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PCBコンポーネントの反りの原因 PCBにおけるコンポーネントの反りの原因 PCB製造業者のスタッフが、パッケージの歪みが問題になっていると思われると私に説明したことがあります。これまで、PCBAで使用される標準的なコンポーネントパッケージでは、このようなことは非常にまれだと思っていました。残念ながら、PCBとコンポーネントの両方でコンポーネントの歪みが発生する可能性があります。機械的な取り扱いミスによる曲がりは明らかですが、機械的な影響がなくてもコンポーネントの歪みを引き起こす可能性のある他の問題もあります。 この記事では、PCB、特に基板とコンポーネントでの歪みについて概説します。基板の歪みの可能性は、PCBラミネート材料がわずかに柔軟であることを考えると明らかですが、コンポーネントでの歪みの可能性はそれほど明らかではありません。 PCBコンポーネントの歪みが発生する場所 コンポーネントの歪みは、PCB組み立て中に発生することもありますし、組み立て施設に到着する前にコンポーネントが歪んでいることもあります。時々、製造や配送中に発生した曲がりや完全に平らではないなど、歪んだパッケージングを持つコンポーネントを受け取ることがあります。ほとんどの場合、ほとんどのコンポーネントと組み立てでの歪みは非常にわずかであり、そのような歪みが組み立ての機能性や信頼性に問題を引き起こすことはありません。 ワーピングがより深刻な場合、コンポーネントのテストを開始したり、デバイスを使用し始める前に何か問題があるかどうかを見つけるのが難しいかもしれません。残念ながら、コンポーネントが組み立て施設に到着すると、フィクスチャでのテストを開始したり、平坦性を検査したりする立場にはおそらくありません。非常に明らかに歪んでいない限り、すぐにピックアンドプレースに入れられます。それらのコンポーネントをボードに組み込んだ後、ワーピングが処理や取り扱いの前後のどちらで発生したかを証明するのは困難になります。 簡単にまとめると、ワーピングは以下の状況で発生する可能性があります： コンポーネントの生産中、コンポーネントが生産や包装中に適切にスクリーニングされなかった場合 PCB組み立て中、 はんだ付けプロセスがコンポーネントに欠陥を生じさせる場合 PCBが歪む場合、それによって一部のコンポーネントにワーピングが発生する可能性がある 輸送中、何らかの機械的衝撃やショックがボードやコンポーネントに損傷を与える場合 コンポーネントのワーピングを引き起こす組み立て欠陥 コンポーネントの反りの影響は小さくて気づかないこともあれば、潜在的な電気的問題を引き起こすこともあります。繰り返しのサイクリングと反りがはんだ接合部を弱め、早期または断続的な故障を引き起こす最悪のケースがあると言えるでしょう。組み立て中にコンポーネントの反りを引き起こす要因には 熱サイクリング CTEの不一致 アウトガス があります。繰り返しのサイクリングによってコンポーネントの反りが発生する最も単純なケースは、繰り返しのサイクリングが原因です。 ボールグリッドアレイパッケージを持つ大型プロセッサーなど、反りの影響を受けやすい大きな表面積を持つコンポーネントで、これらの電気的問題が現れる場所の一つです。有機基板上のパッケージも熱サイクリングの影響を受けやすく、周囲のラミネートと比較してCTEの不一致があるため、反りを経験することがあります。 コンポーネントのパッケージと基板の間に大きな不一致がある場合、基板が反り、PCBとケーシングの間の距離が増加し、いくつかの可能性があります。場合によっては、はんだボールが「落ちて」PCBに低く留まり、コンポーネントに接続せずに開回路が生じるか、はんだが流れて他の接続をブリッジすることがあります。それ以外の場合、はんだボールは適切な温度で接続を行うために伸びます。回路は見えますが、接合部のはんだが薄くなり、時には奇妙な形をしており、時間が経つにつれて接合部が信頼性を失います。BGAパッド間のピッチが狭くなると、影響はさらに悪化します。 表面が下に反る場合、通常はリフロー中に角や端が沈むと、コンポーネントの下にはんだが多すぎる状態になります。はんだがパッドから押し出され、他のはんだパッドに橋渡しをして短絡することがよくあります。下の画像で見るように。
BGAファンアウトPCBルーティング どのBGAパッドとファンアウト戦略があなたのPCBに適しているのか？ BGAファンアウト戦略は、BGAパッドのサイズとピン密度に依存します。この記事では、適切なBGAパッドのサイズをPCBトレース幅と組み合わせる方法を学びます。
ADC グラウンド ADCを適切にグラウンドする方法 ADCを接地すると、ボードへのノイズ注入に影響を与え、混合信号システムを構築する際には慎重に対処する必要があります。
仮想配列計算 MIMOシステムで仮想配列を計算する方法 MIMO機能を使用するRFおよびセンシングシステムには、仮想アンテナの設計と配置に関するいくつかの重要な設計上の制約があります。これらのシステムでは、より高い解像度とより高い送受信ゲインが必要なため、ビームフォーミングと低レベル信号の受信用により多くのアンテナを配列に詰め込む傾向があります。この傾向には理由があり、アンテナ配列システムの重要な概念に関連しています。 複数の送信アンテナと受信アンテナが同じ場所に配置されている場合、それらは連動して、仮想アンテナ配列と呼ばれるものを形成します。仮想配列はアンテナの実際のセットではなく、アンテナ配列の動作を説明する数学的に同等のオブジェクトです。空間多重化を含むMIMO仮想配列機能を可能にするアンテナ配列を構築する上で重要なのは、仮想配列内で仮想アンテナの配置を設計することです。 アンテナをPCB上で適切にグループ化することにより、実際の配列の送受信ゲインが高くなるように仮想配列を設計できます。これは通常、物理的に大規模な無線システムで行われますが、PCB上に仮想アンテナ素子を配置するシステムでも行うことができます。アンテナの配置と配線が正しく行われている限り、MIMOモードで動作するアンテナ配列から最大限のゲインを得ることができます。この記事では、RFの計算方法について説明します。 仮想配列とは？ ビームフォーミングや空間多重化のために協調して動作する、同じ場所に配置されたアンテナシステムはすべて、仮想RF配列と呼ばれる同等のアンテナ配列であるかのように動作します。これは次の定義につながります。 配列の送受信アンテナセットが連動して信号を送受信する場合、 仮想配列 と呼ばれる同等のアンテナ配列のように動作します。仮想配列が送信または受信モードでのみ動作する場合、送信/受信の両方における実アンテナゲインは仮想配列ゲインと等しくなります。 仮想配列は架空のエンティティですが、電子ステアリング範囲（方位角と仰角）および角度分解能計算機に対する配列の影響を視覚的に理解するのに役立ちます。要するに、より多くの素子が連動する場合、 どのタイプのビームフォーミングモードでも、放出されるビームの指向性ゲインが高くなり、角度分解能が向上します。仮想配列を理解するには、次の2つの量を計算する必要があります。 仮想配列内の仮想素子の数 仮想配列内の素子の位置 仮想アンテナ素子の数と解像度 NTX送信素子とNRX受信素子を含む平面仮想アンテナ配列内の仮想素子の数は次のとおりです。 この数値は、配列の最大解像度に関係するため重要です。速度と距離の解像度が角度解像度の影響を受けるレーダーシステムでは、レーダーで画像を形成できるレベルまで解像度を向上させるために多大な努力が払われてきました。従来の 3-TX/4-RX直列給電パッチアンテナ配列は、レーダー画像に必要な解像度を提供するのに十分な解像度を備えていないため、これらのシステムのアンテナ数を増やすことに重点が置かれています。 MIMO仮想配列として動作する場合、配列全体の角度分解能は、次のように単一のアンテナの角度分解能に関連しています。 このことは、より小型の機器に搭載する仮想アンテナ配列ゲイン計算機のサイズを大きくしようという動きを示しています。配列の数が多いほど解像度が向上し、ゲインが高くなるので、より低い電力や広い通信距離でシステムを運用できる可能性があります。 同様に、スキャン範囲は、仮想配列内の仮想素子間の等価距離によって制限されます。従来の回折限界発光パターンが必ずしも成立しないスパース配列では、仮想配列もスパースとなり、解像度が上式に従わなくなります（このことは、「同じ場所に配置すること」を厳密に定義する必要性を強調しています）。 配列ゲイン
基板の反り 歪んだPCBを修正できますか？ この記事に深入りする前に、簡単な答えをお伝えしましょう。既に製造されたPCBの反りを修正することは、おそらくできません。適切な材料が選択され、基板が正しくリフローに入れられる限り、組み立て中に反りが生じないように防ぐことはできます。 この記事では、そのようなポイントのいくつかについて説明し、反りが生じた基板を回復させるためのポイントをいくつか検討します。未組み立ての回路基板の反りを修正することは高度な作業であり、基板をガラス転移温度以上に加熱して圧迫する必要があります。個人の設計者であり、メーカーから裸の回路基板や組み立てられた基板のバッチを受け取った場合、それらを修正することはできません。これらを廃棄する方が良いでしょう。この記事の後半でその理由を説明します。 PCBの反りを防ぐ方法 PCBの反り防止を見る前に、反りの原因についていくつか見てみましょう： パネル内の混在した向き： パネル内での向きを混在させて パネルあたりの基板数を最大化することは、誘惑的です。 CTEとTgの層間不一致：これらの値が一致しない場合、特定の層にストレスが蓄積され、変形を引き起こし、歪みが生じます。 非対称スタックアップ：CTE/Tgの不一致に加えて、層スタックの非対称性が大きい場合、非対称性は一部の層に平面ストレスを与え、歪みを引き起こします。 リフロー/ウェーブ：過度のリフロー、ウェーブ、および再作業サイクルを繰り返すことで、歪みが蓄積されることがあります。また、はんだ付け中に基板をクランプすると、歪みが生じることがあります。 これらは、設計者と製造者が対処する必要がある基板の歪みの主な原因のいくつかです。 パネルサイズのための設計 常にこれを行うことができるわけではありませんが、スループットと収率の目的でこれを考慮することは重要です。混在した向きを必要としないように基板を設計できれば、歪みのリスクを回避できます。パネル内の基板の混在した向きは、一部の基板がガラス繊維のストランドの長軸およびパネルの長辺に沿っていないことを意味します。 ほとんどの場合、これは問題になりません。しかし、以下のガイドラインのいずれかに従わない場合、混在する向きが原因でボードの一部が反りやすくなる可能性があります。その結果、同じパネル内の一部のボードが反ってしまい、他のボードは反らない可能性があります。以下のガイドラインのいくつかを無視してボードを設計する必要がある場合は、可能であれば、反りやすいボードをすべて同じ向きに配置できるようにしましょう。つまり、ボードの長い辺をパネルの長い辺に沿って配置します。 スタックアップでの材料のマッチング これは、設計者が製造業者と協力して、ボードが仕様通りに製造できるようにし、生産中にボードが反らないようにする必要がある場面です。自分自身でPCBスタックアップを設計し、異なる材料を混合している場合は、Tg値とCTE値が互いに互換性があることを確認してください。言い換えれば、温度がTgを超えたときのTg値とCTE値はすべて似ている必要があります。 これを行う理由は、PCBスタックアップ内のすべての材料のCTE値に一般的な不一致を防ぐためです。一般に、CTEの不一致はスタックアップ全体で不均一な膨張を引き起こし、これは既に運用中の信頼性の問題を生じさせることが知られています。 特に高アスペクト比のビアでの亀裂。同じタイプのCTEの不一致もスタックアップの設計で避けるべきです。 銅を対称に配置する これは、私が協力するメーカーと矛盾するように古い設計者が試みる場合の一例です。銅の配置は、ボードが反りを伴わずに製造される唯一の方法としてしばしば引用されます。完全に反りをなくすことはできませんが、ボードの反りが組み立て欠陥を引き起こさないほど低くすることはできます。銅の配置は、設計者が対向する層上の銅をバランスさせるために使用できるツールの一つです。
Altium Designer 22.7でアップグレードされた機能をご覧ください Newsletters Altium Designer 22.7でアップグレードされた機能をご覧ください 2022年9月9日 OnTrack隔週号 Altium Designerの新機能 Altium Designer 22.7では、共同作業、およびデータ管理機能が新たに拡張されました。ユーザーは、新しいコメント機能と安全なリポジトリ接続のアップグレードにアクセス可能になりました。 Draftsmanのコメントとタスク - プロジェクトのコメント機能がDraftsmanドキュメントで利用できるようになりました。Draftsmanドキュメントに追加したすべてのコメントは、接続されたWorkspaceから参照できます。 PDF形式でエクスポートされるコメントの充実化 - PDF形式で生成されるコメントのレポートには、ソース情報、タスク関連の詳細、Altium 365のWeb Viewerインターフェースで設計情報にすばやくアクセスするためのリンクが含まれます。 SSHとHTTPSを介したリポジトリへの接続 - SSH接続を介してリポジトリへ移行されるプロジェクトで、HTTPS接続を対応しました。 Altium Designer