PCBアセンブラとは？

PCBアセンブラーとは、基板を組み立てる人のこと。このプロセスでは、部品のピッキングと配置、はんだ付け、およびテストが含まれます。アセンブラーは一般的に、最も一般的なタイプのPCBである表面実装技術を使用します。はんだペーストは、コンポーネントを基板に接着するために使用されます。

プロセスの選択と配置

PCBアセンブラーのピック＆プレイス工程は、部品をピックアップし、PCB上の指定された位置に配置する機械的なアセンブリラインを含みます。ピックアンドプレースマシンには通常カメラが搭載されており、部品が正しく配置されていることを確認します。この機械はまた、空気圧バキュームを使って部品をピックアップし、PCB上に配置します。

PCBアセンブラーのピック＆プレイス工程は、手作業によるアセンブリーとは異なり、全工程を自動化します。機械は部品供給装置から部品をピック・アンド・プレイスし、はんだペーストを使ってPCBに配置します。これらの機械は、1時間に基板1枚あたり20～30,000個のエレメントを作成することができます。

はんだペースト

ソルダーペーストはPCBアセンブリプロセスにおいて重要なコンポーネントです。PCBにソルダーペーストを使用することで、ショートを防ぎ、酸化から保護します。また、接合部を強化し、電流の流れを助けます。このペーストには様々な品質があります。

プリント基板のはんだ付け工程は、層数が増えるにつれて複雑さを増していきます。新しい層が増えるごとに、ステンシル、リフロー工程、部品構成のバリエーションが追加されます。層数にかかわらず、品質管理は最優先事項です。工程用のコンベアベルトは非常に精巧に作られており、セカンドステージでのわずかな乱れが仕様を満たさない接続を引き起こす可能性があります。

ソルダーペーストは金属粒子とフラックスの混合物である。ピック・アンド・プレイス工程が始まる前にPCBに塗布される。ソルダーペーストは赤外線リフロー装置を通過する際に溶融します。ソルダーペーストの塗布は、PCBアセンブリプロセスの不可欠な部分です。ソルダーペーストは大規模生産だけでなく、プロトタイプ生産にも使用できます。また、ソルダーペーストを使用することで、組立工程を簡単かつ迅速に行うことができます。

ロボット工学

PCBアセンブラーは、ロボット技術を使って電子部品を製造する。この技術はさまざまな産業で利用できる。制御と操作には電子部品を使用する。ロボットの主要部品の1つはプリント回路基板です。回路基板はロボットの動作を制御し、コントローラにフィードバックを提供する。適切な動作のためには様々な部品を設計する必要があり、プリント基板の組み立て担当者はこれらの細部に注意を払う必要があります。

ロボットPCBアセンブラーは、コスト増につながる不良を排除することができます。工程の早い段階で不良を排除することで、基板が品質基準を満たすことを保証し、メーカーがコストのかかる再加工に費やす時間を節約することができる。しかし、ロボットPCBアセンブラーの初期コストは高く、セットアップに時間がかかることもある。PCBアセンブラーのロボットは非常に精密であるため、特定の作業には依然として人手が必要である。

クリーニング

PCBアセンブラーは、製品の信頼性と生産量を向上させる方法を常に模索しています。残念なことに、これらのプロセスの中には、最終製品に悪影響を及ぼす残留物や汚染物が残ることがあります。、むいてむむのむのむすびPCB組立工程開始前。この工程では、さまざまな問題の原因となる汚れ、はんだフラックス、酸化物を除去します。ークリアーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

PCBを徹底的に洗浄するには、さまざまな洗浄液を使用することができます。簡単で安価なものもあれば、専用の洗浄装置や消耗品が必要なものもあります。これらの洗浄液のほとんどは不燃性で、湿度センサーのような繊細な部品にダメージを与えません。ただし、有害なガスにさらされないよう、常に換気の良い場所か、ヒュームフードの下でこの洗浄作業を行う必要があります。

PCBアセンブラの重要性

PCBアセンブラーは、回路基板を組み立てることができる熟練者である。彼の仕事は、すべての部品が正しく配置され、はんだ付けされていることを確認することです。良い仕事をするためには、細部に対する鋭い目と高い手先の器用さ、正確さが必要です。さらに、アセンブラーは迅速かつ正確に作業できなければならない。また、指示に注意深く従わなければならない。

電子製品の小型化・複雑化に伴い、PCBアセンブラーへの要求も高まっている。限られたスペースでますます複雑な回路を扱わなければならないからだ。そのため、はんだ付けと組み立ての両方で正確な調整が必要になる。

PCBを素早く簡単に入力する方法

PCB実装工程はエレクトロニクス産業にとって重要である。ほとんどの電子機器の基幹部品であるPCBは、さまざまな用途で使用されています。最近の技術の進歩により、このプロセスは容易になりました。PCBを迅速かつ簡単に実装する方法を学ぶことができます。

スルーホール抵抗器の使用

スルーホール抵抗器をPCBに使用するには、慎重な計画と配置が必要です。これらの部品は表面実装部品よりも多くのスペースを必要とするため、手作業でPCBに配置する必要があります。PCBにスルーホール部品を配置するには、以下の手順が便利です：

まず、スルーホールの抵抗とコンデンサのサイズを決定する。部品のサイズが比較的大きい場合は、代わりに表面実装部品を使うことを検討するとよいでしょう。その方が、はんだ付けの工程も簡単になります。結局のところ、表面実装抵抗器はスルーホール抵抗器よりも高価ですが、それでもスペースに限りがある場合には最良の選択肢です。

スルーホール抵抗器は、ブレッドボードに貼り付けたり、PCBにはんだ付けしたりできる、長くてフレキシブルなリード線を持っています。これらの抵抗器は、回路の電流を減らします。スルーホール抵抗器には、主に3つのタイプがあります：アキシャルスルーホール抵抗器、ラジアルスルーホール抵抗器、およびプラガブルスルーホール抵抗器です。アキシャルスルーホール抵抗器が最も一般的です。

ピック・アンド・プレイス・マシンの使用

ピックアンドプレイスマシンは、PCBアセンブリをより迅速かつ効率的にする最新の製造プロセスです。ミリ単位で部品を配置できるため、設計者はPCBサイズを縮小しながらスペースを最大限に活用できます。ピックアンドプレイスマシンはまた、PCB製造の高速化を可能にし、プロジェクト全体のコスト削減に貢献します。

ピック・アンド・プレース・マシンは、小さな吸引ノズルで部品をピックアップすることで機能する。この吸引により部品は正しい位置に保持され、その後吸引が解除されます。ノズルには部品の初期位置と最終位置がプログラムされていますが、わずかな位置のばらつきが生じることもあります。

ピックアンドプレイスマシンは、SMT部品をPCBに配置する効率的な方法です。最小限のセットアップ時間や簡単な再プログラミングなど、数多くの利点があります。ピックアンドプレースマシンのスピードは人間には真似できませんが、収益を大幅に向上させることができます。わずかな初期投資で、中古のピックアンドプレースマシンを購入することができます。

ステンシルの使用

ステンシルによる印刷には、開口部にはんだペーストを充填する工程、ペーストを転写する工程、ペーストを位置決めする工程の3つの工程があります。ステンシルを使用してプリント基板にペーストを充填する場合、ペーストを正確に転写することが不可欠です。ステンシルの印刷工程では、ステンシル壁の面積をPCBのオープン面の面積と同じにする必要があります。こうすることで、ソルダーペーストを塗布する際にエアホールが発生するリスクを最小限に抑えることができます。

ソルダーペーストを印刷する前に、ステンシルの厚さを選択する必要があります。ステンシルの厚さは、プリント基板に印刷されるソルダーペーストの量を決定するため重要です。ステンシルのはんだペーストが多すぎると、リフローはんだ付け時にブリッジが発生する可能性があります。幸いなことに、さまざまな厚さのステンシルがあり、はんだブリッジを最小限に抑えることができます。

ハンダ付け

プリント基板のはんだ付けは、ほとんどの電気技術者が習得すべき基本技術です。シンプルなプロセスで、一度やり方を知ってしまえば、さまざまなはんだ付け作業に応用できる。このプロセスでは、PCB上のさまざまな接点にはんだを流します。さまざまな電気部品を接合する効率的な方法です。

プリント基板のはんだ付けを始める前に、表面を十分にきれいにしてください。こうすることで、強力なはんだ接合が可能になります。はんだ洗浄パッドは、工業用またはホームセンターで購入できます。これらのパッドはPCB素材を傷つけることがなく、安全に使用できます。ただし、台所の掃除には使わないでください。

プリント基板サプライヤーの選択

PCBサプライヤーを選ぶことは、プロジェクトの重要な要素です。エレクトロニクス業界は不確実性が高いため、サプライヤーを選ぶ前に複数のサプライヤーを評価することをお勧めします。サプライヤーと最初にコンタクトを取るには、業界会議や見本市に参加するのが一番です。展示会場では、営業担当者や技術サポート担当者をよく見かけます。

評判の良いPCBサプライヤーは、時間をかけてあなたのデザインを検討します。これらの専門家の経験とノウハウは、プロジェクトの成功に不可欠です。また、見積もりの早さも考慮する必要があります。迅速な見積もりは魅力的かもしれませんが、それはあなたが期待する仕事の質を表していないかもしれません。また、見積もりが遅いと、プロジェクトが完了するまでに長い時間がかかるかもしれません。また、PCBサプライヤーのリードタイムを見る必要があります。ほとんどの場合、見積もりを受け取るには24時間あれば十分です。

PCBプロジェクトを完成させるコンポーネント

自宅でPCBボードを作る方法を学び始める前に、プロジェクトを完了するために必要なコンポーネントを知っておく必要があります。これらのうち、はんだポット、はんだペースト、銅クラッド基板です。次のステップは、PCBを組み立てることです。このステップでは、すべての部品が適切に配置され、はんだ付けされていることを確認する必要があります。最終的なPCBは、下の図のようになるはずです。

はんだペースト

ソルダーペーストは、PCB基板に電子部品を取り付けるために使用される材料です。さまざまな配合があります。厚いものもあれば薄いものもあります。厚いものはステンシル印刷に使用され、薄いものはスクリーン印刷技術を必要とします。PCBボード上に長くとどまるため、厚いペーストが好まれます。PCBに適した配合の選択は、印刷方法と硬化条件によって異なります。

はんだペーストメーカーは通常、推奨温度プロファイルを提示しています。一般的には、急激な爆発的膨張を防ぐため、緩やかな温度上昇が必要です。また、ソルダーペーストがフラックスを完全に活性化し、溶融するように温度上昇も緩やかにする必要があります。この時間を "Time Above Liquidus"（液相線上時間）と呼びます。リクイダス時間経過後は、はんだペーストを急速に冷却する必要があります。

はんだペーストの熱特性は、はんだの溶融温度に影響を与えます。鉛は融点が低いため、部品のリードやPCBパッドに最適です。しかし、鉛は環境にやさしくないため、業界はより有害性の低い材料を求めています。

酸エッチング

PCB基板は、さまざまな化学薬品を使ってエッチングすることができます。これらの化学薬品は、回路基板の外層から銅を除去するために使用されます。プロセスは酸性またはアルカリ性のいずれかになります。このプロセスは通常、UVランプにさらされた回路基板上で実行される。光はラミネートに当たり、ラミネートを弱め、銅の領域を出現させる。その後、酸で銅を溶かし、きれいで透明な基板にします。

PCB基板のエッチングに使われる一般的な酸は過硫酸ナトリウムである。この酸は透明な液体で、時間とともに緑色になり、基板の表面を簡単に見ることができる。塩化第二鉄とは異なり、過硫酸ナトリウムはそれほど腐食性が強くなく、衣服を汚すこともない。しかし、危険な物質であることに変わりはないので、取り扱いには注意が必要である。

塩酸と過酸化水素は金物店で購入できる。これらの化学薬品をそれぞれ1リットルずつ使えば、多数のPCBをエッチングできる。10×4cm2のPCBをエッチングするには、1リットルで十分である。エッチング液は一度しか使わないので、作業を始める前に正確に準備されていることを確認する必要がある。また、プラスチックトレイがPCBに合っていることを確認してください。

銅張板

銅張りの基板は通常、基板の仕様によって片面か両面です。一般的にFR-4というガラス繊維とエポキシの複合材料でできており、銅層は1層か2層です。銅層の厚さは通常1.4ミルです。銅層の厚さは基板の電気特性に影響します。大電流が必要な場合は、銅層を厚くした方がよい。

転写紙はインターネットで購入できますし、光沢のある雑誌のページを使うこともできます。転写作業をできるだけスムーズに行うには、デザインを鏡に映して確認する必要があります。

Altium Designerは銅張りのPCB基板を設計するための優れたツールです。プロフェッショナルな基板を作成できる機能とツールが満載です。また、デザインデータを即座に共有できるため、PCBメーカーとのコラボレーションも簡単です。

PCB設計におけるSDRAM信号の放射干渉を改善する方法

良いPCB設計とは、SDRAM信号からの放射干渉がないことです。信号線をできるだけ短くし、PCBボードの誘電率を高くすることで、これを実現できます。さらに、ワイヤーやケーブルの接続部に磁気ビーズを配置することもできます。

PCBボードの誘電率を上げる

高速回路を使用する場合、トレースのインピーダンスを一致させる必要がある。そうしないと、RF エネルギーが放射され、EMI 問題を引き起こす可能性がある。この問題を解決する良い方法は、信号終端を使用することである。これにより、反射やリンギングの影響を緩和し、高速の立ち上がりエッジや立ち下がりエッジを遅くすることができる。PCB基板に使用される材料は、トレースのインピーダンスに大きな役割を果たす。

ベストプラクティスは、主要な信号を別々に、できるだけ短く配線することである。こうすることで、干渉信号のカップリングパスの長さを最小限に抑えることができる。クロック信号と重要な信号線は最初に配線する。重要でない信号線は最後に配線する。さらに、キー信号の配線は、パッドやスルーホールのビアによって形成されるスペースを超えないようにしてください。

信号線をできるだけ短くする

PCB設計において信号線を短く保つことは、EMIやクロストークの問題を回避するのに役立つ。信号のリターンパスは、基準平面上のトレースの投影として定義されます。この基準平面を連続的に保つことが非常に重要です。場合によっては、信号のスイッチングや電源層の分割技術を使用することで、リターンパスを削減することができます。そのような場合、SDRAM 信号は PCB の内層に配置する必要があります。

信号のリターンパスが長いと、クロストークや相互カップリングが大量に発生する。したがって、信号線はできるだけ短くすることが重要である。信号線の長さは、隣接するグランドプレーンにできるだけ近づけるように設定する。また、入力端子と出力端子の平行リード線の数を減らすことも不可欠である。必要であれば、2本のリード線の間にアース線を追加することで、リード線間の距離を短くしたり、長くしたりすることができる。

フェライトビーズの使用

フェライトビーズは、sdram 信号を含む回路の放射干渉を低減するために使用される。ビーズは回路内の個々の導体に使用される。これらのビーズの使用には慎重な検討が必要である。例えば、シングルボード・コンピュータのCPUは一般的に高周波で動作し、クロックは数百メガヘルツになることが多い。同様に、パワーレールもRFの影響を受けやすい。

フェライト磁気ビーズの主な特性は、低周波電流に対する抵抗が非常に小さく、高周波電流に対する減衰が非常に大きいことである。これらの特性により、従来のインダクタよりもノイズ吸収効果が高い。最適な結果を得るためには、メーカーが技術仕様を提供する必要があります。そうすることで、ユーザーは回路に適したインピーダンスを決定することができる。

グラウンド・フィル・パターンの使用

放射妨害は、電子機器の誤作動を引き起こす可能性のある問題です。あらゆる周波数帯域で発生する可能性があり、信号品質を損なう原因となります。幸いなことに、放射妨害を改善する方法はいくつかあります。この記事では、使用可能ないくつかのテクニックを概説します。

一つのテクニックは、グランドトレースを延長することである。こうすることで、PCB上の空きスペースを埋めることができる。例えば、2層基板では、グランド・トレースを最上層から最下層まで延長する。また、グラウンド・トレースは長すぎてもいけない。PCB設計でグランドフィルパターンを使用することで、設計者は出力端子と入力端子の間の距離を縮めることができる。

もう一つの方法は、基板のエッジに近すぎるトレースによって引き起こされる放射干渉の量を減らすためにビアステッチを使用することです。こうすることで、基板のエッジの周りにビアのリングを形成し、基板をEMIから保護します。ビアステッチは、2層および4層基板で特に有益です。

伝送路の反射を避ける

PCBを設計する際、伝送線路の反射を避けることは極めて重要である。これは、ソース信号とデスティネーション信号の間のインピーダンスの変化によって起こります。これは、PCBの誘電率や高さなど、様々な要因の結果として起こり得ます。

まず、リターン電流が同じレイヤーを通過する必要があるため、PCBは基準プレーンの導通を維持できなければならない。この連続性は、信号スイッチングや電源層分割を使用する場合に不可欠である。リターンパスを可能な限り短くするもう一つの方法は、PCBの内層にコンデンサーを組み込むことである。

伝送線路の反射を避けるもう一つの解決策は、トレースを近づけすぎないようにすることである。こうすることで、高速信号で深刻な問題となるクロストークの可能性を減らすことができる。

PCBの成功率を高めるためのいくつかのヒント

プリント基板の端から2mm以上離すこと。

PCBのエッジは、ストレスの影響を最も受けやすい部分です。そのため、部品を基板の端から2mm以上離すことが重要です。これは、PCBに人の手でアクセスする必要のあるコネクターやスイッチがある場合に特に重要です。また、エッジPCBに部品を配置する際には、留意すべき点がいくつかあります。

PCBレイアウトを作成する際には、トレースとパッドの間にスペースを空けてください。PCB製造工程は100％正確ではないため、隣接するパッドやトレース間に少なくとも0.020″のスペースを空けることが重要です。

マルチメーターによる接続のチェック

マルチメータを使って回路基板をテストする場合、最初のステップは極性を識別することである。通常、マルチメーターには赤と黒のプローブが付いています。赤のプローブがプラス側、黒のプローブがマイナス側です。両方のプローブが同じ部品に接続されていれば、マルチメーターは正しい読み取り値を示すはずである。また、接続の短絡を知らせるブザー機能が付いていることも必要です。

回路基板のショートが疑われる場合、そこに差し込まれている部品をすべて取り外してください。そうすることで、故障部品の可能性を排除することができます。また、近くのアース接続や導線をチェックすることもできます。これにより、ショートの場所を絞り込むことができます。

DRCシステムの使用

DRCシステムは、設計者がPCB設計がデザインルールに準拠していることを確認するのに役立ちます。エラーにフラグを立て、必要に応じて設計を変更することができます。また、設計者が最初の回路図の妥当性を判断するのにも役立ちます。DRCシステムは、回路図から最終的なPCBまで、最初から設計プロセスの一部であるべきです。

DRCツールは、PCB設計の安全性、電気的性能、信頼性をチェックするために設計されています。エンジニアが設計エラーを排除し、市場投入までの時間を短縮するのに役立ちます。HyperLynx DRCは強力で柔軟なデザインルールチェックツールであり、正確で高速な自動電気設計検証を提供します。あらゆるPCBデザインフローをサポートし、ODB++およびIPC2581規格と互換性があります。HyperLynx DRCツールは、8つのDRCルールを含む無償バージョンを提供しています。

パワープレーンでプアーを使う

パワーPCBの設計に苦慮している場合、レイアウトソフトウェアを使用することで、パワープレーンを最大限に活用することができます。このソフトウエアは、ビアをどこに配置するか、また、どのようなサイズとタイプを使用するかを決定するのに役立ちます。また、設計のシミュレーションや解析にも役立ちます。これらのツールは、PCBレイアウトをより簡単にします。

多層 PCB で作業する場合、対称パターンを確保することが不可欠です。複数の電源プレーンを使用することで、PCB のレイアウトのバランスを保つことができます。例えば、4層基板には2つの内部電源プレーンが必要です。両面PCBでも、複数の電源プレーンが役立ちます。