2 PCBリバースエンジニアリングの注意点

2 PCBリバースエンジニアリングの注意点

コンピューター断層撮影

コンピューター断層撮影は、プリント基板のリバース・エンジニアリングに威力を発揮する。この技術では、X線を使って回路基板内部の画像を撮影する。得られた画像は、基板の構造を再構築するために使用することができる。しかし、コンピューター断層撮影にはいくつかの限界がある。視野が狭いため、銅箔の面積が大きいPCBには効果がない。

コンピュータ断層撮影は、すべてのリバース・エンジニアリング・プロジェクトに適しているわけではありません。CTスキャンは不正確な結果をもたらす可能性がある。非破壊的な方法を使うのが最善で、その方が誤差の幅が大きくなります。このプロセスではCTスキャンが一般的に使用されますが、X線トモグラフィを使用して物質内部を撮影することもできます。X線断層撮影は幾何学的情報も抽出できるので、デバイスを破壊することなく回路基板を再設計するのに非常に役立ちます。

CTの主な欠点は、X線が画像を歪ませ、多くのアーチファクトを引き起こすことである。さらに、強力なX線はICチップを損傷する可能性がある。加えて、プロセスを開始する前に基板を除染する必要がある。

これに対し、リバースエンジニアリングPCBでは、複雑な物事を理解するために分解法を用いる。この方法はハードウェア・エンジニアリングに限らず、ソフトウェア開発やヒトのDNAマッピングにも使われている。このプロセスはPCBから始まり、そこから回路図へと逆行し、どのように動作するかを分析する。

PCBリバースエンジニアリングのもう一つの利点は、最大6層の基板の高解像度の光学画像を数時間で作成できることである。また、コストも低い。この結果は、レプリカPCBを製造するPCBメーカーに直接送ることができます。

コンピュータ断層検査は、多層プリント基板の解析にも使用できます。結果は部品表の作成にも使用できます。PCBリバースエンジニアリングが必要な場合は、サンプルPCBを提供することをお勧めします。サンプル基板は幅10mm以上のものをご用意ください。

コンピュータ断層撮影を使用するもう一つの利点は、ユーザーが個々の部品を視覚化できることです。さらに、GD&T管理も決定できます。PC-DMISは、フィーチャーをポリラインやステップファイルにエクスポートすることができます。これにより、プリント基板上の接続を視覚化することができます。

X線

PCBリバースエンジニアリングのためのX線は、プリント回路基板上のコンポーネントを識別するための比較的新しい技術です。従来の手法では、プリント基板のレイヤーを剥がす必要がありますが、この作業には時間がかかり、エラーが発生しやすく、損傷も大きくなります。一方、PCBリバースエンジニアリングのためのX線は、PCBに物理的な損傷を与える必要がなく、評価にかかる時間もはるかに短い。また、この方法では回路基板からデータを抽出することができます。

PCBのリバース・エンジニアリングにはX線検査機がよく使われるが、そのような検査機を購入する費用は多くの人にとって法外なものだろう。あるハードウェア・ハッカーのジョン・マクマスターは、お金を節約するために、自分のラボで使うX線を自作することにした。

もう一つの重要な考慮点は、X線の解像度である。低解像度のサーベイ・スキャンでは基板の主要なコンポーネントを確認できますが、トレースや相互接続を確認するにはサブミクロンの解像度が必要です。現在のマイクロCTスキャナーやXRMは、これに必要な解像度を備えていません。さらに、大きなプリント基板を粗い解像度で撮影するには数時間かかることもある。さらに、X線ビームは硬くなり、筋や帯ができることがあります。

PCBリバースエンジニアリングは、既存の電子製品を分析し、優れた機能と低コストを備えた製品を作り直すプロセスです。このプロセスでは、ドキュメントが作成され、PCB製造業者に送られ、レプリカPCBが製造されます。この方法は、修理や新しい回路基板に必要な時間を短縮するためにも使用できます。さらに、特定のファブリケーターが良いマッチングかどうかを明らかにすることもできます。

このプロセスは、プリント基板の表面をクリーニングすることから始まる。その後、X線によって部品内の隠れた情報を明らかにすることができる。さらに、品質や故障の問題を解決するためにも使用できます。また、内部表面やトレース接続のコンピュータ支援設計モデルの作成にも使用できます。

PCBプロジェクトを発注する前に知っておくべきこと

PCBプロジェクトを発注する前に知っておくべきこと

PCBプロジェクトを注文する場合、注意すべき点がいくつかあります。例えば、注文前にトレースをダブルチェックする必要があります。さらに、BOMとドリルファイルが一致していることを確認する必要があります。さらに、正しい材料を選択する必要があります。

トレースのダブルチェック

PCBメーカーにPCBを注文する際は、基板上のトレースと間隔を再確認することが重要です。あなたのプロジェクトのトレースの厚さと幅は、回路を流れることができる電流の量を決定します。オンライン・トレース幅計算機を使って、理想的なトレース幅を見つけることができます。こうすることで、接続が切れる可能性を減らすことができます。

BOMのチェック

PCB部品を注文する最初のステップは、BOMをチェックすることです。部品番号の欠落や間違いを避けるのに役立ちます。BOMを使用することは、部品を調達する際にも有益です。部品の説明は、バイヤーとアセンブリハウスが適切な代替部品を見つけるのに役立ちます。また、部品が正しいMPNを持っているかどうかの確認にも役立ちます。

PCBプロジェクトをメーカーに送る前に、BOMをチェックすることが重要です。小さなミスでもPCB組み立て工程で問題を引き起こす可能性があるからです。また、BOMに加えられた変更を記録し、明確にラベル付けする必要があります。BOMの最新バージョンは、あなたが使用すべきものです。

BOMを入手したら、注文する部品のコストを調べる必要がある。あなたが支払うことになるものを正確に知ることが重要です。部品の価格は、あなたのPCBプロジェクトのBOMと一致する必要があります。そうでない場合は、部品を交換するか、あるいは設計を変更しなければならないかもしれません。

ドリルファイルのチェック

PCB製造会社にPCBプロジェクトを発注する前に、ドリルファイルを簡単にチェックすることができます。しかし、注文する前に覚えておかなければならない重要なことがいくつかあります。最初のステップは、ファイルが正しい形式であることを確認することです。ガーバーファイルビューアーを使用して、ファイルをダブルチェックすることができます。

ドリルファイルとは、PCB上の穴あけ位置を説明する二次ファイルです。このファイルはガーバーファイルと一緒に送信する必要があります。Drill ファイルが穴の位置やサイズを指定しない場合、PCB 注文は審査に落ちます。

ドリルファイルには工具リストも含まれていなければならない。各コンポーネントの穴に必要な工具のリストである。工具リストはドリルファイルに埋め込むか、別のテキストファイルとして送信する。この工具リストを製作図面に記載しないと、自動検証ができなくなり、データ入力時にミスが多くなる。

正しい素材の選択

PCBプロジェクトに適切な材料を選択することは不可欠です。PCB材料の物理的特性は、基板の性能に大きく影響します。例えば、誘電率が低いと誘電体が薄くなり、基板の厚みが薄くなりますが、誘電率が高いと損失が大きくなります。この情報は、PCB材料の選択を絞り込み、必要な性能を提供するものを見つけるのに役立ちます。

次に、PCB上の配線層の数を決定する必要があります。単純なPCB設計の場合、1層か2層しかないかもしれませんが、中程度に複雑な設計の場合、4層から6層が必要になるかもしれません。より複雑な設計では、8層以上が必要になるかもしれません。層数は、PCBプロジェクトのコストに直接影響します。

プリント基板の色から表面仕上げを知る方法

プリント基板の色から表面仕上げを知る方法

If you’re wondering how to know the surface finish of a PCB, you’re not alone. The color of a PCB can reveal its surface finish. You may also see a color designation called ENIG or Hard gold, Silver, or Light red. Regardless of what you see, you’ll want to make sure the PCB is plated to protect the surface.

ENIG

ENIG surface finish is one of the most popular finishes for PCBs. It is made by combining gold and nickel. The gold helps protect the nickel layer from oxidation, and nickel acts as a diffusion barrier. The gold layer has a low contact resistance and is usually a thin layer. The thickness of the gold layer should be consistent with the requirements of the circuit board. This surface finish helps extend the life of the circuit board. It also has excellent electrical performance and enhances electrical conduction between the PCB’s components.

ENIG surface finish has a higher cost but a high success rate. It is resistant to multiple thermal cycles and displays good solderability and wire bonding. It is composed of two metallic layers: a layer of nickel protects the base copper layer from corrosion, and a layer of gold acts as an anti-corrosion layer for the nickel. ENIG is suitable for devices that require high levels of solderability and tight tolerances. ENIG is also lead-free.

Hard gold

Hard gold is a costly PCB surface finish. It is a high-quality, durable finish that is often reserved for components that see a high level of wear and tear. Hard gold is usually applied to edge connectors. Its main use is to provide a durable surface for components that undergo frequent actuation, such as battery contacts or keyboard contacts.

Hard electrolytic gold is a gold plated layer over a nickel barrier coat. It is the most durable of the two and is typically applied to areas that are susceptible to wear and tear. However, this surface finish is very expensive and has a low solderability factor.

Silver

Depending on the PCB’s composition, it can be produced with different colors and finishes. The three most common colors for PCB surfaces are silver, gold, and light red. PCBs with a gold surface finish are usually the most expensive, while those with a silver finish are cheaper. The circuit on the PCB is primarily made of pure copper. Because copper oxidizes easily when exposed to air, it is very important to protect the outer layer of the PCB with a protective coating.

Silver surface finishes can be applied using two different techniques. The first technique is immersion, in which the board is immersed in a solution containing gold ions. The gold ions on the board react with the nickel and form a film that covers the surface. The thickness of the gold layer must be controlled so that the copper and nickel can remain solderable, and the copper is protected from oxygen molecules.

Light red

The surface finish of a PCB can be glossy, non-glossy, or light red. A non-glossy finish tends to have a more porous look, and a glossy finish tends to be reflective and hard shell-like. Green is the most popular PCB color, and it’s also one of the least expensive. It’s important to clean PCBs before using them to avoid oxidation.

Although solder mask color isn’t a direct reflection of PCB performance, some manufacturers use it as a design tool. The color is ideal for PCBs that require brilliant visibility and sharp contrasts. Red PCBs are also attractive when combined with silkscreens.

Electroless palladium

Using the electroless palladium surface finish on your PCBs prevents the formation of black pads on the board, and has many benefits, including excellent solderability and aluminum and silver wire bonding. This type of finish also has an extremely long shelf life. However, it is also more expensive than other finishes and requires a longer lead time.

The ENEPIG PCB surface finish process involves several steps, each of which requires careful monitoring. In the first step, copper is activated, followed by the deposition of electroless nickel and palladium. After that, the circuit board goes through a cleaning procedure, to remove oxidation residues and dust from the surface.

Lead-free HASL

If you’re looking for a new PCB, you may wonder how to tell lead-free HASL surface finishes from lead-based PCBs. While HASL has an attractive look, it’s not ideal for surface-mount components. This kind of finish is not flat, and larger components, like resistors, can’t align properly. Lead-free HASL, on the other hand, is flat, and does not use lead-based solder. Instead, it uses a copper-based solder that is RoHS compliant.

HASL offers high-quality solderability, and it can withstand multiple thermal cycles. It was once the industry standard, but the introduction of RoHS standards pushed it out of compliance. Nowadays, lead-free HASL is more acceptable in terms of environmental impact, as well as safety, and is a more efficient choice for electronic components. It also aligns more closely with the RoHS directive.

セミフレキシブルFR4プリント基板について知っておくべきヒント

セミフレキシブルFR4プリント基板について知っておくべきヒント

FR4は難燃性素材です。

FR4で作られたプリント回路基板は非常に耐久性がある。しかし、他の材料で作られたものに比べてコストが高い。また、剥離しやすく、はんだ付け時に悪臭を放つ。そのため、高級家電には不向きである。

FR4は機械的、電気的、難燃性に優れた複合材料です。それは高温に耐える黄色か薄緑の材料である。それは材料に構造安定性を与えるガラス繊維の層から成っている。また、エポキシ樹脂層が難燃性を発揮します。

FR4プリント基板は、さまざまな厚さで製造することができます。材料の厚さは、基板の重量と部品の互換性に影響します。薄いFR4材料はボードの軽量化に役立ち、消費者にアピールすることができます。また、この材料は出荷しやすく、耐熱性に優れている。ただし、航空宇宙のような高温環境での使用は推奨されない。

熱的、機械的、電気的特性に優れている。

FR-4は、ガラスクロスにエポキシ樹脂またはハイブリッド樹脂を含浸させた一般的なプリント基板基板である。コンピューターやサーバーに広く使用され、優れた熱的、機械的、電気的特性で知られています。それは高温に耐えることができ、それを敏感な電子工学のための理想的な選択にする。

しかし、FR4セミフレックスPCBには、深さ制御フライス加工に関していくつかの課題があります。この種の材料で良好な結果を得るには、基板の残りの厚さを均一にする必要があります。使用する樹脂とプリプレグの量も考慮しなければなりません。フライス加工の公差は適切に設定する必要があります。

優れた熱的、機械的、電気的特性に加えて、FR4は軽量で安価である。その薄さはFR1プリント回路基板よりも大きな利点である。しかし、この材料はFR1やXPCよりもガラス転移温度が低いことに注意すべきである。FR4プリント回路基板は、ガラス繊維材料の8層から作られています。これらのボードは120度Cと130度Cの間の温度に耐えることができる。

高周波ラミネートに比べて信号損失が大きい。

FR4は低コストで機械的・電気的に安定しているため、多くの電子用途に適していますが、すべての用途に適しているわけではありません。高周波信号が必要な場合は、高周波ラミネートがより良い選択です。

ラミネート材料の誘電率は、最適なPCBを決定する上で重要な役割を果たします。誘電率が高ければ高いほど、基板の信号損失は少なくなります。この誘電率は、ボードの電気エネルギー保存能力の尺度です。

プリント回路基板と高周波ラミネートの信号損失を比較すると、前者の方が誘電率が高いことがわかります。つまり、Semi-Flex FR4材は後者よりも誘電率が高いのです。高い誘電率は信号の損失を防ぐので、高速アプリケーションには望ましい。

FR-4は電子機器に使われた最初のPCB素材ではない。それ以前には、プレスしたフェノール綿紙から作られたFR-2ボードがあった。この素材は、ディスクリート配線された手はんだ回路とFR-4との橋渡しの役割を果たした。マグナボックスの広告には、テレビが「手はんだ付け」されていると宣伝しているものもあった。FR-2基板は片面実装であることが多かったが、設計者は上面ジャンパーとゼロΩ抵抗を使用することで問題を解決することができた。

低コストで製造できる

セミフレックスPCBは柔軟性があり、スペースを考慮するアプリケーションに最適です。これらのPCBは従来のFR4基板よりも高価ですが、柔軟性があるため、多くの医療アプリケーションに最適です。また、柔軟性があるため、回路基板の折り曲げによる動的ストレスの処理にも適しています。

セミフレックスPCBは、通常ロールで製造される材料で作られます。これらの材料は、製品の最終サイズに合わせてカットされます。例えば、ロール状の銅箔を希望の形状にカットし、スルーホールを形成するために機械的な穴あけ加工が必要になります。穴の直径は顧客のニーズによって異なる。

しかし、この材料の曲げ特性は問題を引き起こす可能性がある。例えば、FR4は反りやすいため、非常に高温での曲げ加工には適さない。このような問題を防ぐためには、エッチングや成形を行う前に、材料が柔軟な素材でできていることを確認する必要がある。