PCBボードの正しい取り扱い方

PCB基板の適切な扱い方を学ぶことは、多くの理由から重要である。安全上の注意、材料、検査などです。これらの作業を正しく行うことで、製品の安全性が確保され、回路が設計通りに動作するようになります。ここでは、PCBを取り扱う際に留意すべきいくつかのヒントを紹介します。

安全上の注意

PCB基板を取り扱う際の安全対策は、部品や基板全体の損傷を防ぐために不可欠です。不適切な取り扱い方をすると、基板が破損して使用できなくなることがあります。この問題を防ぐには、PCBを湿気から保護することが不可欠です。これを行う一つの方法は、基板を焼くことである。

プリント基板を取り扱う際、ESD損傷は大きな懸念事項です。わずかな静電気放電でも部品に損傷を与え、わずかな衝撃でも内部回路に深刻な損傷を与える可能性があります。PCBの損傷を避ける最善の方法は、両手で扱うことです。こうすることで、基板を傷つけたり、曲げたりする可能性を最小限に抑えることができます。

PCBA開発は反復プロセスであり、最適な結果を得るためには適切な取り扱いが必要です。PCBAを誤った方法で扱うと、銅トレースが損傷し、最適な設計が達成できなくなる可能性があります。また、銅トレースは適切な表面仕上げを施すことで、酸化や損傷から保護する必要があります。

問題点

PCB基板の一般的な問題には、はんだブリッジがある。はんだブリッジとは、2本のトレースが近接しすぎて、銅と部品との接続が悪くなっている部分のことです。この問題を修正するために、PCBメーカーは製造工程を見直し、はんだ付けの際に使用するはんだの量を管理する必要があります。はんだは製造中に汚染されることがあり、交換が必要になることがあります。また、経年劣化、過熱、電圧降下などにより、トレース回路が非導電性になっている可能性もあります。もう一つの問題は、部品が基板から外れて再装着が必要になることです。

こうした問題の多くは、基板不良の根本原因に対処することで回避できる。多くの場合、根本原因は人為的ミスです。不十分なはんだ付け作業、基板のミスアライメント、その他の製造上の欠陥は、不良PCBにつながる可能性があります。ヒューマンエラーはPCB不良の約64%を占めています。その他の一般的な問題としては、性能の低い製造不良部品があります。

材料

PCBはさまざまな素材でできている。その中には銅とアルミニウムがある。銅が最も一般的です。銅クラッドPCBも一般的です。それぞれの材料は、独自の熱的、機械的、電気的特性を持っています。いくつかの材料は、他のものよりも特定のPCBタスクに適しています。

PCBに使用される材料は、PCBの用途とガラス転移温度（Tg）によって決まります。Tgは、水分や化学物質に対する材料の耐性を示す指標です。Tgが高いほど、より耐久性のあるPCBであることを示します。適切な性能を確保するために、Tgがアセンブリプロセスに適合していることを確認してください。

PTFEはテフロンとしても知られ、軽量で強度が高い。また、優れた熱的・電気的特性を持ち、優れた柔軟性を示す。さらに、PTFEは難燃性である。一方、FR-4は、織ガラス繊維布と難燃性エポキシ樹脂バインダーで作られたガラス強化エポキシ積層シートです。いくつかの利点から、PCB製造のための一般的な選択肢となっています。

検査

PCB基板の検査は、電子製品を製造する上で重要なプロセスである。基板に欠陥があるかどうかを判断し、故障モードを予測するのに役立ちます。また、PCB基板の検査は、歩留まり決定のための正確なデータを提供します。IPCには、ベア基板とアセンブリ基板の検査に関する規格があります。回路基板の種類によって必要な検査は異なります。例えば、クラス3のプリント基板は最も高い検査頻度を必要とします。

ほとんどのPCBメーカーは、PCB検査にAOI（自動光学検査）方式を採用しています。このタイプの検査では、カメラを使って基板を検査し、基準基板や理想的な設計仕様と比較します。このシステムにより、欠陥を早期に発見し、製造コストを最小限に抑えることができます。

修理

PCBボードを修理するプロセスには、さまざまな段階があります。最初のステップの一つは、故障の原因を特定することです。最も一般的な原因は、衝撃や圧力による物理的な損傷です。例えば、デバイスが高いところから落とされたり、他の物体にぶつかったりした可能性があります。別の原因としては、基板を直接損傷させた分解が考えられます。

損傷がスルーホールの場合、新しい部品をはんだ付けする前に、スルーホールを修復する必要があります。これを行うには、まず鋭利なナイフでスルーホールのゴミを取り除きます。次に、消毒用アルコールで洗浄する。その後、ペーパークリップを使ってスルーホールを広げ、部品のリードに合わせます。その後、新しい部品を穴に挿入し、基板にはんだ付けする。

大型コンデンサと小型コンデンサの選び方

電子機器に電力を供給する場合、コンデンサを選ぶ際に留意すべき点がいくつかある。キャパシタンスやインピーダンスなど、考慮すべき要素がいくつかあります。この記事では、大きなコンデンサと小さなコンデンサのインピーダンスについて説明します。これらの要素を理解すれば、電気プロジェクトに最適な決定を下すことができます。また、予算を念頭に置くこともお忘れなく。

インピーダンス

コンデンサを選ぶ際に考慮すべき要素はいくつもある。最初のステップは、特定のニーズに合ったコンデンサを選ぶことです。オーディオレコーディングにコンデンサを使いた い場合は、そのインピーダンスを考慮する必要があ る。さらに、アプリケーションの要件とコンデンサの仕様も考慮する必要があります。

コンデンサはESRによって分類される。通常、電解コンデンサのESRは0.1～5Ωである。スルーホールコンデンサはESRが低いため、ループインダクタンスが低い状態で実装できる。また、これらの小型コンデンサは、高周波でのインピーダンスも低くなります。

キャパシタンス

アプリケーションに適したコンデンサを選ぶには、プロジェクトの具体的なニーズと予算によります。コンデンサの価格は、数セントから数百ドルまで幅があります。必要なコンデンサの数は、回路の周波数と瞬時電流に依存します。大きなコンデンサは低い周波数で動作し、小さなコンデンサは高い周波数で動作します。

セラミック・コンデンサもコンデンサの一種である。これらのコンデンサは通常無極性で、静電容量値を識別するための3桁のコードを持っている。最初の2桁はコンデンサの値を示し、3桁目は静電容量に加えるゼロの数を示します。キャパシタでは、誘電体箔は電気化学的製造によって形成される酸化物の薄い層でできている。これにより、小さなスペースで非常に大きな静電容量を持つコンデンサが可能になる。

温度係数

温度係数とは、コンデンサの静電容量がある温度でどれだけ変化するかを表す数値である。ー温度係数はー単位はー百万分のー負の係数を持つコンデンサは、正の係数を持つコンデンサよりも高温で静電容量を失います。コンデンサの温度係数は、正または負の文字と数字で示され、色の付いたバンドで示されることもあります。

温度係数の高いコンデンサーは、出力電力が大きくなる。しかし、このルールには例外もある。特定の用途にコンデンサを選ぶ際には、その温度係数を考慮することが重要である。通常、コンデンサの本体には基準温度250℃の値が印刷されている。つまり、この温度を下回るアプリケーションでは、より高い温度係数を持つコンデンサが必要になります。

大きなコンデンサーのインピーダンスと小さなコンデンサーのインピーダンス

大容量コンデンサのインピーダンスは、小容量コンデンサよりもはるかに低い。これら2種類のコンデンサの違いは、電荷の蓄積速度と、完全な充電と放電にかかる時間の違いに由来する。大容量コンデンサは小容量コンデンサよりも充電に時間がかかり、急速充電はできません。コンデンサに電流が流れるのは、充電または放電されたときだけである。コンデンサが完全に充電または放電されると、コンデンサは開回路と同じように動作します。

コンデンサのインピーダンスを決定するためには、コンデンサが異なる周波数帯域でどのように振る舞うかを理解する必要がある。コンデンサは直列共振回路を形成するため、そのインピーダンスはV字型の周波数特性を持つ。コンデンサのインピーダンスは、共振周波数では低下するが、周波数が上昇するにつれて増加する。

コンデンサのサイズ

コンデンサのサイズは、電荷と電圧の比によって決まる。通常、単位はファラッドである。マイクロファラドはファラドの100万分の1である。静電容量もマイクロファラッドで測定される。1マイクロファラッドのコンデンサは、1,000uFのコンデンサと同じ電荷量を持つ。

キャパシタンスは、部品が蓄えることのできる電気エネルギーの量を示す尺度である。静電容量が大きいほど、その価値は大きくなる。一般的に、コンデンサは特定の電圧に対して定格されている。多くの場合、これらの仕様はコンデンサ自体に記されています。コンデンサが破損または故障した場合、同じ使用電圧を持つものと交換することが重要である。それが不可能な場合は、より高い電圧のコンデンサを使用することができる。ただし、このタイプのコンデンサは通常より大きい。

コンデンサーは様々な材料で作ることができる。空気は優れた絶縁体である。しかし、固体の材料は空気よりも導電性が低いことがある。例えばマイカは、誘電率が6から8の間である。マイカは、コンデンサの静電容量を増加させるために使用することもできる。