド、信号プレーンはいくつ必要ですか？ この質問への答えは非常に重要であり、実際にはボードのアプリケーションに大きく依存します。限られたスペースで密度の高いボードをルーティングしているが、すべてが低速またはDCの場合、2つのプレーン層と4つの信号層で十分なことがよくあります。しかし、その場合、創造的なレイアウトとルーティングで層数を4層に減らすことがよくあります。 EMIへの感受性を大幅に減らす必要がある場合、代替のスタックアップを使用し、より多くの電源/グラウンド層と少ない信号層を選択するべきです。これがデジタルボードまたは混合信号ボードである場合、信号を平面層に対して配置し、密接に配置された電源/グラウンド平面ペアを使用することで、EMI問題を引き起こすことなくボード全体に自由にルーティングするための柔軟性を得ることができます。 シールド缶のような不格好な解決策を必要とせずに、ボードの周りにさらにグラウンドを追加することも、大きな遮蔽効果をもたらすことができます。 デジタル信号とアナログ信号を混合する場合、高周波と低周波の信号を混合する場合、またはこれらのすべての組み合わせの場合でも、6層PCBスタックアップの創造的な使用が可能です。ある時点で、より大きなボードやスタック内の層を増やす（またはその両方！）必要があるかもしれません。6層PCBスタックアップのための多くの信号/平面層の組み合わせがありますが、以下にいくつかの一般的なものを示します。 6層PCBスタックアップの例 これを念頭に置いて、いくつかの6層PCBスタックアップの例を見てみましょう： 信号+電源/グランド/2信号層/グランド/信号+電源 この6層PCBスタックアップの例は、内部層の低速トレースを外層のトレースから遮蔽する人気のあるエントリーレベルのオプションです。また、固体平面への密接な結合もあります。信号は、直交している限り、低周波数/遅い切り替え速度で、または内部層を通してルーティングできます。私は、互いおよび内層の低速/周波数トレースからそれらを遮蔽するために、高速デジタルおよび/またはアナログ信号を外層にルーティングするでしょう。以下に例を示します。 これについては、アナログとデジタルを内層で混在させないでください。ただし、ボードの異なる領域にそれらを分離できる場合を除きます。しかし、デジタルとアナログのセクション間に分離が必要なその種の状況では、内部平面を持つ4層スタックアップで何とかなるかもしれませんし、創造的なレイアウト/ルーティングを行うか、または4層で好まれるSIG+PWR/GND/GND/SIG+PWRの配置を使用できます（ ガイドラインについてはこちらを参照）。 このタイプのスタックアップでは、 レイヤー2を電源プレーンレイヤーにしないでください、また、L3+L4で平行にブロードサイド結合ペアを試みないでください。代わりに、信号レイヤー上でPWRをルーティングします。これに伴う主な問題は、電源とグラウンドプレーンレイヤー間の インタープレーン容量の欠如と、L1からL5への高インダクタンスのリターンパスです。これらのプレーンレイヤーが分離されているため、L1上の信号の予測不可能なリターンパスを補償するために、より多くのデキャップとグラウンドリターンビアが必要になります。この理由から、これらのボードは、正確なリターンパスの予測と追跡を必要としない電力またはDCシステムでのみ使用すべきでしょう。 信号/GND/PWR/GND/信号/GND この6層PCBスタックアップの例は、高速信号に多くのデカップリングを提供する必要があるが、信号用に3層分の密度が必要でない基板にとって良い非対称スタックアップです。一つの例は、高速（L1）と低速（L5）の信号の混在で、これらは互いに隔離され、密接に配置されたPWR+GNDプレーンペアが 高速電力整合性をサポートするための高いデカップリングを提供します。内部信号層は、2つのグラウンドプレーンの間に封入されるため、表面信号層から遮蔽されます。また、固体導体が効果的な遮蔽を提供するため、内部信号層がEMIの干渉を受けるのを抑制するのにも役立ちます。電源とグラウンドプレーンは、高速デジタルデバイスのための効果的なデカップリングを提供するために、おそらく密接に配置されるでしょう。 このスタックアップの主な問題点は、下層のグラウンドを切り取って部品を配置するスペースを作らない限り、上層にのみ簡単に部品を配置できることです。つまり、基本的には片面基板を構築していることになります。これは製造にとって高価な提案であり、内部信号層へのビアを配置するために多くのドリリングが必要になります。これは、4層または8層のPCBスタックアップの利点を強調しています。8層スタックアップでは、内部層に隣接する電源/グラウンドの同様の配置を作成しながら、内部ルーティングや下層の部品/ルーティングも収容できます。 信号/グラウンド/電源/信号/グラウンド/信号 記事を読む
IPCが高性能製品のマイクロビア信頼性に関して警告 IPCが高性能製品のマイクロビア信頼性に関して警告 1 min Engineering News 皆さんが、2019年3月6日にIPCから発表された、高プロファイルHDIボードの現場および潜在的な故障に関する警告のプレスリリースをすでに読まれたことを願っています。もし読まれていない場合、完全なプレスリリースは I-Connect 007で入手可能です。[1] 皆さんが目にされたかもしれないのは、IPCがこれから出るIPC-6012E、 リジッドプリントボードの資格認定と性能仕様に含まれる警告文です： 「過去数年間にわたり、製造後のマイクロビア故障の例が多数ありました。通常、これらの故障はリフロー中に発生しますが、室温では検出不可能（潜在的）であることが多いです。組み立てプロセスが進むにつれて、故障が現れると、それがより高価になります。製品がサービスに投入された後にまで検出されない場合、それははるかに大きなコストリスクとなり、さらに重要なことに、安全リスクをもたらす可能性があります。」 パニックにならないでください！ この警告の背景を説明させてください。 ここ数年、いくつかのOEMは、最善の利用可能な受入検査およびテスト方法論でスクリーニングされたにもかかわらず、彼らの高度なHDI多層基板で潜在的な欠陥を経験しました。この欠陥は、以下で観察された故障を引き起こしました： リフロー後のインサーキットテスト 「ボックスレベル」組み立て環境のストレススクリーニング（ESS）中 保管から取り出された時 サービス中（エンドカスタマーが使用中の製品） これらのOEMによる多大な努力と調査、およびD-32熱ストレステスト方法諮問委員会との調整を経て、IPCは新しい熱ストレステスト方法（IPC-TM-650、方法2.6.27A）と熱衝撃テスト方法（IPC-TM-650、方法2.6.7.2）を発行しました。方法2.6.27では、テスト車両またはクーポンを通常のはんだペーストリフロープロファイルに従ってピーク温度230度Cまたは260度Cに達するようにし、4線式抵抗測定ユニットに接続した状態で6回の完全なリフロープロファイルを実施し、抵抗の増加が5％を超えないようにします。テストクーポン内のデイジーチェーンは、実際の回路で使用される特徴で構成する必要があります。 これにより、これらのOEMは潜在的なマイクロビアの故障を検出し、可能な欠陥の逃避から自身を守ることができました。しかし、この潜在的なHDI故障の根本原因を見つけることは困難でした。そこで、2018年初頭にIPCは、Michael Caranoの監督のもと、業界の専門家からなる選抜グループを組織し、この状況を調査することにしました。2018年後半には、このグループはIPC V-TSL-MVIA 微小ビア故障技術ソリューション小委員会と名付けられました。私はこのグループの創設メンバーです。しかし、強調しておきたいのは、 過去1年間、私たちは会合を重ね、テストデータ、断面観察、実験結果を検討しました。これが私たちが知っていることです： 欠陥は、マイクロビアとその下の銅層またはその下の別のマイクロビアとの間の金属界面での亀裂として現れます。（図1を参照） 記事を読む
過去と未来の技術、プリントエレクトロニクス プリントエレクトロニクス：過去と未来の技術 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 機構設計者（メカエンジニア） PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 機構設計者（メカエンジニア） 機構設計者（メカエンジニア） プリントエレクトロニクス（PE）は、新しく急速に成長している相互接続ビジネスです。その起源は、家電製品用のプリントフレキシブルキーボードや、派手な雑誌や文献での技術の拡大にあります。PEの皮肉な点は、この技術が恐らく第二次世界大戦中に最初に使用され、すべてのプリント回路がその起源をPEに負っていることです。 アプリケーション PEについて最もエキサイティングなことは、それが開く新しいアプリケーションと市場の全てです。図1には、現在PE開発者によって追求されている市場のうちの10つが示されています。これらの市場の大多数において、アプリケーションは短命であり、実際のPE基板は使い捨て可能です。フレキシブルキーボード、プリントグルコースセンサー、プリントRFIDタグなど、いくつかのアプリケーションは既に確立されています。一方で、プリントバッテリーと電気泳動電解質で動く化粧品用しわクリームマスクなど、このリストにさえ載っていないものもあります。 材料 材料はPE開発者にとって依然として主要な課題です。多くのPEアプリケーションがコストに敏感であるため、現在の銀の導電性インクやポリイミドフィルムの絶縁体は、そのアプリケーションにとって高すぎます。現在の絶縁体候補は表1に、導体は表2に示されています。 研究では、基板としてのナノテクノロジーがガラス、プラスチック化紙、PET、導体としては銅、グラファイト/グラフェン、カーボンナノチューブ（CNT）を支持しているようです。 表2: 印刷エレクトロニクスに適した導電材料とインク 製造プロセス 印刷エレクトロニクスは、雑誌のような低コスト印刷を想起させます。その技術は、私たちの最も古く、最も自動化された技術の一つです。しかし、図2に示されている他の印刷技術もあります。 インクの印刷方法は、その解像度（マイクロン単位）と秒速平方メートルでのスループットの機能として特徴づけられます。 印刷に関するより詳細な表は表3に示されています。それは速度、解像度、フィルムの厚さ（マイクロン単位）、および使用できるインクの粘度をリストしています。 設計ツール Altium Designer® 19にアップグレードした場合、プリントエレクトロニクスの設計が可能であることに気付いたかもしれません。これは幸運なことです。なぜなら、多くのアイデアや革新的な電子機器がプリントエレクトロニクスの基板の形を取る可能性があるからです。3Dプリンティングは現在、銀ペーストや様々な絶縁体、抵抗性および容量性インクを使用してプリントエレクトロニクスを作成することができます。近い将来、半導体（P型およびN型）インクやOLEDペーストも利用可能になるでしょう。技術がより一般的になるにつれて、他の特殊インクや紙に似た改良された基板も開発されるでしょう。 プリントエレクトロニクスに関する包括的で詳細な説明については、Joseph Fjelstadの電子書籍「Flexible Circuit Technology-Fourth 記事を読む