プリント回路基板の設計は回路回路図に基づいており、回路設計者が必要とする機能を実装しています. レイアウト設計とも呼ばれるプリント回路基板の設計, 外部接続のレイアウトなど、さまざまな要素を考慮する必要があります, 内部電子部品のレイアウト, 金属配線とビアのレイアウト, 電磁保護, 等々. 良い PCBレイアウト設計 生産コストを節約し、PCB の性能を向上させることができます, 一方、PCBの設計が不十分だと、ボードの機能が制限され、ボード全体が故障する可能性があります。. したがって、PCBが適切に設計されていることを確認することが非常に重要です。, ここでは、PCB設計プロセスに含まれる主要なステップと、設計前に考慮すべきいくつかの要因について説明します。.
PCB設計 プロセス
- コンセプトデザイン
PCBを設計する目的を決定するために必要な最初のステップ, これをボードの概念設計と呼びます. この段階では, PCBが持つ機能を定義する必要があります, どのような特性がありますか, 他の回路との相互接続, おおよそのサイズ, 最終製品のどこに配置されるか, また、おおよその温度を含むその動作環境を考慮する必要があります, 湿度など.
- 回路図を描く
最終的なコンセプトデザインを決定するとき, 次のフェーズに進みます: 回路図を描く. 回路図面には、コンポーネント名を含む、回路基板の電気コンポーネントが適切に機能するために必要なすべての情報が含まれています, 値, 評価, 等々. 同時に, 部品表も作成する必要があります (上手) 部品番号などの非常に詳細な情報が含まれます, 参照指定子, 説明, 量, パッケージ, 等, PCBの設計を変更するたびに、これら2つのドキュメントを最新の状態に保ってください。.
- ボードレベルのブロック図を作成する
3番目のステップで, ボードレベルのブロック図を作成する必要があります, これは、プリント回路基板の正確な最終寸法を説明する図面を参照しています. 図の各領域は、ブロックとして明確にマークする必要があります, コンポーネント, と制約.
- コンポーネントの配置を決定する
このフェーズでは, 各コンポーネントをボードのどこに配置するかを決定します. このプロセス中, 最終決定を下すまで、作業の多くの段階を経ることがあります, これはごく普通のことです. PCBの品質と性能を最大化するために、各コンポーネントが適切な場所に配置されていることを確認する必要があるため.
- 回路ルーティングを確立する
各部品の位置が確認されているので, 次に、回線のルーティングを確立して、回線のルーティングとルーティングの優先順位を決定する必要があります。.
- テスト
最後のステップで, 一連のテストを実行して、設計がすべてのニーズを満たすことができることを確認する必要があります. 設計が十分にテストされている場合, その後、製造プロセスに移ることができます, そうでない場合, 元のPCB設計に基づいて調整する必要があります.
PCB設計の考慮事項
ボードの制限
ボードの制約, ボードのサイズと形状を含む, プリント回路基板を設計する際に考慮する必要があります. 最初, 回路に十分なスペースがあることを確認する必要があります. 回路基板のサイズは、いくつかの要因の影響を受けます, 最終製品のサイズや機能など. 技術の進歩と消費者の需要の変化に伴い, 電子製品はより小さく、より用途が広くなっています, これもPCB設計に大きく影響します. したがって, 設計を開始する前にPCBサイズを見積もることが重要です. 十分なスペースがない場合, 多層または高密度の相互接続を使用する必要がある場合があります (HDI) 目的の機能を実現するための設計. 形状について, 通常、PCBを長方形に設計します, ただし、不規則な形状の製品の場合, 使用するPCBも特別な形状に設計する必要があります, コストは高くなりますが. その間, PCB設計の早い段階で層の数を考慮する必要があります. より多くの層を備えたPCBを設計すると、コストが増加します, しかし、それは私たちがより高度な機能を備えたPCBを設計することを可能にします.
製造プロセス
PCB設計を開始する前に, 回路基板の製造工程を考慮する必要があります, プロセスが異なれば制限や制約も異なるため. ボード上の製造プロセスで機能する参照穴が必要です, PCBの穴から離れたコンポーネントで設計する必要があります. 一方, PCBを作るための原材料と組み立て方法を考慮する必要があります, 例えば, ある場合には, スルーホールコンポーネントと表面実装コンポーネントの両方を同時に使用する必要があります. 加えて, メーカーと連絡を取り、必要な種類のボードを製造できることを確認します.
コンポーネントと材料に関する考慮事項
PCB設計を開始する前に, ボードに使用されている材料とコンポーネントを把握する必要があります. 素材や部品の違いによりデザインが変わる場合がございます, ボードに適した材料とコンポーネントを選択するには時間がかかります. 最初, それらが利用可能であることを確認する必要があります, 一部の材料やコンポーネントは市場で見つけるのが難しいため. その間, 必要なアイテムが予算内で入手できることを確認する必要があります. 最後に, また、設計がこれらの材料とコンポーネントの強度を最大化できることを確認する必要があります.
コンポーネントの配置注文
これは、コンポーネントをボードに配置する順序を含むプロセスを指します. 最初にコネクタと電源回路を追加することをお勧めします, 続いて精密回路, 重要な回路, そして他の要素. プロセス中, ルーティングおよび生成機能を検討する必要があります, ノイズ感受性, ルーティングの優先順位, と電力レベル. コンポーネントを間違った順序で配置すると、回路パスまたはコンポーネントの競合が発生する可能性があります, 製図板の段階に戻る必要があります.
配置場所
コンポーネントの配置はPCBのパフォーマンスに影響を与え、最終製品の成功または失敗を決定する場合があります. あなたが望ましい結果を得るのを助けるために, コンポーネントを近づけすぎないことをお勧めします, これは多くの悪影響をもたらします. 最初, 配置コンポーネントの自動化が妨げられ、テストが遅くなります. コンポーネントが近すぎる場合は、ボードを配置してテストするときに、マシンまたはエンジニアが特に注意する必要があります。. 2番目, また、製造段階でより多くの時間を費やすことになります, エンジニアはゆっくりと注意深く操作する必要があるため. 少なくとも許可することをお勧めします 100 コンポーネントとPCBのエッジの間のミルのスペース.
オリエンテーションと組織
PCBを設計するとき, 回路基板上のすべての電子部品が同じ方向を向いている必要があることに注意してください。, これは、混乱を排除することにより、製造と組み立ての効率を向上させるのに役立ちます, 特にはんだ付けプロセスで.
PCB設計のリスクを減らす方法
起こりうるリスクを予測できれば, そうすれば、プリント回路基板の設計はより簡単に成功します. ターゲットに到達するための重要なポイントは、PCB設計におけるシグナルインテグリティです。. 関連するコンテンツを一緒に見つけましょう.
電子システム設計用, チップサプライヤーは、使用するチップの種類など、多くの製品ソリューションの製造を完了しています。, 外部回路の作り方, 等々. ハードウェアエンジニアは、回路の原理を考慮する必要がないことはめったにありません。, 自分でプリント基板を作るだけです. しかしながら, PCB設計中に問題が発生する, PCB設計が不安定にならないなど, またはプリント回路基板アセンブリボードが機能しない. 一部の大企業の場合, 多くのチップメーカーがPCB設計ガイダンスの技術サポートを提供します. しかし、一部の中小企業はこのサポートを受けるのが困難です, 彼らは何回もプリント回路基板のプロトタイプを作るかもしれません, またはデバッグに非常に長い時間がかかる. 実際には, システムの設計方法を理解すれば、これらすべてを回避できます。. 以下は、PCB設計のリスクを軽減するための3つのスキルです。:
- まず第一に, レイアウト計画段階でシグナルインテグリティの問題を考慮する必要があります, このようにレイアウトしましょう: あるPCBから別のPCBに信号が正しく受信されていますか? これを早期に評価する必要があります. シグナルインテグリティに関する知識と単純なソフトウェア操作の認識を少し知っていれば、それを行うのは難しくありません。.
- 第二に, PCB設計プロセス中, シミュレーションソフトウェアを使用して特定のアライメントを評価し、信号品質が要件を満たすことができるかどうかを確認します. シミュレーションプロセスはそれほど複雑ではありません, 重要なのは、シグナルインテグリティの知識の原理を理解することです, ガイドに使用します.
- 第三に, PCB設計におけるリスク管理をうまくやらなければなりません. シミュレーションソフトウェアでは解決できない問題が多く、PCB設計者が制御する必要があります。PCB設計のヒントを上手にマスターできれば, それは故障の可能性を減らすのに役立ち、コストを節約するためにPCBボードの時間を作る必要はありません & 時間, また、デバッグは比較的簡単です.
効率的 Pを使用したCB設計 CAD
高度な使用 コンピューター支援設計 (CAD) ソフトウェアシステムは、PCB設計者が多くのレイアウトの問題を回避し、PCBをより適切に作成するのに役立ちます. CADが私たちにもたらすことができるいくつかの利点を以下に示します:
半自動設計プロセス: CADプログラムを使用すると、コンポーネントを必要な場所にドラッグアンドドロップしてボードを設計できます。. 一部のCADシステムは、トレースの作成にも役立ちます, これも私たちが移動することを可能にします, コンポーネントを追加または削除するか、必要に応じてルートを変更します. 一言で, CADシステムを使用して, PCBを高効率かつ正確に設計できます.
設計検証: CADシステムを使用して、公差をテストすることにより、PCB設計が有効かどうかを検証できます。, 互換性, コンポーネントの配置, 等々. 一部のシステムでは、製造段階に移行する前に、悪影響を最小限に抑えて排除するのに役立つエラーをリアルタイムで見つけることもできます。.
ファイル生成: CADシステムは、製造に必要なガーバーファイルやその他のファイル形式を生成するのに役立ちます, CADソフトウェアによって生成されたこれらのファイルは高精度で機能します.
ルールとテンプレートの作成: CADプログラムを使用してカスタムルールセットを作成および保存し、それらを設計者と共有してソフトウェアの機能を強化できます。. さらに, 将来のPCB設計に非常に便利なテンプレートを作成できます.
優れたPCBを設計するには、多くの専門知識と経験が必要です, これは小さな偉業ではありません. したがって, PCB設計の専門知識が不足している場合, 専門家に依頼して処理することをお勧めします, そしてMOKOはあなたの最初の選択です. MOKOテクノロジーにて, PCB設計チームと 16 長年の経験がPCB設計に堪能です. 当社の設計者はCADシステムを利用して、単純なPCBから複雑なPCBを効率的かつ正確に設計します. 加えて, PCBの設計から製造、組み立てまで、本格的なサービスを提供します. ISO9001などの認証を取得しています:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI, インクルード, 等, 高品質のPCBと最高のサービスを常にお客様に提供できるようにするため.
