複雑な電子機器プロジェクトのためのカスタム PCB レイアウトの設計は、多くの場合、課題が伴います。単純なミスは、それがどのようにマイナーに見えるかに関係なく、あなたのプロジェクトが誤動作してしまいます。PCB 設計の最初からこれらの一般的な間違いはまた、カスタム PCB の製造コストを増加させます。
この記事では、カスタムPCBを設計する際に知っておくべき、そして避けるべき15の一般的なミスを説明したいと思います。経験豊富なエンジニアでもこれらの間違いを犯す可能性がありますので、新人であっても心配しないでください。これらの間違いを避けることは、高品質の製品、カスタムPCBの製造コストの削減、製造の遅れや手直しの必要性のないことを意味します。では、さっそく始めましょう。
利用可能なPCB設計ツールを考慮しない
デザイナーは通常、利用可能で使いやすいカスタムPCB設計ツールのすべてを考慮していません。多くの設計ツールがPCBの様々なニーズや柔軟性の要件を満たすために存在しているため、これは重大な誤りです。カスタムPCBデザインソフトウェアは、デザインエラーのスキャン、コンポーネント配置、プロトタイプ開発などのタスクに使用することができます。このソフトウェアは非常に安価で、ウェブベース、あるいは自由にアクセスすることができます。
狭小な大電流トレース
数百ミリアンペア以上の大電流を扱うプロジェクトでは、狭い幅のPCBトレースでは十分ではありません。外層PCBトレースは、同じ厚さの内部層の証拠よりも高い電流を運ぶことができることに留意してください。前者は、より多くの熱放散と空気の流れを持っているという理由です。
多くのカスタムPCBメーカーは、0.5オンス/平方フィートから2.5オンス/平方フィートまでの銅の重量から選択するオプションを提供します。トレース幅の計算機を使って、通電能力を計算することをお勧めします。
デカップリングコンデンサーの不適切な配置
カスタムPCB設計におけるデカップリングコンデンサは、安定したクリーンな電圧を必要とするピンのために使用します。十分な、穏やかなエネルギーのために、ピンの近くにそれらを配置することがあります。さらに、電源レールのパワートレースもデカップリングコンデンサを経由してボルトに接続します。また、インダクタを直列に配置して、入力ノイズを除去するためのローパスフィルタを作ることができます。
スイッチングレギュレータのレイアウトを最適化しない
電子機器のカスタムPCB設計では、電圧レギュレータはリニアとスイッチングレギュレータの2種類に分かれます。リニア・レギュレータはレイアウトが簡単で安価ですが、電力を無駄に消費してしまうことがあります。しかし、スイッチング・レギュレーターは、複雑ではあるものの、ほとんど電力を消費しないため、非常に効率的です。その分、バッテリーの寿命も長くなります。そのため、データシートのガイドラインに従ってPCBレイアウトを行うことが重要です。
ランディングパターンを描くときの間違い
カスタムPCB設計用のソフトウェアは、PCBランディングパターンと回路図シンボルを構成するコンポーネントのライブラリを提供します。ライブラリ部品を使用するだけであれば、特に問題はありません。しかし、ランディングパターンや回路図記号がない部品は、手作業で描かなければなりません。そのため、パッド間が1ミリ程度しかずれていなくても、はんだ付けや位置合わせの問題が発生するため注意が必要です。
製造不可能な埋込ビア、ブラインドビアについて
予算がない場合、PCBプロトタイピングにブラインドビアや埋設ビアを使用しないことをお勧めします。スルービアはPCBの全層を貫通しており、PCBサイズが確実に大きくなります。しかし、埋設ビアやブラインドビアと比較すると安価です。組み込みシステムは、2つの内部層と電気的な接続を行い、ブラインドビアは内部層と外部層を接続します。
ただし、言うほど簡単ではありません。カスタムPCBレイアウトを設計する際には、レイヤースタッキングに関連する設計制約を維持する必要があります。
不適切なアンテナレイアウト
アンテナカスタムPCBレイアウトは、ワイヤレス技術を採用した電子プロジェクトに非常に重要です。電気技術者でさえ、それを間違って描いてしまうことがあります。最大限の電力伝送を行うためには、アンテナとトランシーバーの複合インピーダンスを一致させる必要がある場合があります。そのためには、適切な伝送線路が必要です。
ほとんどのアンテナでは、50Ωのインピーダンスを持つ伝送線が最大電力伝送には十分です。伝送線路の比率は、AppCADなどの無料のオンライン計算機で調べることができます。また、トランシーバーとアンテナの間にLCパイネットワークを置いて、アンテナのインピーダンスを微調整することもできます。
長い高速トレース
高速の信号は、最も直線的で短い経路を採用する必要があります。カスタムPCBを適切に設計しながら、高周波の水晶振動子を指示すれば、助けになるでしょう。マイクロコントローラーをベースにした多くのPCB設計では、高速信号はわずかしか必要ありません。しかし、もしあなたのプロジェクトが高速でアドレスバスや外部データを持つマイクロプロセッサを持っているならば、注意する必要があります。
セカンドオピニオンを取らない
エンジニアは、カスタムPCB製造のために厳しい納期で作業し、結果を得ることに没頭していることがよくあります。結果的にカスタムPCBの設計ミスにつながります。したがって、後のカスタムPCB生産の段階で高いコストを避けるために、PCB設計を別のエンジニアにレビューしてもらうのがベストです。ルールは簡単です：あなたが後の段階でそれらを検出した場合、ミスはより高価になります。
大きなスリザー
化学エッチングの工程で溶けずに残った銅の塊のことです。これがプリント基板に付着すると、プリント基板製造の見栄えが悪くなり、ショートの原因にもなります。したがって、銅の最小幅がカスタムPCB製造業者の要求以上であることを確認すれば、助けになります。こうすることで、スライスが減少し、PCBが正常に動作するようになります。
複雑なカスタムPCB設計
カスタムPCBメーカーは、その基本的な動作を知っていれば、より効率的かつ経済的にPCBを製造することができます。しかし、設計が高度になると、回路図がアンバランスになるなどの問題が発生することがあります。そのため、カスタムPCB設計では、設計ミスを防ぐために、極力シンプルにする必要があります。また、これは設計の有効性を高めることになります。
不正確なコンポーネントやカスタム PCB レイアウト方法の利用
時代のニーズは、より小さなコンポーネントと削減されたフットプリントを使用して、複雑なカスタムPCBレイアウトを設計することです。このような目的のために、設計者はPCBの内層にボールグリッドアレイパッケージと組み込みデバイスを使用しています。 これは、プロジェクトのパフォーマンスを進めるのに役立ち、エラーが発生した場合の再作業を可能にします。
ピッチが小さく、ピン数が多い部品には、正しいレイアウト方法を選択する必要があります。設計段階でこれを行うことで、カスタムPCBの製造コストを削減することができます。また、代用品を使用する場合は、その部品の性能が純正品と同等であることを確認し、後々、カスタムPCBの設計をやり直す必要がないようにしましょう。
カスタムPCBレイアウト-すべてのPCB設計ファイルを保存するのを忘れている
常にあなたのカスタムPCBの設計ファイルをバックアップしてください。あなたのソフトウェアが応答しないように開始した場合、ファイルが失われる可能性があるので、全体の設計が完了するまで、それらを保存するために待ってはいけません。あなたは、少なくとも戻って取得することは困難であるファイルを格納する必要があります。ほとんどのカスタムPCBメーカーは毎日のバックアップを提供していますが、小規模な会社ではそのような設備がない場合があります。また、自宅で個人で作業している場合は、このようなことは不可能でしょう。
最近では「クラウド」サービスの出現により、PCBデザインファイルを安全にバックアップするための言い訳は通用しません。あなたの製品の大量生産を行うことを計画しているか、市場にそれを解放したい場合、これはまた、あなたのカスタムPCB設計が火災、偽造、脅威、マルウェア、および他のハイテク災害から安全であることを保証します。
早期にカスタムPCBメーカーに相談しない
カスタムPCBメーカーは通常、彼らのスタッフや機器の効率を向上させる彼らの登録された生産プロセスに従ってください。あなたが彼らの製造方法の世話をしない場合、あなたのプロジェクトのコストが上昇したり、製造の遅れが発生する可能性があります。また、別のカスタムPCBメーカーに連絡する必要があるため、あなたの時間を無駄にすることになります。また、メーカーの仕様に合わせてカスタムPCBレイアウトを再設計する必要がある場合もあります。
カスタムPCBレイアウト-カスタムPCBのテストなし
あなたがカスタムPCBのプロトタイプを作ったら、あなたは徹底的にそれを検査する必要があります。それは、設計の初期動作要件が満たされていることを確認する必要があります。さらに、あなたはまた、PCBの安定性や信頼性に影響を与えることができる環境条件をテストすることができます。それはあなたのカスタムPCBの広い範囲の操作を確実にすることです。そうしないと、最終的に市場にリリースするときに、カスタムPCBのプロトタイプが失敗する可能性があります。
まとめ
したがって、あなたが避けるために特別な注意を払う必要がある15のカスタムPCB設計の問題があります。そうすれば、発生する可能性のある製造上の問題は、ほとんど防ぐことができると断言できます。また、私たちWellPCBは、お客様のデザインを受け取った際に、慎重に確認させていただきます。もし何かお困りのことがあれば、今すぐご連絡ください。さて、あなたは何を待っているのでしょうか？
