回路基板を作る – 回路基板を設計・製作するとき、最終的な設計を達成するまでに時間がかかると感じることがあります。時にはそれはあなたの銅とはんだに干渉し、最終的にプリント回路基板を印刷することを確認しようとするため、または多分スルーホール技術やパッド、ビア、任意の信号品質の問題でレイアウト設計のような設計上の問題のためです。
正しい手順で一歩一歩進めていくことで、将来の災難を避けることができますし、万が一、間違った方向に進んでしまった場合でも、トラブルシューティングが苦にならなくなるはずです。それでは、さっそく始めましょう。
基板レイアウトとレイヤスタックを確認する
設計を長くやっている人なら、設計ソフトを使いこなすことがいかに重要かを知っているはずです。これにより、プリント基板を正しい方法で設計することができます。配線や銅の配置、はんだ付けに必要なレイヤーの配置は、回路図からレイアウトまでの正確で信頼できる統合がなければ、時に困難な場合があります。
回路基板のレイアウトは、デザインルールチェック（DRC）を使って検証することができます。PCB Doc.に回路図データを移動すると、指定したボード外形に加え、コンポーネントのフットプリントが表示されます。コンポーネントを配置する前に、PCB レイアウトを定義する必要があります。 スタックアップマネージャを使用して、形状、スタックアップ、レイヤーを設定します。
コンポーネント間にスペースを与える
すべての部品を互いに密に積み重ねることは、時には説得力がありますが、後で回路の配線に十分なスペースがないことに気づくかもしれません。そのため、部品と部品の間にスペースを空けて、配線が行き渡るようにすることが重要です。
通常、部品に含まれるピンの数が多ければ多いほど、より多くのスペースが必要になります。また、素子の間隔を空けることで、ハンダ付けが容易になります。一般的に、部品をどのように配置するかで、基板の製造がどの程度容易になるかが決まります。
層間で配線の向きを変える
PCBのレイアウトを考えるとき、連続した層で配線の方向が異なるようにすることは重要です。例えば、あるセグメントで水平配線を使用している場合、次の層では垂直配線を使用する必要があります。多層プリント基板の場合は、このパターンをすべての層で繰り返す必要があります。
一方、片側に水平トレース、もう片側に垂直マークを描くと、他の線と交差している線の配線が簡単になります。そのため、複数のレイヤーを持つPCBでは、方向を交互に変更することをお勧めします。
電流に応じた線幅を選択する
回路基板は、それが完璧に電流の流れを可能にする場合にのみ、最高のパフォーマンスを発揮します。デバイスを正常に動作させるためには、電流の流れが妨げられないことが重要です。したがって、電流の流れを妨げない線幅を選択することは、レイアウトの生産性を最大限に高める賢い方法です。
線幅を知ることで、推定電流と厚みを差し込むことができるため、外層と内層の見返りにトレース幅の値を得ることができます。しかし、電卓が示すより大きな幅を使用する機会がある場合、躊躇してはいけません。メーカーの要求を満たす限り、トレースが大きければ大きいほど、基板が接続不良に耐えられる可能性が高くなります。
配線とバイアスの決定
配線は、混入した部品を正しく接続するために必要な配線を追加するものです。優れた配線ガイドラインを使用し、ビア配線の色分けやネットの強調表示など、目的のソフトウェア設計ツールを賢く使って、プロセスを円滑に進めるようにするとよいでしょう。
ビアは、多層PCBに来るとき、不可欠なコンポーネントです。多層プリント基板上と内部の異なる層を相互接続するために使用されます。ビアは、トレース、ポリゴン、パッドを異なる PCB セグメントに電気的、熱的にリンクさせるために使用されます。
通常、製造用ボードのセグメント上のPCBに犠牲ビアを配置します。これは、ビアをスライスして断面を検査し、電気めっきプロセスの効率を判断できるようにするためです。
回路基板を作る-トレースで90°の角度を避ける。
直角に鋭角に曲がっているトレース幅を一定に保つのは少し難しいです。特に狭いトレースでは、ほんの少しの違いが大きな証拠となるため、そうでなければならない。したがって、45°カーブを2回行うのがよいでしょう。また、90ºのマークは、完全にエッチングされていないものが多く、ショートにつながる可能性があります。
回路基板を作る-熱の発生する場所を考慮する
熱は、正しく放熱しないと、回路の性能を低下させ、時には破損させることもあります。熱抵抗と呼ばれるパラメータは、ある条件を満たしたときに、1ワットの電力あたりどれだけの温度が加わるかを示しています。部品とは別に、電気的なネットワークの強度、ビア、銅のトレースなども、ある意味で熱の発生に寄与している。
設計者は、故障や回路破壊を回避するために、安全な温度制限の下で動作し、滞在するPCBを生産しようとすることになっています。冷却を行わなくても正常に動作する回路もありますが、ヒートシンクや冷却ファン、またはその両方を増やすことが避けられない状況もあります。
回路基板を作る-同じデバイスには必ず同じ記号を使う
回路図に一貫性を持たせるために、同じデバイスを表すには常に同じ記号を使うべきです。例えば、IEEEの抵抗器とヨーロッパの抵抗器を回路図に載せると、混乱します。
回路図を設計する前に、識別可能な電気的記号をすべて評価し、すべてのプロジェクトで常に同じ記号を使用するように時間をかける必要があります。
回路基板を作る-ミックスドシグナル回路のためのヒント
デジタルとアナログのグランドを分離する
電源回路の場合、PCBボードでは、デジタルとアナログのグランドを分離する必要があります。これは、デジタルPCBボード回路から放出される電圧と電流スパイクは、時々アナログに位置する回路に干渉を作成することができるために必要です。これは、その性能に影響を与える可能性があります。プリント基板内で結束する場合は，電源経路の末端，できればプリント基板のグランド接続部に近いところで結束してください。
回路基板を作る – アナロググラウンドをノイズから保護する
アナロググランドに干渉が存在する場合、信号線と同様の影響を与えることになる。グランドプレーンの抵抗を減らすために相当なグランドプレーンを望むと、その下や上に配線されたラインとの容量結合に対してより脆弱になる原因となってしまう。とはいえ、アナロググランドは、アナログラインが交差し、かつデジタルもあることが前提です。そうすることで、アナログ回路とデジタル回路の容量結合を減少させることができます。
回路基板を作る-各部品に固有のデジグネータを付けよう
回路図の信頼性と可読性を高めるために、回路内のすべてのシンボルに固有のデジグネータを付けて、すべての部品を識別できるようにする必要があります。すべての抵抗は、R1, R2, R3 などのように、一貫した名称を持つ必要があります。
もし、特定の性能が要求される部品を使用するつもりなら、記号にラベルを付けるべきです。例えば、特定のトレース幅の要件、インピーダンス、または特殊なシールドで構成される部品のラベルを増やす必要がある場合があります。
回路基板を作る-メーカーの仕様を知る
各メーカーには、最小トレース幅、層数などの仕様があります。設計を始める前に、自分が何を要求しているかを振り返り、その要求を満たしてくれるメーカーを探す必要があります。あなたは、FR-1からFR-5に至るまで、あなたのニーズにプリント回路基板の材料のグレードを含める必要があります。FR-1はまた、紙フェノール混合物として知られており、FR-はガラス布とエポキシです。
この情報により、トレース幅を設定し、ボード全体のレイアウトを再ルーティングする代わりに、間隔をすることができます。
なお、材料の種類によって、回路基板の難燃性、耐久性、強度、吸湿性などが異なることに留意する必要がある。
まとめ
回路基板の製造を計画通りに進めるための11のトップヒント。WellPCBは、顧客が優先であることを理解している、よく知られた信頼できる会社です。我々は、2つの近代的なPCB工場と1つのPCBアセンブリ工場を持っています。
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