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設計者または製造業者はPCB製造のあらゆる側面を指定するべきか? 長年計画していた中国への旅行が、ついに実現しました。フライトも半ばにさしかかった頃、突然、休暇の興奮は不安に変わりました。私は PCB設計者ですが、実装の間に重大な基板の誤りがあったかもしれない、と気付いたのです。そのリフロープロファイルを指定しなかったことを後悔していました。その反面、再度、それを指定することを後悔していたかもしれません。基板の誤りは全て、このフライトに搭乗する数日前に起こり、適切な計画があれば、この不安を避けることができたのです。PCBを設計、製造する際に使用される一般的なテクニックや原則は2つあります。1つは、基板の製造や実装の全ての側面を指定することによって、PCB設計の完全な所有権を得ることです。もう1つは、製造や実装のプロセスの一部を指定することを、契約製造業者に許可することです。どちらのオプションにも、適切な時と場所があります。異なる状況で、どちらの方が適切か考えましょう。制御方法を選択するのは、いつか? 通常、基板の設計のあらゆる側面を指定する方が、より安全で優れたオプションです。設計パッケージ全体を制御すると、 PCBの製造場所やPCB実装の品質について、企業には最大の自由と柔軟性が与えられます。生産を拡大しつつある場合や、オフショアのコスト削減を目指している場合、基板の製造業者や実装業者の変更は、よくあることです。自身の材料やプロセスを選択する自由を契約製造業者（CM）に与えると、PCBアセンブリ（PCBA）の移転は、より困難になるでしょう。新しい実装業者でできた製品が、最初の実装業者とは異なる可能性が高いからです。これによって、休暇中に不安になることはないかもしれませんが、それに付随する認証の問題では、不安になります。多くの場合、基板が変わると、その製品に関連した認証は、再度確認する必要があります。これにはコストがかかり、製品の発売が遅れる場合があります。そうすると、基板を製造し実装する方法を完全に指定するのが、常に最適な方法であると思われるでしょう。しかし、適切な基板材料の選択、適切なフラックスの決定、リフロープロファイルやはんだペーストマスクの調整、 PCBの面付けなどは、時間がかかり困難な場合があります。これらの要素のために、上で説明した利点が損なわれるシナリオが、いくつかあります。PCBAの完全な所有権を得るべきシナリオと、得るべきでないシナリオについて検討しましょう。この景色を見に行くときに、PCBの仕様について考えたいと本当に思いますか? UL認証取得のための設計 UL認証に応募するときは、コストのかかる遅延や予想外の経費を避けるため、 PCBAのあらゆる側面を完全に指定することが重要です。応募した経験がある人間は誰もが、UL認証の取得は、困難で時間のかかるプロセスだと言うでしょう。しばしば、ULに合格するには、製品に一連のテストを実施する必要があります。製造業者が設計の材料を選択できるようにすると、合格に必要な仕様に従わずに、これらのテストで不合格になる場合があります。製品の安全レベルに応じて、認証は、完了するのに数か月かかる場合があります。ことによると、製品が最終的に合格する前に、何回かの繰り返しが必要になります。この場合、 PCB設計者の実際の唯一のオプションは、どの安全仕様を満たす必要があるかを学び、これを使って、PCB設計の（全てではないにしても）ほとんどの側面を決定することです。例えば、ULテストでよく問題となるのは可燃性（UL94）です。しばしば、PCB基材に適切な誘電体を指定することが、これらの用途に重要になります。PCB製造業者に、任意の繊維ガラス材料を選択する自由を与えると、ULテストサイクルが増えることになるでしょう。最初から設計仕様の概要をまとめ、認証の間の問題を避けるのが、賢明です。どれだけ指定するかを決めるのが難しい場合もあります。どちらとも言えない場合を見ましょう。インピーダンスとユーザー入力の制御のための設計 IoT市場向けのPCBを設計しているとき、概要を示す仕様の数について、判断が必要になります。ほとんどの

接地による、ESD損傷からのPCBの保護 Star Trek の機関室を別とすれば、私は、高校生になるまで、職業として工学を検討したことはありませんでした。とはいうものの、無意識でしたが、間違いなく工学に関心がありました。 Star Trek の機関長の名前を全て挙げられたことを考えると、その兆候は早くからありました。しかしながら、ESDブレスレットをプレゼントされてとんでもなく興奮したときに、将来が決まりました。宝石箱に1つぐらいは入っていませんか? このブレスレットは、自分の皮膚に装着する、網目状のゴムと幅広の金属片と、アース端子に接続するワニグチクリップが付いたケーブルで構成されています。当時のインターネットはダイヤルアップ接続のみでしたが、私は、自分を接地する方法を理解するため、ページの読み込みを待って何時間も費やすことを止められませんでした。ブレスレットを身に付け、友人に頼み込んでコンピューターのRAMのアップグレードをやらせてもらったり、単純にコンピューターを開けさせてもらったりしました。接地は、金属に触れたりすり足をしないなど、簡単にできますが、ESDの影響を受けやすいものを取り扱う前に接地するのが理想的です。静電放電から保護するための接地の利用は、製品開発の多くの段階で必要です。RAMカードなど、静電気の影響を受けやすい製品を扱っている場合、ESDマットの使用や自分自身の接地などをお勧めします。適切に設計することで、製品に対して接地による保護を適用することもできます。効果的な接地方法をPCB設計に適用し、安全な取り扱いへの依存を減らすほうが得策です。未来の顧客や導入者が全て、静電気の影響を受けやすい製品の取り扱い時に過度に自身を接地すると仮定することは合理的ではない、とSpockなら指摘するところでしょう。 GNDプレーンの使用 ESD保護のために接地を使用する方法は多数ありますが、まず最初に挙げられるのはGNDプレーンの使用です。多層設計の採用は、必ずしも実現可能ではありませんが、ESD保護について不安がある場合、GNDプレーンは本当に役立ちます。ご存知のとおり、突然の電圧放電は電磁場を誘発します。適切に接続されたGNDプレーンは、影響を受けやすいコンポーネントから電流を離して配線することで、電圧放電による損傷を軽減できます。 GNDプレーンを使用すると、GNDトレースへの電源供給における回路ループの領域を減らすことができます。回路ループの領域を減らすと、ループ領域内で誘導されるEMIの総量が減ります。同様に、流れるべきでないコンポーネントに流れる可能性のある対応電流も減ります。 GNDプレーンの保護優れたGNDプレーンがどれだけ機能できるとしても、ESDパルスが直接GNDプレーンに放電すると、GNDプレーンは影響を受けやすいコンポーネントへの直接経路となる可能性もあります。このような損傷を回避するため、必ず、影響を受けやすいコンポーネントの電源とGNDの間にTVS回路を使用して、誘導された電流を迂回させます。正しく実装された場合、コンポーネントに発生する電圧差は、TVSの制限電圧に留まります。また、影響を受けやすいコンポーネントの電源とGNDの間に高周波の

最も完璧なドキュメントパッケージをPCBの製造部門に送る方法開発ステージの完了は常に喜ばしいことです。ちょうど今、PCBプロジェクトの最後のハードルを乗り越えたところだと考えましょう。それは新しいコンポーネントの数量確保、環境テストの最終化、またはEMC（電磁両立性）技術者からの承認かもしれません。これで基板は「リリース済み」状態になり、全ての承認が署名され、あとは製造に渡すだけです。設計仕様を作業可能なファイルに変換し、翻訳して、PCB製造業者に渡す手順は単純明快であるべきですが、実際には、そうではありません。ドキュメントの一部が欠けていただけでも、設計者の仕様と、ドキュメントに記載されているものとを結びつけるラインは簡単に不明瞭となり、製造プロセスは簡単に停止してしまいます。「悪魔は細部に宿る」という諺は、PCBの製造や実装のドキュメントについて、まさに的確に当てはまります。複数の利害関係者が関与するプロジェクトの期間に起きたことを伝達する真実の単一の情報源として、より多くより詳細に記載するほど良い結果が得られます。設計後のプロセスを行うため使用できる全てのツールと、必要な製造ファイルの出力を使用することで、製造業者が当て推量を行い、見解の相違のため高い見積もりを要求することや、製造プロセスが遅延することや、さらに悪い結果として仕様を満たさないPCBを構築してしまうことを避ける必要があります。設計の意図をデジタルの世界から物理的な製品に変換するには、製造業者の観点から見て、完全なドキュメントパッケージはどのようなものかということを、的確に理解する必要があります。製造ファイルの基礎製造業者の観点から見ると、設計ファイルで参照されるドキュメントが1つでも欠けていれば、それは大きなエラーです。不完全な製造ドキュメントはほとんどの場合、問題の明確化と軽減に浪費される時間から、プロジェクトの遅延を招きます。そこで、ここに示すような出力ファイルの分類をまず覚えてください。製造ドキュメントのパッケージが完全なだけでなく、PCB業界で一般的に受け入れられているフォーマットでパッケージを製造業者に送る必要があることにも留意してください。 PCB設計について最も一般的に受け入れられているファイル形式は、ガーバー（標準のRS-274-Dまたは拡張のRS-274X）、ODB++、およびExcellonです。さいわい、ほとんどのCADシステムは、これらのフォーマットのいずれかで設計データを生成またはエクスポートできます。そして、実際に製造業者へデータを送る前に、どのような製造ファイルを、どのフォーマットで必要としているのかを、製造業者との間で正確に確認しておくべきです。しかし、例外はありますが、自社内のCADフォーマットで設計を製造業者に送ることは常に避けるべきです。この単一のファイルフォーマットは多くの場合、製造業者では読み取り不能で、基板の製造に使用できません。含めるべきものそれでは、最低限何を含めればいいでしょうか? これは製造業者によって異なりますが、製造業者が顧客と十分に情報を共有していることを確認するため、多くの場合に最低限必要とされるドキュメントは次のものです。次のデータを含むPCBデータガーバーデータドリルデータネットリストデータ次のデータを含むPCB製造指示長穴および穴サイズ基板の外形完成した銅箔の重量完成したPCBの厚さ

Thought Leadership 基板をESDから保護するための正しいPCB配線とPCBレイアウト私がランニングを始めた頃、既に何回かウルトラマラソンを完走した友人と一緒に走っていました。彼女は家から何マイルも遠くまで走り、私と一緒に短いループを走ってから、私と離れてさらに走り続けました。私が速くなると、彼女は早く家に帰る代わりに、ループを長くしました。彼女はこれに関して巧妙でもありました。彼女は常に、私が早く引き返すと退屈なルート、または私が知らない新しいルートで、近道をできないように計画していました。彼女は都市計画家として、ランニングのルートも意図的に好きなルートを選択していました。私は技術者として、まったく異なるもの、通常は走りやすい場所を望んでいましたが、彼女の意図も理解していました。結局のところ、私がPCBを設計するときも同じことが成り立ちます。私はコストや性能に関して特定の目標を達成するような配線を希望します。配線は ESD保護においては特に重要で、ESDで引き起こされるEMIからコンポーネントを安全に保護するため役立ちます。回路のループの最小化私たちのランニングのルートは多くの場合に回り道のループでしたが、PCBにおいてはその逆を行うべきです。回路のループを最小限にすれば、ESDがPCB上で伝搬されることによる損傷を大幅に低減できます。これは、変動する磁束を囲むループには誘導電流が発生するためです。この磁束がESDによるものであれば、誘導される電流が予期せずコンポーネントへ流れ込むことにより、極めて破壊的な損傷が発生する恐れがあります。場合によっては他の選択肢がなく、レイアウトにどうしてもループが必要な場合もあります。このような場合、ループの面積を最小限にします。誘導電流の大きさは、ループのサイズに比例します。 GNDプレーンの使用多層基板を設計するときは、必ず GNDプレーンを使用すべきです。PCB上に形成される最も一般的なループは、電源からGNDへの配線です。これらのループは非常に遍在的なため、見逃されがちです。 GNDプレーンを実装できない設計者は、ビアのグリッドパターン（格子状パターン）を使用して電源とGNDとを接続します。これは基本的に配線のあるGNDプレーンをエミュレートするものです。これは格子と考えることができ、1つの線に沿ったいくつかのポイントで電源の接続が発生し、GNDの配線が直交した線に沿って接続されます。 Semtech は非常に適切な例を用意しており、同社は6cmごとに接続を行うことを推奨しています。同社は、電源とGNDとの配線を近くに保持することも推奨しています。ただし、これによって基板に、特にAC電源との間にエッチングが発生する可能性もあります。グリッドパターンを使用して、電源とGNDとを接続すると、GNDプレーンを使用できないときに回路ループを最小化するために役立ちます。配線経路の最適化ループを最小化する以外に、互いに並列している配線を除去するよう心がけてください。これは、相互接続されているデバイス間の並列配線について特に重要です。並列した配線は互いに簡単に結合します。