PCBを設計する方法は?

PCBの設計は、電子技術者が最終製品の機能を実行するために必要なコンポーネントを選択し、それらのコンポーネントを電気的に接続するための最良の方法を決定することから始まります。
この設計により、PCBの寸法、穴のサイズと位置、全体的な機械的定義など、多くの情報がメーカーに提供されます。 また、材料の種類、仕様、UL要件、ソルダーマスク、およびテスト要件を参照する注記が組み込まれている場合もあります。

 

CAD:ソフトウェアを使用したハードウェアの作成

一方、 PCB設計 かつてマイラーフィルムで手動で再生されていましたが、現在はコンピューター支援設計(CAD)ソフトウェアを使用して作成されています。 CADソフトウェアが導体のルートを自動的に決定し、必要な手作業を削減します。 ほとんどのCADプロバイダーは、利用可能なコンポーネントの形状とサイズのライブラリを提供しています。 これらの形状とサイズは、アウトラインと呼ばれます。 これらのコンポーネントがボードと接触する領域は、フットプリントと呼ばれます。

材料の選択

さまざまな銅の厚さ、エポキシの特性、およびガラス織りのタイプが利用可能であるため、設計者は目的の組み合わせを定義する必要があります。 重要な考慮事項のXNUMXつは、多層PCBの層を結合する薬剤であるプリプレグの構成です。。 プリプレグ(またはBステージ樹脂)は、エポキシを含浸させた後、部分的に硬化させたガラスクロスです。 熱、電気、化学の3つの基本的な特性があります。

金属仕上げの指定

銅は、製造中のほとんどのPCBの導体として使用されており、保護しないでおくと、変色して、ベアボードへのコンポーネントの適切なはんだ付け性を妨げます。 PCBの露出した銅の表面を保護するために、変色しない、または変色が遅い金属が適用されます。 金属表面仕上げは、価格、貯蔵寿命、信頼性、および組み立て処理が異なります。 人気のある表面仕上げのいくつかを以下に示します。

  • 熱風はんだレベリング(HASL):PCBを溶融はんだ(スズ-鉛)の槽に浸します。
  • 無電解液浸金(ENIG):これは最もよく普及しているRoHS仕上げ方法のXNUMXつです。 ENIGは、優れた濡れ性、共面性、酸化性、および長い貯蔵寿命を提供します。
  • 液浸銀
  • 有機はんだ付け性保存剤(OSP):OSPは、RoHS互換の水ベースの有機化合物で、銅に選択的に結合し、はんだ付け中に銅を保護する有機/金属層を提供します。
  • 鉛フリーHASL:溶融浴には鉛とRoHSが含まれていません。 同様の結果を得るためにニッケル変性合金を使用しています。

スタックアップシートの作成

最後のステップとして、設計者はボードの全体像を提供するスタックアップシートを作成します。

 

製造データの生成

  • 内部または業界の仕様
  • アンダーライターズラボラトリー(UL)の要件
  • テスト要件
  • カスタム仕様

デザインをメーカーに譲渡する

最もよく使用されるデータ転送形式は、以下で使用されます。

  • ガーバーとその派生物、ガーバーRS-274X。
  • ODB ++、GenCAM、およびPIC-D-350。

ツーリング用の設計の変換

製造プロセスは、コンピューター支援製造(CAM)ソフトウェアと呼ばれる特別なプログラムを使用して、設計者から受け取った電子データを転送することから始まります。 CAMは、製造業者が以下を実行することを許可します。

  • パネル化とフォトツーリングの実行

パネル化プロセスは、ラミネートのパネルの表面全体を最も経済的に埋めるために複数のPCB画像を作成することです。 補助機能:レイヤー番号、ULシンボル、境界線、およびテストクーポンがパネルに追加されます。 次に、それはフォトプロッターに転送されます。これは、イメージングプロセスを通じてレーザー光でパネル化された画像を描画するマシンです。 最終的な画像は写真フィルムに描かれます。

レーザーダイレクトイメージング(LDI)は、 PCB設計 強力なレーザーを使用して製造パネルへの回路を直接イメージングすることにより、製造パネルに接続します。

  • ドリルおよびルーティングデータの生成

数値制御(NC)ドリルと、ドリルセクションに送信するためのルーティングデータを生成します。

  • プログラミング検査およびテストデータ

メーカーは自動光学検査(AOI)を使用して、PCBルーティングの破損や短絡を検出します。 メーカーは、ゴールデンボードまたはCADデータを参照として使用してAOIメモリをプログラムします。 AOIマシンは検査中のボードをスキャンし、ゴールデンボードと比較します。 不一致の場合、マシンは欠陥の場所を特定しました。

ベアボードは、元の設計に従っていることを確認するために電気的にテストされています。 テストにはXNUMXつの方法があります。

  • ゴールデンボードテスト:この方法は主に、で使用されるアートワークを生成するためのガーバーまたは電子データが利用できない場合に使用されます。 PCBのメーカー。 通常はスルーホール、単純な2層、4層、さらには6層のボードであるレガシー製品は、この方法でテストされます。
  • ネットリストテスト:この方法は、ガーバーデータが利用可能な場合に使用できます。 提供された情報からすべてのネット(回路に沿った一連のポイント)を抽出できる場合に実行されます。 ゴールデンボードテストが比較テストである場合、ネットリストはすべてのポイントをテストし、電気的完全性の高い信頼性を保証します。 ポイントツーポイントのこの真の電気的テストは、PCBの実際の概略図からわずかXNUMXステップです。

 

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