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What is a PCB PCBとは? コンポーネントの接続による回路の構築 PCBは、その機構内にコンポーネントと導体を内蔵した電子回路です。 Altium Designer 専門家を対象とする強力で使いやすい最新のPCB設計ツール。 コンポーネントと導体を内蔵したPCB PCBは、その機構内にコンポーネントと導体を内蔵した電子回路です。導体には、銅箔トレース、パッド、ヒートシンク、伝導プレーンが含まれます。機構は、伝導材料のレイヤー間に絶縁材料が積層された構造になっています。全体の構造はメッキされており、非導電ソルダーマスクとシルクスクリーンで覆われて電子部品の位置にレジェンドが付けられています。 PCBは、伝導性のある銅箔層と伝導性のない絶縁材料層を交互に重ねて構築されます。製造の過程で、内側の銅箔層をエッチングして所定の銅箔トレースを残し、回路コンポーネントを接続します。一度、エッチングした絶縁材料を銅箔層に積層し、これを繰り返してPCBが完成します。 全てのレイヤーがエッチングされて積層されると、PCBの外側のレイヤーにコンポーネントが追加されます。表面実装部品はロボットにより自動適用され、スルーホール部品は手動で配置されます。その後、リフロー、またはフロー半田付けなどの手法で全ての部品が基板に半田付けされます。最終的なアセンブリがメッキされた後、ソルダーマスクとシルクスクリーンによるレジェンド付けが行われます。 現在の業界におけるPCBの歴史 PCBとは何かという問いに答える前に、PCBがどこから生じたのかを理解することから始めましょう。何百もの穴を持つHDI設計を実現し、PCBの電子接続がスマートフォンから心拍数モニターやロケットまでのあらゆる機器を動かすようになるまでには、非常に長い歴史がありました。配線基板からフレキシブルPCBまで、さらにはテクノロジーが将来的に実現するものまで、そこに至るプロセスは興味深いものです。 PCB以前の電子回路は、ワイヤを1本ずつ部品に接続して構築されていました。金属部品をワイヤと一緒に半田付けして伝導経路を形成していたので、部品数の多い大型回路には多数のワイヤが含まれていました。ワイヤが多すぎて絡み合ったり、デザイン内に大きなスペースが存在したりすることもありました。デバッグは困難で、信頼性が低下し、多数の部品を手動で半田付けしてワイヤ接続する必要があったため、製造には時間がかかっていました。 回路図の描画中、レイアウトに対してネットルールが設定されます。 PCB上でネットを使用した部品の接続 PCBで銅箔を使用してネットを配線すると、ワイヤが不要になります。回路図から始めて部品を配置し、基板レイヤーに沿ってピンを接続し、よく考えてネットを配置します。はじめに自動配線を使用し、重要なネットは手動で配線します。Altium Designerの自動配線を使用すると、複数のネットを簡単に配線できます。 現在の回路の状況をふまえて、ワイヤとネットを比較評価します。 ブレッドボードを使用した設計の利点と欠点について考える 回路図を調べてレイヤースタック要件を評価します。 適切なレイヤースタックの構築方法を読む 部品の配置が完了したら配線を開始します。
41:16 Webinars 高速設計とは？ 高速設計で発生する問題の主な原因は、クロック周波数の高さではなく、コンポーネント信号の立ち上がりと立ち下がり時間の速さにあると言われています。エッジレートが速いと、レシーバー側で反射が発生したり、基板の配線が密集しているとクロストークが問題になったりします。 このビデオでは、高速設計をより効率的かつ効果的に設計するための知識を磨き、新しいスキルを身につけることができます。インピーダンス、反射、クロストーク、エッジレートなどの重要な概念を取り上げます。また、実践的な要素を網羅しているので、学んだことをすぐに実践することができます。 このビデオでは、次のトピックについて解説します： 信号はいつ「高速」扱いになるのか？ 反射、クロストーク、インピーダンスは設計の決定にどのような影響を与えるのか？ シグナルインテグリティ解析の実行方法 クロストーク解析を行う方法 今すぐ Altium Designerの無償評価版をリクエストして、世界最高のPCB設計ソリューションをお試しください！ご不明な点などございましたら、 お問い合わせフォームにご入力ください。
PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？ Thought Leadership PCB用のスキーマティック・ネットリストとは何ですか？ 次の素晴らしい回路図を作成した場合、設計ソフトウェアの背後には多くのことが行われています。回路図内のコンポーネント間の接続は、少数の論理的および電気的識別子に還元することができます。回路図は異なるコンポーネントとピン間の接続を示すグラフィカルな画像を提供するかもしれませんが、設計についてすべてを本当に理解するためには、重要な文書が必要になります。 回路図のネットリストは、実際のPCBを作成するために設計ソフトウェアの複数の機能で使用される中心的な情報の一つです。回路図のネットリストは、電気的接続情報を提供するとともに、設計データの機能構造を単一のデータセットで反映します。データを再利用する必要がある場合や、シミュレーションツールで電気的接続を迅速に定義する必要がある場合、ネットリストは回路図設計からこれらの他のツールへの移行を助けてくれます。また、設計レビューの一環として、製造業者にネットリストのコピーを提供する必要もあります。PCB設計ソフトウェア内のネットリストの正確な構造をもう少し詳しく見てみましょう。 スキーマティックネットリストには何が含まれていますか？ さらに進む前に、EDAソフトウェアで使用されるネットリストには、IC設計やPCB設計用の異なるタイプがあることを理解しておく必要があります。これらのネットリストは、ロジック、コンポーネント間の接続、および階層的な関係を定義することができます。ネットリストは、設計の構造と機能を要約するための強力なツールです。ネットリストにはグラフィカルな情報は含まれていません。これはスキーマティックドキュメント自体に含まれています。 それはそうと、回路図とそのネットリストは密接に関連しています。ネットリストは回路図から生成することができるし、回路図（ フラットまたは階層的）はネットリストから生成することもできます。PCB回路図の情報に関して言えば、ネットリストには複数のデータエントリが含まれ、各エントリには以下の情報が含まれます： ネットラベル：スキーマティック内の特定のネットに付ける名前です 参照指定子：ネット上に接続されたコンポーネントのための指定子です ピン番号：ネット上の各コンポーネントはいくつかのピンを持っているため、ネット上の各コンポーネントのピン番号がネットリストに表示されます スキーマティックのネットリストの読み方を知っていれば、回路がシミュレーションの準備時にSPICEネットリストにどのように変換されるかを見ることができます。また、サードパーティのライブラリからのネットリストに見つかるかもしれないエラーをトラブルシューティングすることもできます。 回路図をキャプチャして初期レイアウトにインポートすると、回路図のネットリストデータが使用されて、未配線のレイアウトで見られる接続線が作成されます。回路図にこれ以上の変更を加える必要がない限り、ボードを配線する際に設計データが一貫していることを確信できます。ただし、製造前に BOMとガーバーファイルが回路図とネットリストの情報と一致していることを確認する必要があります。 製造業者がネットリストをどのように使用するか 設計レビュー中に、回路図のネットリストのデータがGerber、BOM、および回路図のデータと比較されます。ネットリストとこれらのドキュメントの1つ以上の間に不一致が見られることはよくあります。これは、ほとんどの場合、設計が完了する前にネットリストとBOMをエクスポートした結果であり、設計を送信する直前の最後の変更により、BOM、ネットリスト、およびGerberを再構築して、すべてのデータが一致していることを確認する必要があります。これが繰り返しに聞こえるかもしれませんが、低品質の製造業者を使用して不良のボードのバッチを郵送で受け取るよりはましです。 製造業者は、ネットリストを使用してベアボードテストの要件を定義します。ネットリストの接続性は、ベアボードテストプロセスに使用されるテストフィクスチャにプログラムされます。ODB++データファイル形式は、ネットリストをパッケージから生成できるため、製造において好ましい形式です。それ以外の場合は、Gerberファイルと一緒にIPC-D-356ネットリストを送信することをお勧めします。これにより、ベアボード製造前に徹底的な比較が可能になります。 古いプロジェクトのネットリストを捨てないでください デザインの再利用は新しい概念ではなく、 頻繁に使用するライブラリや回路ブロックを保持することから全てに及びます。異なるEDAアプリケーションからの設計データを希望のプラットフォームにインポートすることは難しい場合があります。次の設計は古い設計のバリアントであるかもしれませんし、元の回路図/レイアウトの特定の機能ブロックを参照する必要があるかもしれません。古いプロジェクトからのネットリストを保持しておくことで、元のレイアウトや/および回路図データが破損しているかアクセスできない場合でも、新しい設計プラットフォームでそれらを再構築するのに役立ちます。 回路網リストに配置されたデータは特定の形式で高度に構造化されているため、異なる設計プラットフォームは新しい設計を構築する際に互いの回路網リストを再利用することができます。古い設計のコンポーネントに対してモデル、回路図シンボル、PCBフットプリントを持っていれば、新しいソフトウェアで元の設計を手動で再構築する必要はありません。回路網リストからネット名、参照指定子、ピン番号を読み取ることはできますが、古い回路網リストから設計を迅速に再構築できる設計ソフトウェアを使用する方がはるかに良いでしょう。 Altium
伝搬遅延とは何か 高速PCB設計における伝搬遅延とは何か？ 高速設計では、伝搬遅延とは何かという問題に直面することがあります。Altium Designerは、これを専門的に扱うための設計ツールを提供します。
電子機器のためのバーンインテストとは何ですか？ Thought Leadership 電子機器のバーンインテストとは何ですか？ 新しい基板の製造を計画する際には、おそらく新製品に対するさまざまなテストを計画することになるでしょう。これらのテストは、しばしば機能性に焦点を当て、高速/高周波基板の場合は信号/電力の整合性に焦点を当てることが多いです。ただし、製品を極端な期間にわたって動作させることを意図している場合、製品の寿命の下限を信頼性を持って設定するためのデータが必要になります。 インシリキットテスト、機能テスト、および可能な限り機械テストに加えて、部品や基板自体もバーンインテストの恩恵を受けることができます。大量生産を計画している場合、これは大量生産に移る前に行うのが最適です。 バーンインテストとは？ バーンインテスト中、特別なバーンイン回路基板上のコンポーネントは、コンポーネントの定格動作条件以上でストレスをかけられ、コンポーネントの定格寿命前に早期に故障する可能性があるアセンブリを排除するために行われます。これらのさまざまな動作条件には、温度、電圧/電流、動作周波数、または上限として指定されたその他の動作条件が含まれます。これらの種類のストレステストは、加速寿命試験（HALT/HASSのサブセット）と呼ばれることがあります。これは、コンポーネントの動作を長期間および/または極端な条件下で模倣するものです。 これらの信頼性テストの目標は、バスタブ曲線（以下に例が示されています）を形成するための十分なデータを収集することです。残念ながら名前のついた「初期故障」部分は、製造上の欠陥による早期のコンポーネントの故障を含みます。これらのテストは通常、高信頼性半導体の上限である125°Cで実施されます。製品の信頼性を完全に把握するために、さまざまな温度で電気的に動作させることができます。 プロトタイプ基板でのバーンインテストおよび環境ストレステストは、意図された基板材料の ガラス転移温度以上の125°Cで実施することができます。これにより、基板の機械的応力による故障に関する極端なデータと、部品の故障に関するデータが得られます。バーンインテストには、次の2種類のテストが含まれます： 静的テスト 静的バーンインは、入力信号を適用せずに各コンポーネントに極端な温度と/または電圧を単純に適用するものです。これは単純で低コストな加速寿命試験です。プローブは単に環境チャンバーに挿入され、チャンバーは温度に達し、デバイスは所望の適用電圧に達します。このタイプのテストは、極端な温度での保管を模倣するための熱試験として最適です。テスト中に静的電圧を適用すると、デバイス内のすべてのノードがアクティブにならないため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点を提供しません。 動的テスト このタイプのテストでは、バーンインボードが極端な温度と電圧にさらされながら、各コンポーネントに入力信号が適用されます。これにより、IC内の内部回路が信頼性の観点で評価されるため、コンポーネントの信頼性の包括的な視点が提供されます。動的テスト中に出力を監視することで、基板上のどのポイントが最も故障しやすいかをある程度把握することができます。 どんなバーンインテストでも、故障が発生した場合は徹底的な検査が必要です。特にプロトタイプボードのストレステストではこれが特に重要です。これらのテストは時間と材料の面で時間がかかり、費用がかかることがありますが、製品の有用寿命を最大限に引き出し、 設計の選択肢を適格化するために重要です。これらのテストはインシリキットテストや機能テストをはるかに超え、新製品を限界までストレスをかけます。 ボードレベル対コンポーネントレベルの信頼性テスト バーンインテストは通常、プロトタイプボードのストレステストを指すものではありません。これは通常、HALT/HASSと呼ばれます。バーンインテストは、他の環境/ストレステストと併せて、基板レベルおよび コンポーネントレベルの障害を明らかにすることができます。これらのテストは、仕様どおりに行うことも、指定された動作条件を超えて行うこともできます。 一部の基板設計者は、コンポーネントの仕様を超えたストレステストや基板/コンポーネントの意図しない動作条件でのテスト結果を受け入れることに躊躇するかもしれません。その理由は、基板やコンポーネントが意図された環境で展開される際には決してそのような動作条件にはならないため、テスト結果は無効であると考えられるからです。しかし、これは仕様を超えたバーンインテストやストレステストの本質を見逃してしまっています。 これらのテストを仕様を超えて実行することで、より多くの故障箇所を特定できます。連続して複数のテストを実行することで、これらの故障箇所が時間とともにどのように発生するかを確認し、信頼性のより良い視点を得ることができます。仕様を超えて実行することは、製品の寿命をより大きく加速させ、浴槽曲線のより深い視点を提供します。 もし過剰な仕様のテスト中に特定された不良ポイントに対処できれば、完成した基板の寿命を大幅に延ばすことができます。設計ソフトウェアでサプライチェーンデータにアクセスできれば、より長い寿命を持つ適切な代替部品に簡単に切り替えることができます。これらの手順はすべて、完成品の寿命を延ばすために大いに役立ちます。 製造業者からのバーンインテストの結果を受け取り、設計変更を計画している場合、
プリントエレクトロニクス設計とは何ですか？ プリントエレクトロニクス設計とは何ですか？ プリントエレクトロニクス設計とは何か？答えは簡単です。それは電子設計です。電子設計を行うために、回路理論、数学的計算、コンピュータベースのシミュレーションを利用します。プリントエレクトロニクス材料を使用して製品の電気的機能と性能を設計します。材料が重要なポイントであり、プリントエレクトロニクスに使用される材料は、従来のPCBで使用される材料とは異なる電気的性能特性を持っています。さらに、 プリントエレクトロニクス材料を使用して異なる方法で電子機器が構築されます。PCBのトレースがどのように行われるかはよく知られています。最初に、電子エンジニアが設計し、電気的要件に基づいて寸法を定義し、設計が完成した後、製造ファイルがリリースされます。 製造では、例えば、マスクされたUV感光性フォトレジストフィルムをUV光にさらすことによって、設計ファイルに従ってPCBの銅上に電気回路をコピーすることでPCBが製造されます。次に、UV光にさらされていない銅がエッチングで取り除かれます。結果として、設計通りのトレースが得られます。その寸法は正確であり、電気的要件を満たしています。プリントエレクトロニクスでは、新しい設計ルール、材料、製造方法を使用して同じ結果を達成する必要があります。 プリントエレクトロニクスの設計の入力と出力は、基本的にPCB設計のそれと同じです。入力と出力の間のコツも同じです：エレクトロニクス設計です。材料情報と設計ルールを設計プロセスに取り入れ、出力は製造ファイルです。PCBとプリントエレクトロニクスのエレクトロニクス設計において同じ物理法則が有効であり、これらが何ができるかの境界を設定します。PCBで作られた回路とプリントエレクトロニクスで作られた回路は、全く同じ機能を持つことができますが、回路設計は見た目も実際にも異なります。これは、電気回路に使用される材料の物理的能力と限界のためです。両方の回路で、インピーダンスを介して電圧差を適用することで電流を流す必要があります。両方の回路で同じ電流を流すためには、インピーダンスを同じレベルに調整するか、回路固有の電圧レベルを設定する必要があります。これらのパラメータは、プリントエレクトロニクス設計で通常扱う必要があります。インピーダンスを微調整し、正しい電圧レベルを設定することで、最適な解決策を探しています。 エレクトロニクス設計では、最終製品の材料特性を知ることが不可欠です。PCBからは、銅の厚さ、シート抵抗、その熱特性、PCB材料の誘電率などを知ることができます。印刷エレクトロニクスからも、まったく同じパラメータを知る必要があります。銀インク導体の最終厚さは何か、その平方抵抗はどのくらいか、基板材料の誘電率はどのくらいか？これらの新しい材料に対して、エレクトロニクス設計を実行します。オームの法則、キルヒホッフの回路理論の法則、マクスウェル方程式も印刷エレクトロニクスに適用されます。市場には数百種類の異なる導電性インクがあり、それぞれに独自の平方抵抗率があります。一部のインクは高い導電性を持っています（それでも通常、純銅よりはるかに高い）が、硬化後には全く伸びることができません。他のインクは硬化後に伸ばすことができますが、導電性はさらに悪いです。エレクトロニクス設計では、最終硬化後に使用されるインクの平方抵抗がどのくらいであるかを理解することが重要です。 別の設計上の課題は、印刷エレクトロニクスに使用される材料パラメータが使用される生産方法に依存することです。導電性インクの印刷方法、これらの硬化方法、導体の下に印刷された他のインクがどのように影響するか、例として、最終的な平方抵抗に影響を与えます。生産を変更する場合は、レイアウト設計を変更する必要があるかもしれません。または、その生産は設計の電気回路要件に応じて設定されなければなりません。印刷エレクトロニクスの製造方法を知っていることが非常に重要です。これはPCBでは違いはありませんが、これらがどのように構築されているか、この特定の生産の制限は何かを知る必要がありますが、PCBでは、製造方法はより標準化されており、各製造は基本的にわずかな能力差を持って似ています。印刷エレクトロニクスでは、まだこのレベルにはありません。 導電性インクは、いくつかの方法で印刷することができます。最も使用されている方法は、スクリーン印刷とインクジェット印刷であり、Googleで検索すると他にも多くの方法が見つかります。印刷プロセスに関連する重要なことは、製造能力とその制限を理解することです。トレース間に必要な最小クリアランスはどれくらいですか？何層の導電層を使用できますか？トレースの最小幅と最大幅はどれくらいですか？使用する予定の生産の設計ルールに慣れ、これらの設計ルールに対して設計をチェックしてください。PCB設計ツールで利用可能な多くの設計ルールは、正しいルール定義で印刷エレクトロニクス設計にそのまま使用できます。製造に電子設計ツールがサポートしていない設計ルールが含まれている場合、手動で設計ルールチェックを行う必要があります。たとえば、印刷された誘電体で隔てられた複数の導電層を使用できる場合、1層目と2層目の導電層トレース間には、同じ層上に印刷されたトレース間と全く同じ設計ルールが適用されることを意味します。そして、これは標準のPCB設計ツールではサポートされていません。 また、印刷された電子機器には機能を得るためのコンポーネントが必要であり、印刷された電子回路上のコンポーネントの組み立ては標準的なはんだ付けプロセスではありません。印刷電子機器に使用される典型的な材料はプラスチックであり、これはPCBやFPCと比較して熱特性が異なることを意味します。これは、接着材料も異なることを意味します。低温はんだ、導電性接着剤、またはその他の接着材料は、印刷電子機器のSMAに典型的であり、これらはコンポーネントのための特別なフットプリントを必要とする場合があります。コンポーネントの下にトレースを配置できますか？特別なキープアウトエリアが必要ですか？印刷電子機器にどのようなコンポーネントを配置できますか？これらは、PCBのSMAと比較して異なる視点から考える必要がある質問です。さらに、表面実装組立のための製造ファイルは異なる場合があります。ペーストステンシルファイルを使用できますか、それとも代わりにディスペンシンググルーマップを提供する必要がありますか？SMAが何を要求するか事前に確認してください。 プリントエレクトロニクスは比較的新しい技術領域であるため、材料特性や製造方法に関する情報は、PCBと同じ規模で利用可能ではありません。さらに、異なる電気特性を持つプリント導電性インクが大量に存在し、特性は製造装置や方法によって完成品でどのように表れるかが異なります。設計は、新しい材料や製造方法に対する電子工学の理論を実装することに依存しています。私にとって、電子設計とは、理論、物理学、数学を利用して電気的機能性と性能を保証することを意味します。これらの方法は、入力として材料の知識を必要とします。プリントエレクトロニクスでは材料情報が不足しており、時には計算の裏付けなしに決定が行われることがあると私は見てきました。それは設計ではなく、推測に過ぎません。そして、それは電子設計ではありません。 次の PCB設計でAltiumがどのように役立つか知りたいですか？ Altiumの専門家に相談するか、Altium Designerのドキュメントで 印刷電子機器について読むか、 印刷電子材料や Tactotekでの印刷電子機器に関するポッドキャストを聞いて、基板に直接電子回路を印刷する方法について詳しく学んでください。