PCB基板設計の基本設計フローを分析するための7つのヒント

PCB基板設計者として、基本的な設計フローを理解することは重要です。これはPCBを構成する部品を決定するのに役立ちます。また、PCB部品が製品全体と互換性があることを確認することもできます。PCB 設計プロセスでは、様々な関係者間のコラボレーションとコミュニケーションが必要です。また、タイムラインと予算を確立することも重要です。コストを削減する1つの方法は、容易に入手可能な部品を使用することです。より複雑またはニッチな部品を選択すると、コストが増加し、リードタイムを追加することができます。部品の配置も、シンプルさとはんだ付け性を考慮する必要があります。

設計フローの分析

PCA回路基板設計の基本的な設計フローを分析することで、プロジェクトに最も効果的な手法を特定することができます。PCB作成に関わる基本的なステップを理解することで、プロセスを最適化し、時間、費用、労力を節約することができます。高度なEDAツールを使用することで、手作業による配置の手間なくPCBを作成することができます。そして、より重要な二次的問題に集中することができます。

最適な部品を決定した後、PCB設計フローの次のステップはPCBのレイアウトを計画することです。基板レイアウトは、CAD環境内のEDAツールを使用して行われます。コンポーネントのシンボルは、コンポーネントの物理的な寸法を使用して表されるため、PCBの設計が容易になります。設計が完了すると、基板はガーバー形式でエクスポートできます。
正しい部品の選択

PCB回路基板に適切な部品を選択することで、その寿命と耐久性を向上させることができる。また、修理作業も少なくて済みます。サーキットブレーカーの使用、ソフトウェア制御、正しいサイズの散逸デバイスは、PCBの寿命を向上させるためのいくつかのヒントです。さらに、適切なPCB部品を選択することで、製品全体のパフォーマンスが向上します。

まず、部品の入手可能性を確認する。回路基板を設計する時点で入手できない部品がある場合は、代わりに代替部品を注文することを検討する必要があります。そうすることで、組み立ての遅れを避けることができます。代替部品を購入するもう一つの利点は、回路図やレイアウトを変更する必要がないことです。

並列トレースの回避

パラレル・トレースはシグナル・インテグリティに問題を引き起こす可能性がある。隣接する信号間のクロストークを引き起こす可能性があり、一度PCBが作られると修正が困難です。このような問題を最小限に抑えるには、平行トレースを互いに直角になるようにします。この設計戦略は、基板故障の原因となる相互インダクタンスやキャパシタンスの影響も低減します。

平行トレースが近すぎると、信号がショートする可能性がある。さらに、トレースの幅が広すぎると、PCBに必要な不動産の量と必要な層の数が増えます。これは、基板のサイズとコストを増加させる可能性があります。

成分値が高いか低いかの選択

PCB回路基板の設計では、製品の設計および性能要件を満たすために適切な部品を選択する必要があります。適切な部品を選択することで、最終製品の寿命が長くなり、修理の回数も少なくなります。適切な部品を選択するために、エンジニアはPCB部品の価格、性能、品質を考慮する必要があります。耐久性があり、効果的な高品質の部品を選択することで、製品全体のコストを削減することができます。

回路を設計する際には、部品値の高いもの、低いものを選択することが重要である。これは、回路設計に費用をかけすぎないために重要です。理想的な部品が安価で入手できる場合もあれば、入手困難な場合もある。最終的な決断を下す前に、その入手可能性と価格を確認するのがベストです。

適切なパッケージサイズの選択

プロジェクトでプリント回路基板を使用する場合、適切なパッケージサイズを選択する必要があります。この決定は、あなたが成功した結果を達成しようとしている場合、非常に重要です。また、製品のコストにも影響します。望ましい結果を得るためには、コストと製品の品質のバランスを取る必要があります。

パッケージサイズを選択する際には、最終製品と回路基板の機能を考慮する必要があります。現在、回路基板や電子製品の小型化が進んでいるため、プロジェクトに適したパッケージサイズを選択することが重要です。例えば、多層回路基板を設計する場合は、層数に適したパッケージサイズを選択する必要があります。同様に、複数の部品を使用するICを設計する場合は、相互接続の密度を考慮する必要があります。

静電気とは何か？

静電気とは、物質表面の電荷の不均衡のことである。2つの物体の間や、物質内部で発生することがある。この不均衡は、放電や電流によって電荷が移動するまで残る。実用的には、静電気はコピーやエアフィルター、その他多くの用途に使用されている。

静電気とは、物質表面の電荷の不均衡のことである。

静電気は、生産工程に大きな混乱を引き起こす可能性のある現象である。とりわけ、材料同士がくっつく原因となり、その結果、機械部品が損傷することがある。静電気は電気ショックを引き起こす可能性があるため、オペレーターにとっては特に問題となる。さらに、電荷はほこりを引き寄せ、特に爆発の危険のある場所では火花を発生させることさえあります。

静電気は、物質の表面でマイナス電荷とプラス電荷のバランスが崩れたときに発生する。非導電性絶縁体の場合、物質の分子構造が不均衡になると、この不均衡が発生する。一般的に、原子はプラスとマイナスの電荷を同量ずつ持っている。したがって、バランスの取れた原子は、原子核に負の電荷を持ち、電子に正の電荷を持つ。対照的に、アンバランスな原子は電子よりもプラスの電荷が多く、全体としてマイナスの電荷を持つことになる。
2つの物体の摩擦によって起こる

静電気は、2つの物体間の荷電粒子の相互作用によって引き起こされる電気流の一形態である。静電気は、ある物体が別の物体と摩擦し、2つの物体間に摩擦が生じたときに発生する。物体の表面にある粒子は摩擦からエネルギーを吸収し、帯電する。十分なパワーが蓄積されると、粒子は電荷を放電する。その効果は、わずか数マイクロ秒の短い電流である。

電荷を作るには、風船を頭にこすりつけたり、カーペットの上を足で引きずったり、滑らかな表面を風船で引きずったりする。物体が接触すればするほど、電荷は速く移動する。ただし、静電気は湿度の高い天候では発生しにくいので、涼しく晴れた乾燥した日を選んで試してほしい。

コピーに使われる

コピーでは、情報を紙から紙へ移すために静電気が使われる。静電気は、コピー機やレーザープリンターと呼ばれる装置によって発生する。この装置は静電気のパターンを発生させ、トナーと呼ばれる粉末インクを引き寄せる。その後、トナーは定着と呼ばれるプロセスを経て紙と結合する。

静電気は、複写機が原稿を特殊なドラムにフラッシュするときに発生する。ドラムは事実上、風船のような役割を果たし、原稿中のトナーの粒子を引き寄せる。このドラムにはセレンという金属が含まれており、光を受けると導電性が変化する。この導電性の変化によって、コピー機は画像をドラムに転写することができる。

エアフィルターに使われている

静電気は、空気中の特定の粒子によって発生する電荷である。静電気を利用するエアフィルターは、ダニやペットのフケなどの小さな粒子を捕獲するのに非常に効果的です。しかし、静電エアフィルターは大きな粒子を捕獲するのには適していません。

静電エアフィルターには、空気中の粒子を帯電させ、捕集板に引き寄せるワイヤーが含まれている。このフィルターは安価で再利用可能だが、埃のコーティングに問題がある。

ペイントスプレーに使われている

静電気は塗料スプレーの原理であり、静電気を利用して塗料を均一かつ迅速に塗布する技術である。塗料の液滴はプラスに帯電した状態でスプレーノズルを離れ、液滴同士が反発し合って霧状に広がる。塗料は帯電しているため、接触した表面に付着する。また、少ない塗料で均一な仕上がりを実現できる。

静電気は、工場の汚染防止装置である電気集塵装置にも使われている。これらの機械は粒子状物質に静電気を与え、それを反対の電荷を持つ電極に引き寄せることで、大気中への有害物質の排出を防ぐ。静電気は塗料スプレーにも使われ、自動車を含む多くの製品に使用されている。この方法では、塗装対象物に付着する細かい霧状の塗料が生成される。

劇場で使われている

静電気は電気火花の非常に重要な発生源であり、手術室の導電性環境を作るために使用される。手術室の床は導電性の材料で作られているが、感電死の危険性が高まるため、導電性が高すぎてはならない。劇場内のすべての器具やテーブルにも、導電性の車輪や支えをつけるべきである。スタッフはまた、帯電防止ゴム底を履き、帯電防止特性のある素材の衣服を着用すべきである。プラスチックの衣服よりも綿が好ましい。

ダストテストに使用

静電気は、帯電した粒子同士が接触することで発生する現象である。同じ電荷を持つ粒子同士は引き合い、反対の電荷を持つ粒子同士は反発する。この現象は、粉塵検査、コピー、電気集塵機、大気汚染防止などに利用されている。

静電気は、2つの異なる物質が接触したときに発生します。パイプを通る液体の流れや加工装置への粉塵粒子の衝突など、多くの一般的な加工作業で静電気が発生します。爆発性の粉塵や粉末が爆発する可能性があるかどうかを判断するためにこのテストを使用することは、重要な安全予防措置です。

信頼できるPCBアセンブリメーカーの選択

PCBアセンブリメーカーを選ぶ際には、その会社のスタッフの経験レベルを考慮することが重要です。PCBアセンブリの経験豊富なスタッフは、知識が豊富で信頼できる可能性が高くなります。また、お客様のニーズと予算に応じて、その会社のPCBアセンブリ能力を考慮する必要があります。

PCBアセンブリに関するよくある質問

PCBアセンブリ工程は、電子機器の開発に不可欠な要素です。回路基板の導電チャンネルを接続し、技術が期待通りに機能するようにします。PCB製造に関連する一般的な質問がいくつかありますが、PCB製造会社はそれに答えることができるはずです。

PCBアセンブリ・ハウスを選ぶ際には、高い品質と信頼性を提供する会社を選びたい。また、PCB組み立て時や製品使用時に問題が発生するリスクを低減するサービスを提供している会社を選びたいものです。例えば、PCBアセンブリ会社は、ファインピッチ、リードレス、コンフォーマルコーティングなどのサービスを提供している必要があります。また、ICプログラミングや4端子センシングも可能であるべきだ。

PCBアセンブリーハウスを選ぶ際には、PCBアセンブリープロセスにかかる費用を知っておく必要があります。費用は数ドルから数百ドルまで幅があります。PCBアセンブリのコストは、PCBの複雑さにも依存します。例えば、穴あけやファインピッチが必要なPCBは、組み立てコストが高くなります。

信頼できるプリント基板組立メーカーの選択

PCBアセンブリーメーカーを選ぶことは重要な仕事です。適切なメーカーは、お客様の設計要件に精通しているだけでなく、お客様の業界やPCBが必要とする特定の部品にも精通しているはずです。PCBアセンブリメーカーを選ぶ際には、経験、誠実さ、顧客サポートなどの要素を確認する必要があります。

PCBアセンブリ企業は、高品質の部品とサービスを提供できなければならない。デバイスの効率を最大化し、製品の寿命を延ばすためには、高品質の部品が不可欠です。低品質の部品は動作条件のわずかな変化にも耐えられないため、高品質の部品を選択することが重要です。最高品質のPCBアセンブリを提供できるPCBアセンブリメーカーを利用することで、デバイスに欠陥やエラーがないことを保証できます。

PCB組み立て工程の最終ステップはテストです。製造者はPCB設計ファイルを入手し、問題がないかチェックする必要があります。設計チェックを行い、部品の欠落や冗長な部品、その他問題となるような機能がないかどうかを確認します。これらの問題は、プロジェクトの最終結果に悪影響を及ぼす可能性があります。例えば、部品間の間隔が狭すぎると、ショートや誤動作につながる可能性があります。

PCB組み立てコスト

PCBアセンブリは複雑でコストのかかるプロセスです。コストを削減する方法はいくつかある。まず、部品サプライヤーと良好な関係にあるメーカーを見つける必要がある。そうすることで、部品をより簡単に、より低コストで調達することができる。第二に、メーカーのPCB認定をチェックすることで、そのメーカーがPCBを組み立てる資格を持っていることを確認できる。最後に、費用対効果の高いさまざまなソリューションを提供できるPCBアセンブリメーカーを探すことです。

PCBアセンブリのコストは、PCBの設計と複雑さによって異なります。ハイエンドでカスタムメイドのPCBは通常、シンプルで少量のPCBよりもコストがかかります。しかし、どこに目を向ければ、安価なPCBアセンブリサービスを見つけることができます。例えば、品質とサービスに定評のあるメーカーを探すことができます。

PCBアセンブリのコストも業界によって異なります。各業界のニーズに応えるため、各メーカーはさまざまなPCBオプションを提供しています。PCBアセンブリのコストは、製品の複雑さ、設計の複雑さのレベル、必要なPCBのタイプによって異なります。場合によっては、低コストの熟練した労働力と低い諸経費のため、組立コストが低いこともあります。

環境規制

PCBアセンブリーメーカーを探す際には、環境規制を遵守しているメーカーを探しましょう。これは、電子機器を扱う場合には特に重要です。例えばRoHS指令は、電子機器に含まれる特定の化学物質の量を規制しています。また、電子機器に含まれる鉛やカドミウムの量も制限されています。

PCB製造には鉛フリー材料の使用が必須であり、すべてのディスクリート部品、はんだ接合部、ヒートシンクが鉛フリーであることを確認する必要があります。鉛ベースの製品は人体に有害であり、その製造は法的リスクを伴います。鉛フリーのPCBアセンブリを実施することで、企業は環境問題を重視する顧客との競争優位性を高めることができます。

あなたが選択したPCBメーカーは、品質管理システム（QMS）を導入している必要があります。ISO 9001認証は、PCBアセンブリメーカーが品質管理システムを導入していることを示す良い指標です。この認証には、品質方針、品質マニュアル、継続的改善の手順が含まれている必要があります。PCBメーカーはまた、歩留まりを文書化し、レビューのために利用できるようにするシステムを持っている必要があります。その他の認証も、メーカーの能力と実力を証明する。

PCB洗浄プロセスの概要と最適洗浄剤の選択

この記事では、PCB洗浄プロセスの概要と最適な洗浄剤の選択について説明します。水系洗浄剤、フラックス除去剤、IPAの使用に焦点を当てます。各洗浄剤の主な利点と欠点について説明し、適切な洗浄剤を選択できるようにします。

ばんこくこくさいおんぴょうもじ

IPAはPCBの洗浄に使われる最も一般的な溶剤のひとつである。その効果は、登録された供給元から入手することで向上する。さらに、高品質のIPAはPCBの耐久性を高めます。PCBクリーニングは、適切なクリーニングツールを使って行うのが最も効果的なプロセスです。

最適な洗浄液は、除去する汚染物質、化学溶剤の表面温度、溶剤の環境適合性によって決まる。気相洗浄は、多層構造のPCBに適しています。溶剤は基板の微細な部分にも届きます。

水性クリーナー

水性PCB洗浄液は、回路基板を損傷させるフラックスを除去するための優れた選択肢です。フラックスには水溶性のものもあれば、別の溶剤が必要なものもある。回路基板を水で洗浄する場合、基板を過度の水にさらさないことが最善です。実際、短期間の水への暴露は、電子部品の寿命を縮めることさえある。

PCBの洗浄に使用される洗浄剤は通常水性で、浸漬でもブラシでも使用できる。ブラシを使用する場合は、溶剤を加熱することで洗浄性能を向上させることができる。ただし、加熱すると発火する可能性のあるフラックス除去剤を含まない溶剤を使用するようにしてください。一部のマイルドな溶剤は、綿棒や発泡綿棒に混ぜて使用すると洗浄性能が向上する。また、イソプロピル・アルコールを含む、あらかじめ湿らせたワイプを使うこともできる。

溶剤にはさまざまな有害大気汚染物質が含まれているため、環境保護庁によって規制されているが、水性クリーナーは規制されていないため、同じようなリスクはない。とはいえ、水性クリーナーはプロセスの可変性が高い。例えば、溶剤は低温で使用でき、200℃にも達することがある。また、水性クリーナーは表面張力が高い傾向があり、狭いスペースへの浸透が難しくなることがある。幸い、これらの性質は洗浄液の温度を上げたり、異なる界面活性剤や乳化剤を使用することで克服できる。

フラックス除去剤

フラックス除去剤は、はんだ付けの前にPCBに残ったはんだをきれいにするのに最適な方法です。残留フラックスは腐食やデンドライト（基板上の接点間で連鎖したイオン粒子）の原因となるため、これは重要です。この粒子が除去されないと、短絡や電流漏れを引き起こす可能性があります。フラックス除去剤には、イソプロピルアルコールをはじめ、さまざまな溶剤がある。

フラックス除去剤には液体とエアゾールがある。これらの液体は、回路基板からあらゆる種類のロジンやフラックスの残留物を除去するために特別に設計されています。また、ブラシやディップタンクでプリント基板に塗布することもできます。これらの液体は、フラックス残渣の除去に効果的に働き、すべての部品に安全に使用できます。

より強力な溶剤が必要な場合は、Flux Removal 4をお使いください。これはエアゾールスプレーで、PCBをクリーニングするための溶剤が含まれている。溶液を塗布するには、専用のブラシを使用します。このブラシは、液剤の化学的・機械的影響に耐えられるよう、高品質の繊維で作られている。この溶剤はすぐに蒸発するので、PCBをすすぐ必要はない。フラックス除去剤は、PCB上の他の汚染物質を除去するためにも使用できます。

イソプロピルアルコール

PCBクリーニングは、ブラシや液浸など、さまざまなツールを使って行うことができる。溶剤に熱を加えることで、洗浄性能を向上させることができる。ただし、これは不燃性のフラックス除去剤にのみ行うこと。ブラシのほかに、穏やかな溶剤に浸した綿棒や発泡綿棒を使うこともできる。これらの綿棒は通常、ポンプ・ディスペンサーで入手できる。また、イソプロピルアルコールを含ませたウェットティッシュを使う方法もある。

イソプロピルアルコールは、PCB洗浄用の安価で広く入手可能な溶剤である。蒸発が早く、他の洗浄剤よりも化学物質が少ない。しかし、PCBのクリーニングに使う場合は、高品位のイソプロピルアルコールを使うことが重要です。低級アルコールは電子部品を損傷する可能性がある。また、イソプロピルアルコールはラテックス製の手袋を着用して取り扱うこと。蒸留水も、腐食の原因となる導電性イオンを含まないため、代用品として適している。

水中のイソプロピルアルコールの濃度は乾燥時間に影響する。水の割合が高いほど、溶液の乾燥に時間がかかる。また、溶剤中の水分含有率が高いほど、アルコールの表面張力が高くなり、乾燥に時間がかかる。これは、ウォータースポットが問題となる光学機器には有益ではない。

RoHSとは何か、なぜ重要なのか？

多くのEEEメーカーが、新しいRoHS規制について疑問を持っています。その多くは、どのように指令を申請すればよいのか悩んでいます。ここでは、よくある質問にお答えします。RoHSは、有害物質とその代替物質の使用を規制する指令です。また、メーカーに対して、より環境にやさしい製品作りを求めています。

RoHSは指令である

RoHSは、製造機器に含まれる有害物質を規制する指令である。この指令は、電子廃棄物の量を減らし、人類の福祉を向上させるためにヨーロッパで導入されました。この指令は、世界中の製造業者や販売業者によって守られています。また、この指令の独自バージョンを持つ国もある。この指令に基づき、ケーブル、コンポーネント、EEE機器を製造するすべての企業は、指令に準拠していることを確認するための試験を受けなければなりません。

製品がRoHSに準拠していない場合、製造者は罰金を科される可能性がある。コンプライアンス違反に対する罰則はEU加盟国によって異なりますが、通常、巨額の罰金や禁固刑が科されることもあります。コンプライアンスを確保するためには、従業員教育が不可欠です。

EU域内の製品に適用される

RoHS指令は、さまざまな電子・電気製品に適用される環境保護法である。この指令は、自動車に使用される電気ケーブルを対象としているため、自動車産業には特に関係が深い。EUは、自動車用バッテリーに含まれる鉛、水銀、カドミウム、六価クロムなど特定の物質について厳しい規制を設けている。

この指令により、製造業者は製品に有害物質を使用することができない。この指令は2002年に採択され、EU域内で販売・使用される製品に適用される。この指令にはより具体的な要求事項が含まれており、製造業者は製品にCEマークを付けることが義務付けられています。

有害物質の使用を制限する。

欧州連合（EU）は、電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用を制限するRoHS指令を採択した。この指令は2003年2月に発効した。この指令の目的は、環境と消費者の健康を保護することです。同指令を遵守するためには、電子機器および包装に含まれる有害物質の含有率が20％以下でなければならない。

この法律は主にEU域内で製造された製品に適用される。特定の国で販売される製品には、一定の適用除外が適用される。EUは制限物質リストを定期的に更新し、必要に応じて適用除外を変更する。新しい規制は、生物毒性学に関する科学的知見に基づいており、低レベルの化学物質暴露が集団に及ぼす長期的影響を認めている。さらに、新しい検査方法では、より低濃度の環境有害物質を検出できるようになった。これらの知見により、科学者たちは、低レベルの暴露が発達や神経学的変化などの有害な影響につながる可能性を指摘している。

生産コストが上がる

RoHS規制への対応コストの増加は、中小製造業者（CM）にとって大きな課題です。RoHS対応にかかるコストは、生産コスト全体の最大5.2%を占める可能性があり、これには試験費用や管理費用の増加も含まれます。また、企業は免除手続きに多くの時間を費やす必要があり、これもコスト増につながります。この問題に対処するため、RoHS対応に関連するコストを管理・削減する戦略を開発するCMが増えています。

コスト増のほかに、RoHSは罰金のリスクも高い。RoHSへの準拠に失敗すると、製品のリコール、陳腐化した在庫の評価損、長期的な機会費用などが発生する可能性があります。さらに、企業のブランド名が損なわれた場合、失われた売上や市場シェアが回復しない可能性もあります。

環境を保護する

RoHS指令は、電気・電子機器（EEE）に含まれる有害物質の使用を制限するEU法である。また、WEEEの回収とリサイクルも推進しています。これら2つの指令は、EEEに含まれる有害物質の量を制限することにより、環境を保護することを目的としています。PCBA123は、人と環境の保護に取り組んでおり、当社の製品はRoHSとWEEE規制を満たしています。

これらの規則は、製造業者が有害物質を特定し、回避し、より環境に優しい代替品を見つけるのを助けるように設計されている。すべての製品に適用されるわけではありませんが、環境保護とコスト削減に役立ちます。RoHSを使用することで、メーカーは製品の品質と効率を維持しながら、使用する有害物質の量を減らすことができます。