ソートリーダーシップ

ESDとは何か、ESDはどのようにPCB設計に影響するか?

Thought Leadership ESDとは何か、ESDはどのようにPCB設計に影響するか? 2、3年南部に住んだ後、乾燥した西部に引っ越したところでした。私は、ここで育ちましたが、しょっちゅう静電気がバチッと起こるのを忘れていました。南部は湿度が高いので、空気の導電性が高くなります。一方、ここでは空気が乾燥し、絶縁されているので、静電気の衝撃は、ずっと大きくなります。子供の頃、靴下でカーペットの上を走り回り、お互いに静電気のショックを与えようとしたものです（結婚式では大いにひんしゅくを買い、注意されました）。ショックを受けるごとに、今でも驚きますが、被害はありません。電子機器の場合は、そうはいきません。人が感じないほどのわずかな電圧によって破壊される場合もあります。その結果、PCB設計での軽減や保護を計画することが重要になります。故意でなくても歩くだけで、ショックに十分な電圧差が簡単にできます。 ESDとは何か? 静電放電（ESD）が発生するのは、電荷の異なる2つの物体が、物体間の絶縁が破壊されるほど近づいた、または帯電したときです。家庭用製品の場合、この破壊は通常、空気中で発生し、電圧は40kV/cmを超えます。稲光は、最も身近なESDであり、雲と地面が巨大なコンデンサーを形成します。それほど劇的ではありませんが、夜にフリースやウールの毛布を振ると、小さな閃光が飛ぶのを見ることができます。稲光は大規模な静電放電であり、雲と地面の間の空気の絶縁が破壊されたときに起こります。これがPCBにどう影響するのか? 人やパッケージ、ケーブル、毛皮で覆われたペット、または反対の電荷を含む他の物体に触れると、または接近すると、どのPCBもESDの影響を受ける可能性があります。触れると、その電圧が放電され、比較的大きな電圧スパイクが発生します。電圧スパイクが逃げる際、放電電流がPCBで電磁場を生成します。 ESD保護の目標は、放電とそれによって生じるEMの影響を最小化することです。特に、多くの最新のチップセットは、非常に小さなリソグラフィパターンを使って作成され、高電圧に対する耐性が、ほとんどまたはまったくありません。その動作電圧である3.3Vを超えるDC値でも同じです。これらのコンポーネントの1つに直接到達するESD事象は通常、悲惨な結果をもたらし、ICを完全に破壊していまいます。 PCB設計のほぼあらゆる要素（トレース、配線、レイヤー、コンポーネント配置、スペーシング）が、基板のESD保護に影響する可能性があります。つまり、設計プロセスの初期にESDを考慮する必要があります。そうしないと、配線やコンポーネント配置の問題を修正するため、大規模なPCB設計変更が必要になるおそれがあります。製品でESDの原因になるのは何か? 翼竜のような幅広い翼や、静電気を集める大きな足を持つ巨大生物を回避しても、まったくありふれた活動からESD事象は発生します。しばしば、歩くだけでも、普通のコンポーネントを破損するのに十分な電荷が蓄積されます。

リアルなECAD/MCADコラボレーションとは何か？ヒント：ファイル形式の交換ではありません

Thought Leadership リアルなECAD/MCADコラボレーションとは何か？ヒント：ファイル形式の交換ではありません本物のECAD/MCADコラボレーションを実現するには何が必要でしょうか？STEPモデル、ペーパードール、終わりのないメールのやり取りに代わるものを探しているなら、あなただけではありません。Altium Designer^®でのECAD MCADコラボレーション市場の未来に何が待っているか、読み進めてみましょう！従来、機械設計者と電気設計者の間の設計体験は分断されていましたが、今ではその分離を維持することに苦労しています。インテリジェントに接続された製品の導入とシームレスな製品体験が、設計プロセスをこれまで以上に密接に、つながりを持って、協力的にすることを促進しています。それにもかかわらず、この圧力にも関わらず、ECADとMCADの領域は古いルールの下で動作しているように見えます。悪い習慣はなかなか死にませんし、新しい習慣を形成することはさらに難しいです。では、私たちECAD設計チームがMCADの同僚と一緒に働き始め、私たちが作成する接続された一体感のある製品を完全に反映するためには、何が必要でしょうか？変化の前の苦痛最近では、統合されたPCBを持たない完全な孤立状態にある機械設計を見つけることは稀です。しかし、私たちの製品がどれほど接続されていても、設計プロセスの途中で断片化され、非効率的で、最終的には関与する設計者にとって苦痛な状況に自分自身を見つけることがよくあります。私たち全員が苦労しているこの失敗したコミュニケーションプロセスの結果は広範囲にわたり、いくつかのかなり明白な痛点を引き起こします。これには、非効率的な設計プロセスが含まれます。機械設計者と電気設計者は、それぞれの孤立した領域で同じ設計の複数のリビジョンを整理し管理することに共通して苦労します。そして、これが何につながるか？コミュニケーションの崩壊、停止と開始を繰り返す設計プロセス、そして二度と取り戻すことのできない失われた時間です。期限と予算の逸脱。コラボレーションの試みが続けて苦戦し、停滞するにつれ、私たちはプロトタイプの使用というコストのかかる方法にますます依存するようになり、コミュニケーションの問題を解決しようとします。この古くからの方法で設計プロセスの亀裂を修復しようとする試みは、ただお金を無駄にし、予算を吹き飛ばすだけです。不十分な顧客体験。私たちの多くが、デザインが一度リリースされるとそれについて考えなくなるかもしれませんが、失敗したデザインプロセスの波及効果はしばしば消費者の領域にまで及びます。製品が完全にテストされずにリリースされると、製品が品質基準を満たさない場合に保証費用をカバーするために企業はお金を失うリスクがあります。痛点はかなり明白で、私たち全員が一度は自分のデザインプロセスでそれらを経験していると思います。本当に私たち全員が気にかけている質問は - それについて何が行われているのか？現在の解決策エンジニアリングコミュニティは、数年にわたりECADとMCADのデザインチーム間の成長するコラボレーションの問題に対する信頼できる解決策を探してきました。私たちはすべて、これらの試みられた解決策、STEPモデル、紙の人形、プロトタイプ、そしてデザイン変更を伝えるために電子メールを使用することに精通しています。問題は、私たちがこれらの方法を積極的に受け入れているのは、それらが私たちが望むように機能するからではなく、それが私たちが持っているすべてだからです。多くの点で、私たちは最初からうまく機能しなかった壊れたコラボレーションプロセスに単に慣れてしまっただけです。 ECADとMCAD設計環境間でのSTEPモデルの手動インポート/エクスポートプロセスは本当に効率的ですか？翻訳のたびに重要な設計データの損失の可能性に対処する価値はありますか？はい、機能はしますが、理想的ではありません。上記の受け入れられたコラボレーション方法についても同じことが言えます。無視されたメール、直前のECO、インポート/エクスポートのルーチンをどれだけ扱う必要がありますか？はっきり言います… 部屋には大きな象がいて、皆がそれを無視するのに必死です。

モード選択型伝送線路

Thought Leadership モード選択型伝送線路を用いたmmWaveルーティングを活用する高周波数およびデータレートチャネルは、モード選択型伝送線路として配線することができます。この配線技術を検討すべき時について説明します。

基準を満たす：IPC 6012 クラス3 ビアサイズとアニュラーリング

Thought Leadership 基準を満たす：IPC 6012 クラス3 ビアサイズとアニュラーリング上の画像のPCBレイアウト、特にシルクスクリーンを突き抜けるビアとドリルホールを見てください。これらのビアのいくつかが中心からずれていることがはっきりとわかります。つまり、これらのビアを作成したドリルの打ち込みが受け側のランドの真ん中ではなかったということです。これにより、アニュラーリングが残され、これは特定のIPC製品クラスでは欠陥とみなされるかもしれません。リジッドボードのIPC基準において、異なるタイプのボード（HDI、フレックスなど）で欠陥とみなされる可能性のあるいくつかの製造特性があります。アニュラーリングは、欠陥とみなされる可能性のある多くの構造特性のうちの一つに過ぎません。デザイナーはしばしば、残されたアニュラーリングとパッドサイズを混同しますが、私もその一人です。しかし、両者は関連しています。デザイナーは、製造中に残されるアニュラーリングが十分に大きくなるように、表面層に十分に大きなパッドサイズを配置する必要があります。アニュラーリングが十分に大きければ、ドリルの打ち込みは欠陥とはみなされず、ボードは検査に合格するでしょう。 IPC-2221規格では、クラス1から3の製品に対して、環状リングが一律に適用されます。新しいIPC-6012規格では、クラス3製品を除くすべての製品でブレイクアウトが許可されています。この記事では、高信頼性リジッドPCBの標準製造要件であるIPC-6012クラス3の環状リングの制限について説明します。 IPC-6012クラス3環状リングサイズ IPC規格は、デバイスの信頼性レベルに基づいて3つの製品分類（クラス1、クラス2、クラス3）を定義しています。これらのクラスごとに、PCBの製造、清掃、検査に関するガイドラインの性能と資格要件がそれぞれ定められています。コンポーネントの配置、ビアホールのめっき、残留汚染物質、トレースサイズ、およびPCBA内のその他の考慮事項などの問題が、これらのクラスの各規格で取り扱われています。製造後にメッキされたスルーホールビアが受け入れられるためには、各IPクラスで残された環状リングが十分に大きいことを確認する必要があります。したがって、「環状リングのサイズ決め」という作業は、実際にはビアに適切なランドサイズを選ぶことに他なりません。ビアのランドが十分に大きければ、製造公差をPCBでうまく対応できたことになります。環状リングの視覚化下の図は、 PCB製造プロセス中のドリリングで残された環状リングがどのように生じるかを示しています。左の画像はブレイクアウトを示しており、これはIPC-6012基準では許可されていますが、IPC-2221A基準では許可されていません。IPC-6012は、リジッドPCBに使用される主要な適格性基準なので、パッドとビアのサイズを決める際に考慮すべきです。また、クラス3の環状リングの限界は、2つの基準で一貫しています。環状リングは外層と内層で2つの方法で測定されます：外層の場合、環状リングはビア壁のメッキの端からパッドの端まで測定されます。内層において、環状リングは穴の端からパッドの端まで測定されます。これは、2つの値がメッキの厚さによって異なることを意味し、これはクラス1および2の場合は最小0.8ミル、クラス3の場合は1ミルです。ほとんどの製造業者は、製品内の未充填のメッキスルーホールビアを、IPC-6012標準の表3-2に記載されている機械的に穿孔された穴の最小穴壁メッキ要件（クラス3の最小メッキ厚さ1ミル）よりもわずかに厚くメッキします。最小環状リングサイズ要件 IPC-6012によると、クラス3製品はいくらかの残りの環状リングが必要であり、クラス1およびクラス2製品はいくらかのブレイクアウトを許容します。製品クラス

PCB実装用トランス

Thought Leadership PCB実装用トランスについて知っておくべきすべてのこと交流入力を直流に整流する前に、PCB実装用トランスを使用して主電源を目的の電圧に降圧する必要があります。

マイクロストリップからのグラウンドクリアランス

Thought Leadership マイクロストリップPCBグラウンドクリアランスパート2：クリアランスが損失にどのように影響するか前回の記事では、インピーダンス制御されたトレースと近接する接地された銅プールとの間に必要なクリアランスについての議論といくつかのシミュレーション結果を提供しました。私たちが見つけたことは、プールとトレースの間の間隔が小さくなりすぎると、トレースはインピーダンス制御された共面導波管（接地ありまたはなし）になるということです。また、トレースと接地された銅プールの間の間隔に関する3Wルールが少し過度に保守的であることもわかりました。基本的に、目標インピーダンスを達成しようとしており、近くのプールがインピーダンスにどのように影響するかを心配している場合、3Wルールによって設定された制限よりも近づくことができます。ただし、適用できるクリアランスの正確な限界は、誘電体の厚さに依存します。厚い基板では、より小さいクリアランス対幅比が許容され、いくつかのシミュレーションで調査された実用的な積層板の厚さに対して3Wルールを快適に違反することがわかりました。前回の記事ではインピーダンスに焦点を当てましたが、損失に対する影響はどうでしょうか？この質問の理由が明らかでない場合、または伝送線設計の細かい点に最新でない場合は、近接する接地プールがインピーダンス制御された相互接続の損失にどのように影響するかを見るために読み続けてください。トレースの近くにグラウンドがあるとなぜ損失が発生するのか？これは妥当な質問であり、近くにある導体が静電荷や電流密度を帯びたトレースの周囲の電磁場分布をどのように変更するかに関連しています。グラウンドされた銅プールがマイクロストリップやストリップラインの近くに配置された場合に損失が発生する可能性がある理由を見るために、電場について見てみましょう。下の画像では、マイクロストリップの周囲の電場の概略図を描きました。トレースと同じ層に近くに接地された銅プールがある場合、いくつかの電場線は導体の端で終わります。グラウンドプールが電場線を地面領域に向かって引き込むため、電磁場はトレースと近くの銅プールの間の領域に強く集中します。これがどのようにしてより大きな損失につながるのか疑問に思うかもしれません。スキン効果と像電流さて、少し電磁気学のレッスンの時間です…信号がトレースを伝わっているとき、その関連する電流密度は信号を案内しているトレースの端の周りに集まります。しかし、私たちが電磁気学の授業で学ぶ典型的な図は、他のすべての媒体、他の近くの導体を含む、無限に長いワイヤーを考慮した場合にのみ適用されます。実際には、導体がトレースの近くに持ち込まれると、直交する電場が最も強いトレースの領域、つまりトレースの側面の端に沿って、電流が集まります。最近のいくつかの会議での私のプレゼンテーション、そして多くの他の研究者から見たプレゼンテーションでは、近くのグラウンドプレーンや銅の注ぎ込みにおける画像電流を無視しながら、スキン効果に関する解析計算が提示されています。これは主に、計算のための単純化と、プレゼンテーション中の簡潔さのためです。この特定の分布をすべてのトレース配置に対して計算することは、IEEEやJPIERのような学術雑誌の記事に値します。しかし、結合容量の役割と損失への影響を理解する上での主要な考慮事項です。導体における画像電流の生成とそれがスキン効果をどのように歪めるかについてもっと読むには、IEEEで公開されたこの記事をご覧ください： Moongilan, D. E. C. E. E. N. A. "PCBトレースからの放射放出に対する画像平面技術のスキン効果モデリング."