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製造の準備：PCBパネル化ソフトウェア 製造の準備：PCBパネル化ソフトウェア 1 min Blog 製造業に従事している方や新製品を生産する予定がある方にとって、生産性が重要なキーワードです。産業革命以来、人時あたりの製品数を増やすことに焦点が当てられており、PCBも例外ではありません。新製品を市場に出す際、必要以上に注文に費用をかける理由は何でしょうか？ PCB製造プロセスの生産性を向上させる方法の一つは、適切なパネライゼーションスキームを使用することです。適切なPCB設計ソフトウェアを持っていれば、パネライゼーションは比較的簡単なプロセスとなり、ボードごとのコストを削減できます。外部のCADプログラムをパネライゼーションに使用したり、デフォルトの長方形の配置を使用する代わりに、PCB製造に特化した優れたCADパッケージを使用することで、各パネルから最大限の効果を得ることができます。 パネライゼーションによる製造準備 パネライゼーションは、標準サイズの単一パネル上に複数のボードを配列するプロセスです。これは、1枚の大きなPCB基板上にボードのコピーを作成するようなものと考えてください。単一のパネルを組み立ておよび分離機械を通すことは、おおよそ固定費となり、製造業者は通常、パネルごとのPCB価格を見積もります。目標は、工具の制約を満たしながら、単一のパネル上に可能な限り多くのボードを配置することです。 製造、分離、および組み立てのためにパネライズされたボードを準備する方法の一つとして、パネライズされたPCBとPCB自体の両方に フィデューシャルマーカーを配置する必要があります。これらのマーカーはパターン認識マーカーとも呼ばれ、ピックアンドプレース機械がボードの向きを確認し、ボード上の異なる位置間の距離を測定するため、または指定された許容範囲を満たさないボードを拒否するために使用されます。 フィデューシャルマーカーは一般的に、ボードの対角線上の角とパネルの対角線上の角に配置する必要があります。測定のためです。3つ目のフィデューシャルマーカーは、向きを確認するために別の角に配置できます。これにより、ピックアンドプレース機械やその他の組み立て機械がパネルが正しい向きでロードされたかどうかを判断でき、自動組み立て機械はこれらのマーカーを使用して、コンポーネントを正しい位置と向きで取り付けることができます。 標準化された工具装置は、各パネルにサイズ制約を設けることもでき、ボード間の間隔を制約します。パネルの配置を計画したら、分離プロセスを考慮に入れ、ボード間に分離ツールのためのスペースを含める必要があります。ボードに使用される正確な工具処理は、主にその厚さと基板材料に依存します。 非常に薄い基板を扱っていて、大きな機械的ストレスに耐えられない場合、レーザーカッターやCNCマシンのルータービットを使用して、各パネルを簡単に切り出すことができます。パネルが非常に薄くて広い場合、ルータービットは通常、基板の中心付近のストレスを減らすために遅く動作し、実際にはスループットを減少させることがあります。 基板が厚くなったり、基板用の材料が頑丈なものを使用する場合、鋸を使用した手動または自動の切断プロセスでパネルから基板を分離することができます。一般的な方法の一つは、パネル内の各基板の周りにV字型の溝を配置し、ピザカッターに似た鋸を使用して、これらの溝に沿って切断することで基板を分離することです。 基板を分離する方法に関わらず、基板にフィデューシャルマーカーを簡単に配置し、工具用のスペースを提供できるPCB設計ソフトウェアパッケージが必要になります。パネル化の計画を立てる際には、基板がどのように分離され、パネル上で必要なクリアランスがどの程度かを確認するために、製造業者に連絡することが最善です。 ECADソフトウェアでのパネル化 一部のソフトウェアパッケージでは、CAD、パネライゼーション、 製造業者向け納品物、および設計検証ツールを異なるプログラムやモジュールに分けています。これにより、基板を一つのプログラムで設計し、別のプログラムでパネライズし、そして設計プログラムで基準マークや工具仕様を定義する必要があります。時間の無駄とはこのことです... 設計ソフトウェアが 部品表やパネライゼーション機能と別々の場合、プログラム間の切り替えに時間がかかります。設計をプログラム間で移動すると、レイアウトがパネライゼーションソフトウェアにインポートされる際にエラーが発生する可能性があります。さらに悪いことに、パネルを手動で描画する必要がある場合、正しい詳細を含めないとパネルの向きに曖昧さが残ります。 曲がった基板を扱っている場合や、同じパネルに異なる基板を配置したい場合、パネルを手動で描画して最適化するのにさらに時間がかかります。パネライゼーションユーティリティとPCBソフトウェア間でデータをやり取りすると、互換性のエラーが発生しやすくなり、時間の無駄になります。代わりに、これらのツールが組み込まれたPCB設計パッケージが必要です。パネライゼーション設計ツールでは、基板がどのように配置され、製造業者によってどのように分離されるかを指定できるようにする必要があります。 唯一、設計、製造データ生成、シミュレーション、およびサプライチェーン管理ツールを一つのパッケージに統合したPCB設計ソフトウェアは、 Altium Designer 記事を読む
適切なツールがPCBレイアウトの時間見積もりに役立ちます 適切なツールがPCBレイアウトの時間見積もりに役立ちます 1 min Blog PCB設計を計画するために正確に知る必要があるのは、PCBレイアウト時間の見積もりに役立つ適切なツールを持っていることです。 ALTIUM DESIGNER PCB設計ソフトウェアの中で最も正確な結果を提供します。 新しいプリント基板設計を探求する際には、レイアウトを完了するのにどれくらいの時間がかかるかを見積もることが有益です。これにより、生産とテストを適切にスケジュールし、設計のリリースをマーケティングやその他の関連プロジェクトと同期させることができます。PCBレイアウトの完成までの時間を正確に見積もるには、レイアウトの経験、設計要件の理解、およびコンポーネントの密度と利用可能なボードスペースに関する完全なデータが必要です。しかし、最も重要なのは、設計がどれくらいの時間を要するかを予測するのに役立つ設計ツールを必要とすることです。 これを行うには、PCB設計ツールのフルレンジが必要です。レイアウトに取り掛かる前でさえ、回路を作成しシミュレートするのに役立つ回路図ツールがあれば、後での設計のサプライズを最小限に抑えることができます。レイアウトに入ったら、操作が簡単で複数の配置オプションを提供するツールが必要になります。これにより、部品を一貫して配置し、整列させることができます。また、ルーティング時間を簡単に計算し、実行できるように、インテリジェントなトレースルーティング機能も必要です。最後に、予定された時間内に最終製造ファイルを作成できるように、自動化された出力機能が必要です。 始めから終わりまで、すべてをこなせる設計ツールのセットが必要です。良いニュースは、これらの機能をすべて備えた完全なツールスイートを提供するPCB設計システムがあるということです。それがAltium Designerです。 コンポーネント配置 PCBレイアウトツールは、レイアウトの準備を助けるべきです。Altium Designerは、ボードサイズとレイヤースタックアップを完全に制御できるため、開始前に利用可能なボードスペースの量を確認できます。Altium Designerでは、回路図からレイアウトへのパーツのクロスセレクト機能を使って、フロアプランニングが簡単です。 スキーマティックで論理的なグループに部品を簡単にグループ化して、どの部品がどこに必要になるかを正確に確認できます。部品の配置を始めると、Altium Designerは、設計のニーズに応じて部品を迅速に配置・整列させるためのさまざまな配置機能を提供します。 コンポーネント配置を直感的かつ簡単にするPCBレイアウトツール 回路基板上やその層内でどのような温度上昇が発生しても、設計プロセスと設計ルールはそれを考慮するべきです。レイヤーの管理、熱源、熱抵抗、ピン、コストはすべて、PCB製造の層を通過し、回路がプリント回路になるために必要です。Altium Designerの配置ツールは、コンポーネントの正確な配置計画と実行に必要な制御を提供します。 Altium Designerの異なるコンポーネント配置機能は、ボード上に部品を整然と迅速に配置し、完成の見積もりを支援するのに役立ちます。 Altium 記事を読む
マイクロビア製造プロセスとHDI基板 マイクロビア製造プロセスとHDI基板 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 初期のHDI製造 高密度相互接続プリント基板に関する取り組みが始まったのは、研究者たちがビアサイズの縮小方法を調べ始めた1980年のことです。最初に革新を起こした人物の名前は分かりませんが、初期のパイオニアには、MicroPak LaboratoriesのLarry Burgess氏（LaserViaの開発者）、TektronixのCharles Bauer博士（光誘電ビアの開発者）[1]、ContravesのWalter Schmidt博士（プラズマエッチングビアの開発者）などがいます。 初の製品版のビルドアップ基板（シーケンシャルプリント基板）は、1984年のHewlett-Packardによるレーザードリル加工FINSTRATEコンピューター基板です。1991年には、日本のIBM野洲によるSurface Laminar Circuit（SLC）[2]とスイスのDyconexによるDYCOstrate [3]が続きました。図1は、初のHewlett Packard FINSTRATE基板を表紙に載せた Hewlett-Packard Journal（1983年）です。 HPのFinstrateレーザービア レーザードリル加工のマイクロビアは、HPが意図的に開発したのものではなく、新製品の32ビットマイコンチップをリバースエンジニアリングした結果としてもたらされました。「FOCUS」と呼ばれたこのチップは、NMOS-IIIで開発された32ビットのマイクロプロセッサーで、極めて大きい電流を消費するという特性を持っていました。当初意外に思われたのは、この新しいマイクロプロセッサーが、1.6mm厚の基板にある標準0.3mm径のスルーホールビアのインダクタンスをドライブできないという点です。ドライブできたのは、20～30ナノヘンリーのインダクタンスか0.125mmのブラインドビアのみでした。次の驚きは、FR-4の通常損失（Dj=0.020）をドライブするエネルギーがないことでした。そのため、純粋なポリテトラフルオロエチレン（PTFE）が使用されました。ICの冷却要件によって、極小のブラインドビアと非常に低損失の絶縁体を備えたメタルコア基板が必要とされていたため、ダイレクトワイヤボンド集積回路（IC）を備えた銅コアのビルドアップ基板が作成されました。 図1. 一般生産された最初のマイクロビア。1984 年に生産を開始したHewlett Packard 記事を読む
高密度接続用の基板材料 高密度接続用の基板材料 1 min Blog この記事では、HDI回路の製造に使用される材料について解説します。プリント基板用の材料については、いくつかの優れた資料（例えば、Holden & Coombsにより編纂された『プリント基板回路ハンドブック』など）が存在するため、ここではHDIに固有の材料に限って解説します。 HDI用の材料 現在のHDI材料市場は、BPA Consulting Ltd.により、全世界で8,300万平方メートルと推定されています。BPA Consulting社は、この市場を使用量の順に11のHDI材料に分類しています。 レーザー穴開け可能プリプレグ - 40.4% RCC - 28.3% 従来型プリプレグ - 17.2% ABFilm - 5.0% 記事を読む
PCB設計ソフトウェア内のプロジェクトリリース管理 PCB設計ソフトウェア内のプロジェクトリリース管理 1 min Thought Leadership 夜も昼も頑張ってPCB設計を完成させ、ついに最後のトレースが接続され、最後のシルクスクリーンの参照が調整され、最終的なDRCが通過しました。これで週末を迎える時間ですよね？違います。製造業者に提出するための出力ファイルをすべて作成するために、まだやるべき作業が山積みです。 多くのPCBリリース設計ツールのベンダーは、出力ファイルの作成をユーザーにとって簡単にするためのさまざまなメカニズムを提供しています。 Altium Designer®は、そのジョブ出力ファイルを使用して製造出力ファイルの生成を自動化することで、ここでのトップリストに位置しています。これらのファイルを使用すると、作成したい出力を定義し、システムが従う一連のスクリプトにすべてまとめることができます。出力ジョブファイルを定義したら、製造ファイルを作成するためにそれぞれをアクティベートするだけです。このプロセスをさらに簡単にできるかと問われれば、Altiumプロジェクトが出力ジョブファイルをさらに自動化し、ファイルがプロジェクトPCBリリースプロセスによって一緒に実行されるようにすることで、それ自体を超えています。 私たちが話しているこのメカニズムは、Altiumのプロジェクトリリーサーです。プロジェクトリリーサーは、全体的なリリースプロセスの一部として既に配置されている出力ジョブファイルを使用します。 出力ジョブファイルの構築 まず、出力ジョブファイルを再検討しましょう。以前のブログで、出力ジョブファイルの 作成と使用方法について話しました。非常に似た出力ジョブファイルをいくつか取り、プロジェクトリリーサーの使用を示すために少し変更します。 私たちは、基板製造業者用の出力ファイルを作成するための出力ジョブファイルと、基板組立業者用のもう一つの出力ジョブファイルという、2つの出力ジョブファイルを扱っています。2つの出力ジョブファイルは、「Fabrication」と「Assembly」と名付けられています。これらは非常にシンプルなファイルです。製造ファイルには、いくつかのGerberファイルが定義されているだけで、組立ファイルには、組立図が定義されているだけです。 Altiumでの組立ジョブ出力ファイル 上の画像では、私たちの組み立て出力ジョブファイルの定義を見ることができます。他にも多くの出力を割り当てることができますが、私たちの場合は、組み立て図面のみを生成するための非常にシンプルなファイルセットアップをしています。また、この出力ジョブファイルは、PDF設定ダイアログの出力管理メニューで「リリース管理」の場所を対象として設定されていることにも注意してください。出力ジョブファイルを個別に実行するための手動の場所を設定することができますが、自動化されたプロジェクトリリースのために、私たちは自動の「管理」設定に設定したままにします。 下の画像では、私たちの製造出力ジョブファイルの定義を見ることができます。見ての通り、これも非常にシンプルで、Gerberファイルの生成のみを設定しています。組み立てファイルと同様に、「リリース管理」にターゲットの場所を設定しています。 Altiumでの製造ジョブ出力ファイル 上述の通り、必要な出力に合わせて出力ジョブファイルを設定することができます。こちらは、別の設計からの組み立て出力ジョブファイルの例です。この場合、PDFコンテナ用にPDFが生成されています（強調表示されています）が、強調表示されていないフォルダ構造には、Gerberファイルやその他のドキュメントが生成されています。このように複数の製造ファイルを作成する必要がある場合、ジョブ出力ファイルを使用すると、実際の時間を節約でき、後で新しい出力ファイルセットを再作成する必要があるときに重要なドキュメントを忘れることがなくなります。 多くのドキュメントと印刷物が含まれるジョブ出力ファイルの例 プロジェクトリリース管理にプロジェクトリリーサーを使用する 出力ジョブファイルから製造ファイルを作成する場合、各ジョブファイルを開いてその中のファイルを生成する必要があります。プロジェクトリリーサーは、すべてのジョブファイルをまとめてから、リリーサーの直感的なユーザーインターフェースからそれらを管理することで、このプロセスを簡素化します。製造および組み立てファイル、ソースデータ、その他必要に応じて他のドキュメントやデータを同時に生成できます。また、リリーサーは、設計に定義されている任意のバリアントの組み立てデータも生成します。 Altiumのリリースマネージャーを起動するには、プロジェクトのプルダウンメニューに移動し、「Project Releaser」を選択します。下の写真に示されています。 Altiumのプロジェクトリリーサーのためのプルダウンメニューコマンド 記事を読む
PCBと部品表におけるサーキットブレーカー PCBと部品表におけるサーキットブレーカー 1 min Blog 回路遮断器はすべてのシステムで必要とされるわけではありませんが、過電圧/高電流に対する保護や、電力サージから生じる可能性のある損傷に対して、一部の環境では主要な保護源となります。回路遮断器は住宅の回路保護での使用が最もよく知られていますが、回路保護が必要とされる任意の環境（電力システムや産業システムなど）で使用することができます。一部の回路遮断器はPCB上に取り付けることができますが、他のものは大きすぎて筐体内にパネル取り付けする必要があります。 これらのオプションのどちらを設計に選択すべきか？これらの回路遮断器を選択する方法と、組み立てでこれらを指定する方法について説明します。 PCB内の回路遮断器 PCBが高電流でのシステム障害から保護する必要がある敏感な要素を含む場合、PCBに回路遮断器を含める必要があるでしょう。回路保護は、製品に適用される EMC規制や業界標準の下でも必要とされる場合があり、そのような回路保護要件は回路遮断器を必要とするかもしれません。PCBに含めることができる回路遮断器の種類は多く、ACまたはDCの過電圧および/または突入電流から回路を保護します。 回路遮断器には4種類あります： 熱的 - 過電流状態での過度の加熱によって作動 磁気 - 電流によって生成される磁場によって作動 熱磁気 - 高電流でのバイメタルアームの曲がりによって作動 油圧磁気 - 磁力が減衰液中のバネに作用してブレーカーを作動させる 各種類のブレーカーは、時間経過に伴う異なる電流作動プロファイルと独自の機械的特性を持っています。油圧遅延のない純粋な磁気ブレーカーは、電流サージを遮断するためにソレノイドを使用し、4つのオプションの中で最も速いブレーカーです。 PCB取り付け対パネル取り付け 記事を読む
大量生産のための設計出力ファイルの最適化 大量生産のための設計出力ファイルの最適化 1 min Thought Leadership PCB設計者がCADツールを使用して回路基板を設計して以来、設計を製造するためには、それらのCADツールから出力ファイルを作成する必要がありました。これは、多くの手作業を伴う時間のかかる作業でした。データファイルに加えて、いくつかの関連ドキュメントを作成したり、製造図面を作成するために別の設計ツールを使用する必要があるかもしれません。しかし、最終出力ファイルの作成プロセスは、設計ツール内で自動化されるようになりました。 Altium Designerでは、製造業者に必要なファイルをコア設計ツール内で作成できる良い例が見られます。 Altium Designer®は、出力ファイルを個別に作成する機能を提供します。また、Altium Designerの出力ジョブファイルを使用して、大量生産に最適化されたPCB設計出力ファイルを作成することもできます。これにより、個々のファイル作成タスクをすべて1つの自動化されたバッチファイル内に配置することができます。これにより、多くの時間を節約できるだけでなく、再設計後に出力ファイルを生成する次回には、初期の出力ファイルと同じファイルセット、構造、フォーマットになることが保証されます。 個別に作成された設計出力ファイル 回路基板の設計プロセスには、信頼できる PCB 設計ツールが必要です。コンポーネントの配置、回路図のキャプチャ、PCB レイアウトは、設計を PCB 製造に取り込むためのパズルの一部にすぎません。Altium では、製造出力ファイル用にさまざまなオプションを提供しています。Gerber、Gerber X2、部品表、図面 PDF は、作成できるファイルと形式の一部にすぎません。これらのファイルはすべて、必要に応じて個別に簡単に作成できます。 Altiumで出力ファイルを個別に作成するためのメニュー 上の画像では、PCB レイアウトの「ファイル」プルダウン 記事を読む