シンガポールの電子機器設計・製造

シンガポールの電子機器設計・製造

シンガポールのエレクトロニクス産業は驚くほど活発で成長している。2017年には、同国のGDPの4分の1以上がこの産業に起因している。エレクトロニクス産業が盛んなシンガポールでは、エレクトロニクスの主要輸出国のひとつであることも不思議ではありません。この地域には評判の高い電子機器設計・製造企業が数多くありますが、プロジェクトに適した企業を選ぶのは難しいものです。以下では、EMS企業を探す際のポイントをご紹介します。

EMS企業は、電子部品の設計、組み立て、テストを専門としている。

EMSとは、電子部品や製品を設計、製造、テストするプロセスのことである。EMS企業は、PCB製造、ICプロトタイピング、電子部品アセンブリなど、製造プロセスの特定分野に特化しています。最終製品が顧客の仕様に適合するよう、さまざまなPCBアセンブリ技術を使用することもあります。場合によっては、EMS企業は大量生産に踏み切る前に、製品のコンセプトをテストするために顧客のためにプロトタイプを設計することがある。これらのプロトタイプは、多くの場合、安価な材料を使用して製造され、最終製品を忠実に模倣することができる。

EMS企業はお客様と密接に協力し、お客様の仕様に合った製品を設計・製造します。EMSの営業担当者は、自社の能力を説明し、お客様のニーズを理解し、見積書を作成します。また、最低コストと最短のリードタイムを得るために、部品サプライヤーと協力します。

EMSパートナーを選ぶ際には、製品のアフターマーケットとサービスのニーズを必ず考慮してください。EMSパートナーは、部品の陳腐化や再製造を支援できる専門チームを持っているべきです。また、部品の陳腐化管理や部品エンジニアリング管理サービスなど、製品のライフサイクル全般をサポートしてくれる会社でなければなりません。さらに、プロジェクトの成功には良好なコミュニケーションが不可欠です。

ハイテクサービスを提供する

電子製品の設計や生産でお困りなら、シンガポールが最適です。この国には先進的なエレクトロニクス企業が数多くあります。例えば、半導体企業が数多く進出しています。これらの企業の中には、インテリジェントでエネルギー効率の高い製品の開発を専門とするところもあります。

シンガポールのエレクトロニクス産業は、製品設計から製造、流通に至るまで、さまざまなバリューチェーン・サービスを提供する2900社以上の企業で構成されている。これらの企業は、集積回路設計、衛星通信、無線技術、暗号化技術、製品製造・開発などの分野に特化しています。多くの選択肢がある中で、適切な電子設計・製造会社を選ぶのは難しいことです。

シンガポールで評判の電子機器製造会社がEMSカンパニーである。40年以上の経験を持ち、革新的で高品質な設計ソリューションで様々な業界にサービスを提供しています。同社は、その専門知識と新たな技術で高く評価されています。その結果、同社は顧客のニーズを満たす幅広い電子製品とサービスを提供することができる。

信用履歴がある

シンガポールには、企業や個人にサービスを提供する電子機器設計・製造企業が数多くあります。この産業はシンガポールではかなり大きく、同国のGDPの4分の1以上を占めている。また、シンガポールは電子製品の輸出大国でもあります。しかし、非常に多くの選択肢があるため、ニーズに合った最適な会社を選ぶのは大変なことです。ここでは、シンガポールの電子機器設計・製造会社を選ぶ際に留意すべき点をご紹介します。

信頼できる歴史は、電子設計・製造企業に求められる重要な資質です。これらの企業は、操業年数が長ければ長いほど、質の高い結果を出すためのノウハウやプロセスを持っている可能性が高くなります。これは、顧客の信頼と信用を得るのに役立ちます。また、数十年の経験を持つ企業であれば、プロジェクトを成功に導くための洗練されたプロセス、技術、技術的ノウハウを有している可能性も高くなります。

高品質の製品を提供する

シンガポールの電子設計会社は、幅広いサービスと製品を提供しています。そのほとんどが、製品開発、製造、流通を含むバリューチェーン・サービスを提供しています。集積回路設計、ワイヤレス技術、衛星通信、暗号化技術など、さまざまな業界に焦点を当てています。完全なソリューションを提供するところもあれば、ニッチな分野に特化したところもある。このように提供するサービスの幅が広いため、適切な会社を選ぶのは難しい。

EMS社はシンガポールで最も著名な電子機器メーカーの一つであり、最先端のサービスと製品を提供している。同社は40年以上にわたってこの業界に携わり、さまざまな分野にサービスを提供しています。EMSカンパニーは、新技術の開発と革新的なソリューションの提供に重点を置いています。同社のエンジニアリングチームは、高品質の製品を提供し、新しい技術を設計に取り入れることに専念しています。

適切な電子機器設計・製造会社を探す際には、質の高いサービスを提供してきた実績のある、評判の高い会社を選ぶことが重要です。そうすることで、その会社が信頼に足るものであると確信することができます。また、何十年もビジネスを続けている企業は、洗練されたプロセス、技術、技術的なノウハウを持っている可能性が高いです。評判の良い会社を利用することは、あなたのビジネスと経済的な将来を守ることにつながる。

レイアウトと部品配線の基本ルール

レイアウトと部品配線の基本ルール

レイアウトを設計する際に従うべき基本的なルールがいくつかある。電源プレーンとグランドプレーンを基板内に収めること、クロスネットを避けること、最も重要な部品を最初に配置することなどです。また、ICや大型プロセッサーは基板内に配置するようにしてください。これらのルールに従えば、回路基板の設計や作成に困ることはないはずだ。

ネットの横断を避ける

部品同士を配線するときは、ネットの交差を避けなければならない。ビアがある場合は、クロスネットを避けるために十分な間隔を空けてください。ネットの交差を避けるもう一つの方法は、一方のICのプラス・ピンを他方のICのマイナス・ピンより先に配置することです。こうすることで、PCB上でのネットの交差を避けることができます。

大型プロセッサーやICをボード内に配置する

マイクロプロセッサー、IC、その他の大型電子部品は、ほとんどの回路の心臓部である。これらはどこにでもあり、ほぼすべての回路基板で見つけることができる。数個のトランジスタを持つ単純なデバイスもあれば、数百万、数十億のトランジスタを持つ複雑なデバイスもある。ICには、8ビット・マイクロコントローラー、64ビット・マイクロプロセッサー、高度なパッケージなど、多くの種類があります。

電源プレーンとグランドプレーンへのビアの配置を避ける

パワー・プレーンやグランド・プレーンにビアを配置すると空隙が生じ、回路にホット・スポットが生じる可能性がある。このため、信号線をこれらのプレーンから離すのが最善である。一般的な経験則では、ビアは 15 mil 離して配置する。また、信号線を配置する場合は、1ビアあたり1350本の曲がりがあるようにしてください。

一般的なPCB配電システムでは、電源プレーンとグランドプレーンは外層に配置される。これらの層は、低インダクタンスと高キャパシタンスが特徴である。高速デジタルシステムでは、スイッチングノイズが発生することがあります。これを軽減するため、電気的接続にはサーマルリリーフパッドを使用する。

トレース上にビアを配置しない

部品を配線する際には、トレース上にビアを配置しないことが重要である。ビアとは、基板に開けられた穴のことで、その中を細い銅線が通り、両側がはんだ付けされる。理想的には、ビアはトレースから少なくとも8分の1波長離して配置されるべきである。こうすることで、ICの動作温度が下がり、設計の信頼性が高まります。

バイアスは、あるレイヤーから別のレイヤーへ信号を移動させるのに非常に便利です。層から層へと走るトレースとは異なり、設計変更が必要な場合の特定も容易です。バイアスはPCBレイアウトの万能選手であり、層間の電気的接続を提供します。さらに、基板の片側からもう片側へ熱を伝える効果的なツールとしても機能します。

能動部品が受動部品より高価な理由

能動部品が受動部品より高価な理由

エレクトロニクスは現代社会の中心的存在であり、ほとんどすべての産業で使用されている。これらのデバイスが正常に機能するためには、さまざまな重要な部品に依存している。しかし、能動部品は受動部品よりも高価です。この記事では、この2種類の電子部品の違いについて説明します。なぜ能動部品はより高価で、なぜ受動部品はより安価なのかを学ぶことができます。

トランジスタ

電子部品には、基本的に能動部品と受動部品の2種類がある。能動部品は電力を生み出すために使われ、受動部品は電力を蓄えるために使われる。どちらのタイプも、電子機器が期待通りに動作することを保証するため、電子機器において重要です。しかし、能動電子部品と受動電子部品にはいくつかの重要な違いがあります。

トランジスタは能動部品であり、機能するためには外部電力を必要とする半導体デバイスである。トランジスタは、回路に流れる電流を昇圧したり、減少させたりすることができる。トランジスタはまた、電気の流れる方向を変えることもできる。

インダクタ

能動部品は電流や電圧を発生させる部品で、受動部品は電流や電圧を発生させない部品である。アクティブ・コンポーネントとパッシブ・コンポーネントの違いは、物理的な外観だけでなく、その機能にも関係している。能動部品には電力を増幅する機能があり、受動部品にはその機能はありません。

基本的に、能動部品が働くには外部からのエネルギー源が必要である。受動部品はエネルギーを発生しないが、エネルギーを蓄え、電流の流れを制御する。能動部品の例はトランジスタであり、受動部品は抵抗器である。

インダクタは高周波信号をフィルタリングする

インダクタは、高周波信号をフィルタリングする電気回路に使用できる。インダクタは、信号の周波数を入力周波数より低い周波数に下げることで機能する。一般的に、エンジニアは1/(2*x)1/2まで下がる比を探す。また、コーナー周波数を知りたがるが、これはグラフで求めることができる。x軸は周波数を表し、y軸はゲインを表す。

インダクタのインダクタンスを決定する一つの方法は、インダクタにかかる電圧を測定することである。これにより、高周波信号に対するインダクタの感度を知ることができます。インダクタンスは、コーナー周波数を使用して測定することもできます。回路には常に損失があるため、インダクタンスは正確な測定値ではないことに留意してください。

トランジスタは増幅器でありスイッチである

トランジスタは、信号を制御するために使用される電気デバイスである。エミッタとコレクタの2つの基本部品で構成されている。トランジスタのエミッタ部は順バイアス、コレクタ部は逆バイアスである。トランジスタが活性領域で動作しているとき、コレクタ側はわずかにカーブした曲線を示す。コレクタ電流が最も安定するため、コレクタ領域はトランジスタの最も重要な部分である。

トランジスタはp型半導体とn型半導体に分類される。スイッチとして使用される場合、アンプと同様の働きをする。ベースを通過する電流を変化させることでスイッチとして機能する。

インダクタは非相反

インダクタは、2つ以上が並列に接続され、それらの間に相互インダクタンスがない場合、非相反的である。つまり、インダクタンスの総和は個々のインダクタンスの総和よりも小さくなります。これは、コイルが逆向きに配置された並列インダクタの場合である。

相互インダクタンスは、相互性を定義する別の方法である。等価回路とは、一次側と二次側の相互インダクタンスが等しい回路である。相互変圧器では、二次側部分は磁気結合中にエネルギーを失わないので、一括エネルギーを表さない。

インダクターは外部エネルギー源を必要としない

インダクタは、そこに流れる電流の量に応じて磁界の強さを変えることでエネルギーを蓄積する。電流が強ければ強いほど磁場も強くなり、より多くのエネルギーが蓄えられる。この性質は、一般に熱の形でエネルギーを放散する抵抗器と比べ、インダクタに特有のものである。さらに、インダクタに蓄積されるエネルギー量は、インダクタを流れる電流の量に依存する。

インダクターの主な目的はエネルギーを蓄えることである。電流がインダクタを通過すると、導体に磁界が誘導される。これに加えて、誘導磁界は電流または電圧の変化率に対抗します。その結果、定常的な直流電流がインダクタを通過することになり、Lの文字で記号化されます。この特性により、インダクタは、従来の電気部品に置き換えることができない大電力用途で有用となります。

プリント基板設計におけるはんだペースト不良の原因と対策トップ3

プリント基板設計におけるはんだペースト不良の原因と対策トップ3

PCB設計におけるはんだペースト不足には、いくつかの原因と対策があります。その中には、はんだ接合部の冷え、配置の不正確さ、はんだ付け時の熱すぎ、化学薬品の漏れなどがあります。ここでは、最も一般的な原因とその解決方法について説明します。

冷間はんだ接合

コールドソルダージョイントの形成を避けるために、PCB設計者は、すべてのコンポーネントが同様の方向に配置され、コンポーネントのフットプリントが良好になるようにPCBを設計する必要があります。これにより、はんだ接合部の熱的不均衡や非対称性の問題を避けることができます。また、各部品がD型パッドに配置されるようにPCBを設計することも重要です。また、背の高い部品はPCB設計にコールドゾーンを作るため、使用を避けることが重要です。さらに、基板の端に近い部品は、中央の部品よりも熱くなりやすい。

はんだ接合部の不良は、フラックスの不足や接合不良など、さまざまな要因の結果生じる可能性があります。はんだ接合部の品質をよくするためには、作業場所を清潔にすることが不可欠です。また、酸化を防ぐために、はんだごてを再度錫メッキすることも重要です。

化学物質の漏洩

プリント基板の設計者であれば、ケミカル・リークを回避する方法に関心があるかもしれません。この問題は、PCBのラミネート、レジスト、導体の表面に付着した小さな球状のはんだであるはんだボールによって引き起こされます。発生する熱により、PCBのスルーホール付近の水分が蒸気に変わり、はんだが押し出されることがあります。

はんだブリッジは、はんだペーストの不足によって引き起こされるもう一つの問題である。はんだが凝固する前にリードから分離できない場合、短絡回路が形成される。ショートは目に見えないことが多いが、部品に大惨事をもたらすことがある。PCB上のピン数、ピン間の距離、リフロー炉の設定など、いくつかの要因がこの問題を引き起こす可能性があります。場合によっては、材質の変化もはんだブリッジの原因となります。

はんだ付け時の熱が高すぎる

はんだペーストは、はんだ付け時に一定の温度に達すると変形しやすくなります。はんだ付け時の熱が高すぎると、はんだボールが発生し、ばらつきが生じます。また、はんだペーストの量が多すぎると、フラックスのアウトガスが多くなります。これらの要因がプリント基板設計におけるはんだボールや変形の原因となります。

ソルダーペーストは水分や湿気と決して相互作用してはならない。ソルダーマスクは正しく位置決めされ、ステンシルの底は定期的に清掃されなければならない。はんだ付け時の力の不均衡によって生じる「墓石効果」または「マンハッタン効果」として知られる、もうひとつの一般的なPCB設計エラーがあります。これは墓地にある墓石の形に似ています。しかし、これは回路がオープンになっているPCB設計を表しています。

穴あけ後の材料の適切な洗浄

はんだペーストの不足は、穴あけ後の材料の洗浄が不適切であったために生じる。はんだ線は適切な温度に保たれ、パッドやピンと完全に濡れることが理想的です。はんだが十分に濡れていないと、はんだブリッジやその他の欠陥の形成につながる可能性があります。パッドとピンを均一に濡らすためには、適切な量のはんだが必要です。そうでない場合、被接合物に金属酸化物層が形成されることがある。これは、材料をよく洗浄し、適切なはんだごてを使用することで解決できます。

はんだが不十分な場合、回路基板にいくつかの問題が生じることがある。はんだが不足すると、サンドホール、断線、「ブローホール」、「はんだ接合部の空隙」などが発生します。また、はんだペーストの不足は、部品から錫を取り除くことにもつながります。このような問題を避けるためには、PCB設計プロセスに従うことが不可欠です。

予防措置

はんだブリッジは、はんだがあるべきでないスペースに入り込むことで発生します。はんだブリッジは、部品のリードを大きくすることで防ぐことができます。パッドが小さすぎると、はんだはより広い面積を濡らさなければならず、リードを流れる量も少なくなります。その結果、はんだボールが形成され、ショートの原因となります。はんだ付け工程では、パッドを最適な位置に配置し、適切なはんだペーストを使用することが重要です。

基板上のはんだペーストが不足すると、部品のリードは熱質量が少なく、周囲の空気の流れが多いため、パッドよりも温度が高くなることがあります。はんだペーストの浸漬時間を長くすることで、この問題を防ぎ、アセンブリ全体の温度を均等にすることができます。また、はんだがより温度の高い表面に向かって流れる傾向も抑えることができます。もうひとつの予防法は、トラブル部分のはんだペースト量を最小限に抑えるよう、ステンシル設計を最適化することです。ステンシルの使用に加えて、部品を配置する前に部品が損傷していないことを確認することで、問題のある部分のはんだペーストを減らすことができます。銅バランシングは、プリント基板の加熱と冷却を均等にするために使用することもできます。

回路基板における電気めっきの主な4つの方法

回路基板における電気めっきの主な4つの方法

回路基板への電気めっきは、さまざまな方法で行うことができます。スルーホール法、クリーニング法、無電解法がある。それぞれの方法は、基板の異なる領域をカバーするために使用されます。方法はそれぞれ微妙に異なるので、良い決断をするためには違いを理解するのが一番です。

スルーホールめっき

スルーホール電気めっきは、回路基板に銅を電気めっきするプロセスである。このプロセスには、基板を薬液に浸す一連の浴が含まれる。このプロセスは、基板全体を銅でコーティングすることを目的としています。プロセス中、基板はバリや穴内部の残留樹脂など、すべての穴あけ残渣を取り除くために洗浄される。加工業者はさまざまな化学薬品や研磨剤を使い、汚染物質を取り除きます。

スルーホール電気めっきは、特殊な低粘度インクを使用し、穴の内壁に密着性の高い導電性皮膜を形成します。このプロセスでは、複数の化学処理を行う必要がありません。また、1回の塗布と熱硬化で済むため、工程も簡単です。出来上がったフィルムは穴の内壁全体を覆います。さらに、粘度が低いため、熱研磨された穴にも接着することができる。

その結果、PCB製作を提供する評判の良い会社を選ぶことが肝要である。結局のところ、標準以下の基板は顧客を失望させ、企業に損失を与える可能性がある。その上、基板製造工程では高品質の加工設備も必要です。

まず、ボードのサイズより少し大きめにラミネートをカットします。その後、正確なドリルビットで基板に穴を開けなければなりません。穴の中の銅を破壊してしまうので、大きめのドリルビットは使わないでください。タングステン・カーバイドのドリル・ビットを使えば、きれいな穴を開けることもできます。

無電解めっき

無電解めっきは、プリント回路基板の製造に広く使用されているプロセスである。無電解めっきの主な目的は、銅層の厚みを増すことであり、通常1ミル(25.4um)以上である。この方法では、特殊な化学薬品を使用して、プリント回路基板全体の銅層の厚みを増加させます。

無電解めっきで施されるニッケルは、銅が金などの他の金属と反応するのを防ぐバリアとして機能する。酸化還元反応を利用して銅の表面に析出させ、その結果、厚さ3~5ミクロンの無電解ニッケル層が形成されます。

電気めっき法とは異なり、無電解めっきは完全に自動化されたプロセスであり、外部からの電流供給を必要としない。このプロセスは自己触媒的であり、原料金属、還元剤、安定剤を含む溶液に回路基板を浸漬することで行われる。その結果、金属イオンが互いに引き合い、電荷移動として知られるプロセスを通じてエネルギーを放出する。このプロセスは、多くのパラメータを使用して制御することができ、各パラメータは結果に対して特定の役割を果たす。

無電解めっきプロセスには、析出物の品質向上、基板形状に左右されない均一性、優れた耐食性、耐摩耗性、潤滑性など、数多くの利点があります。また、無電解めっきは、部品のはんだ付け性や延性を向上させ、エレクトロニクス分野で数多くの用途があります。

メッキの洗浄

回路基板上の電気メッキのクリーニングには、特別な注意が必要です。最初のステップは、基板を十分に濡らすことである。次に、ハンドブラシを使って汚染された部分をこする。第二のステップは、基板を十分にすすぎ、残っている溶媒フラックスが完全に流れ落ちるようにすることである。こうして、基板は完全にきれいになる。

次のステップでは、基板からレジストを取り除く。このステップは、良好な電気的接続を確保するために不可欠である。銅の溶剤を使って基板上のレジストを溶かす。銅が露出すると、電気を通します。この工程でスミアを除去し、基板をきれいにし、メッキの準備ができるようにします。

回路基板の電気めっきの洗浄には、基板をすすぎ、ニッケルや他の遷移金属のイオンを含む酸性溶液を使用する。さらに、ジメチルアミンボランなどの還元剤を使用する。また、ブチルカルビトールなどの従来の洗浄剤も使用される。

最も精密な洗浄には、蒸気脱脂を使用することができる。PCBを溶剤に浸し、その蒸気で洗い流す。しかし、溶剤が可燃性の場合、この手順は危険である。引火性を避けるため、不燃性のフラックス除去剤を使用することを推奨する。また、マイルドな溶剤を含ませた綿棒や発泡綿棒を使うこともできる。これらの溶剤のほとんどは水性である。

SMTアセンブリ時のESD保護方法

SMTアセンブリ時のESD保護方法

静電気による損傷は、デバイス故障の主な原因である。電子デバイスの10%もの直接的な故障の原因となっています。この静電気は、SMTアセンブリ工程全体で問題を引き起こす可能性があります。幸い、この問題から身を守る方法があります。

静電気保護素材

損傷や故障の原因となる静電気放電(ESD)から電子部品を保護することは不可欠です。静電気はいつでもどこでも発生する可能性があり、多くの場合、摩擦によって引き起こされます。SMTアセンブリ工程で電子デバイスを保護し、最適な性能と信頼性を維持できるようにすることが重要です。静電気保護材は、組立工程の最初から使用し、完了後も継続する必要があります。

製造環境のRHもESDの発生に重要な役割を果たすため、工場のRHは慎重に管理されるべきである。RHが正しく維持されないと、非常に高レベルのESDを引き起こす可能性がある。また、高レベルの静電気を帯びた物質を組立ラインから遠ざけることも推奨されます。ESDから電子機器を保護するために、組立工程では静電気保護材を使用する必要があります。

ESD抑制部品

SMT組立工程でのESDによる損傷を防ぐため、部品はESD防止袋に入れて保管・運搬する必要がある。このような作業には、専門の組立業者を強くお勧めします。

静電気を防止するため、組立作業員は静電気防止服を着用すべきである。また、鋭利なもので部品に触れないようにすべきである。静電気防止服は、電子機器の接地回路としても機能する。組立作業者は、導電性衣類の着用に加え、保護スーツと靴を着用し、静電気のリスクを軽減すべきである。絶縁材料の使用を最小限に抑えることも重要である。

静電気は、静電荷を伝導する金属部品が原因で発生することがある。また、誘導や体内静電気によっても発生する。その影響は、特に電子部品に有害である。

静電気保護フォーム

静電気放電(ESD)は、電子機器に莫大な損害を与える可能性があります。これを防ぐ方法はありますが、すべてのデバイスをESDの影響から保護することは不可能です。幸いなことに、静電気防止フォームは静電気放電フォームとしても知られ、繊細な部品を保護するために利用可能です。

ESDに関連するリスクを最小限に抑えるため、電子部品には保護梱包を使用する。梱包材は適切な表面抵抗率と体積抵抗率で作られていることを確認してください。また、輸送中の移動による摩擦帯電の影響に耐えるものでなければなりません。通常、静電気に敏感な部品は、黒色の導電性発泡体または帯電防止袋に入れて提供されます。帯電防止袋には、ファラデーケージとして機能する部分導電性プラスチックが含まれています。

静電気は、SMT組立工程でよく発生する問題です。これは摩擦の副産物であり、部品の故障の原因となります。人間の動きは、数百ボルトから数千ボルトの静電気を発生させます。このダメージは、SMTアセンブリから生じる電子部品に影響を与え、早期故障につながる可能性があります。

ESDバッグ

電子機器を扱う場合、影響を受けやすいものを輸送・保管する際には、ESD保護梱包を使用することが重要です。ESD保護は、感電や火傷のリスクを最小限に抑え、輸送や保管の保護にも役立ちます。また、保護パッケージは、工場への輸送時など、使用していない間も部品やコンポーネントを保護することができます。

プリント基板を取り扱う際には、メーカーの指示に従い、そのガイドラインに従うことが重要です。ESD対策が不十分な場合、電子部品が損傷する可能性があるためです。組み立て工程での部品の適切な扱い方がわからない場合は、専門家に尋ねてください。

両方の組み合わせ

SMTアセンブリー中の静電気を避けるためには、電子機器のアースが不可欠である。接地には、ソフト接地とハード接地の2種類がある。ソフト・グラウンドとは、電子機器を低インピーダンスのグラウンドに接続することであり、ハード・グラウンドとは、電子部品を高インピーダンスのグラウンドに接続することである。どちらのタイプの接地も静電気を防ぎ、電子部品を損傷から守ることができる。

ESD はエレクトロニクス産業における主要な損傷原因である。ESD は性能劣化を引き起こし、部品の故障さえも引き起こします。エレクトロニクスの全故障のうち8%から33%がESDによるものと推定されています。この種の損傷を制御することで、効率、品質、利益を向上させることができます。

半導体ダイオードの直流抵抗と動抵抗を区別するには?

半導体ダイオードの直流抵抗と動抵抗を区別するには?

半導体ダイオードの抵抗が電流や電圧によってどのように変化するかを理解するためには、2つの異なるタイプの抵抗を区別する必要がある。抵抗には静的抵抗と動的抵抗があります。動的抵抗は静的抵抗よりもはるかに変化しやすいので、この2つを注意深く区別する必要があります。

ツェナー・インピーダンス

半導体ダイオードのツェナー・インピーダンスは、半導体ダイオードの見かけの抵抗の尺度である。これは、入力のリップルとソース電流の変化を測定することによって計算される。たとえば、ソース電流が3~5ミリアンペアから7ミリアンペアに変化した場合、出力のリップルは約3.5ミリアンペアとなる。ツェナー・ダイオードの動抵抗は14Ωに等しい。

半導体ダイオードのツェナー・インピーダンスの破壊は、逆バイアス電圧が印加されたときに起こる。この電圧では、空乏領域の電界が価電子帯から電子を引き抜くのに十分な強さになる。そして自由電子は親原子との結合を切断する。これがダイオードを流れる電流の原因である。

降圧回路を使用する場合、半導体ダイオードのツェナー・インピーダンスは重要なパラメータである。これは、単純な降圧回路の効率に影響する。インピーダンスが高すぎると、ダイオードは動作しないことがある。このような場合は、電流を減らすのが最善である。

ツェナー効果が最も顕著に現れるのは、ダイオードの電圧が5.5ボルト以下の場合である。より高い電圧では、アバランシェ降伏が主な効果になります。この2つの現象は正反対の熱特性を持ちますが、ツェナー・ダイオードが6ボルトに近ければ、非常に優れた性能を発揮します。

EMI抑制におけるレイヤースタック設計の役割を分析する

EMI抑制におけるレイヤースタック設計の役割を分析する

レイヤースタック設計とは、シグナルインテグリティを改善しEMIを低減するために、多くの層を持つPCBを使用するプロセスである。例えば、汎用の高性能6層基板では、第1層と第6層をグランド層と電源層として配置します。この2つの層の間には、優れたEMI抑制を提供する中央2重マイクロストリップ信号線層がある。しかし、この設計には、トレース層の厚さが2層しかないなどの欠点がある。従来の6層基板は外側のトレースが短く、EMIを低減できる。

インピーダンス解析ツール

EMIの影響を最小限に抑えるPCB設計ツールをお探しですか?インピーダンス解析ソフトウェアは、PCBに適切な材料を決定し、EMIを抑制する可能性が最も高い構成を決定するのに役立ちます。また、これらのツールを使用することで、EMIの影響を最小限に抑える方法でPCBのレイヤースタックを設計することができます。

PCBレイヤースタック設計に関しては、EMIは多くのメーカーにとってしばしば大きな懸念事項です。この問題を軽減するには、隣接する層間を3~6ミル離したPCBレイヤースタック設計を使用することができます。この設計手法は、コモンモードEMIを最小限に抑えるのに役立ちます。

プレーン・レイヤーとシグナル・レイヤーの配置

プリント基板を設計する際には、プレーン層と信号層の配置を考慮することが重要です。これにより、EMIの影響を最小限に抑えることができる。一般的に、信号層は電源プレーンとグランドプレーンに隣接して配置されるべきである。これにより、熱管理がしやすくなる。信号層の導体は、アクティブまたはパッシブ冷却によって熱を放散することができる。同様に、複数のプレーンやレイヤーは、信号層と電源プレーンやグランドプレーンとの間の直接経路の数を最小限に抑えることによって、EMIを抑制するのに役立つ。

最も一般的なPCBレイヤースタック設計の1つは、6層PCBスタックアップです。この設計は、低速トレースにシールドを提供し、直交またはデュアルバンド信号配線に最適です。理想的には、より高速のアナログまたはデジタル信号は外層に配線されるべきです。

インピーダンス・マッチング

PCBレイヤースタック設計は、EMIを抑制する貴重なツールとなり得る。層構造は、良好なフィールド封じ込めとプレーンセットを提供する。層構造は、GNDへの低インピーダンス接続を直接可能にし、ビアを不要にします。また、層数を増やすこともできます。

PCB設計の最も重要な側面のひとつがインピーダンス整合である。インピーダンス整合により、PCBトレースが基板材料と一致するため、信号強度を必要な範囲内に保つことができる。スイッチング速度の高速化に伴い、シグナルインテグリティの重要性はますます高まっている。これが、プリント回路基板をポイント・ツー・ポイント接続として扱えなくなった理由のひとつである。信号はトレースに沿って移動するため、インピーダンスが大きく変化し、信号が反射してソースに戻る可能性があります。

PCB レイヤースタックを設計する際、電源のインダクタンスを考慮することが重要です。電源の銅抵抗が高いと、差動モード EMI が発生する可能性が高くなります。この問題を最小限に抑えることで、信号線が少なく、トレース長が短い回路を設計することができる。

制御されたインピーダンス・ルーティング

電子回路の設計において、インピーダンス配線の制御は重要な検討事項である。制御されたインピーダンス配線は、レイヤースタックアップ戦略を用いることで実現できる。レイヤースタックアップ設計では、複数の電源プレーンの代わりに、単一の電源プレーンを使用して電源電流を流す。この設計にはいくつかの利点がある。その一つは、EMI の回避に役立つことである。

インピーダンスの制御された配線は、EMIを抑制するための重要な設計要素である。3~6 mil 離れたプレーンを使用することで、磁界と電界を抑制することができる。さらに、この種の設計はコモンモードEMIを低減するのに役立ちます。

繊細な痕跡の保護

層スタック設計はEMIを抑制する上で重要な要素である。優れた基板スタックアップは、良好なフィールド封じ込めを達成し、良好なプレーンセットを提供することができる。しかし、EMC問題を引き起こさないように注意深く設計する必要があります。

一般的に、3~6ミルの分離プレーンは、ハイエンドの高調波、低トランジェント、コモンモードEMIを抑制することができる。しかし、この方法は低周波ノイズによるEMIの抑制には適していない。3~6mil間隔のスタックアップがEMIを抑制できるのは、プレーン間隔がトレース幅と同じかそれ以上の場合のみである。

高性能汎用6層基板設計は、第1層と第6層をグランドとして敷く。第3層と第4層は電源を取る。その間に、中央の二重マイクロストリップ信号線層が敷設されています。この設計は優れたEMI抑制を提供する。しかし、この設計の欠点は、トレース層の厚さが2層しかないことである。したがって、従来の6層基板が好ましい。

PCB図面初心者のための3つのヒント

PCB図面初心者のための3つのヒント

初心者にとって、PCBを描く際にはいくつかの基本原則に従うことが重要である。例えば、複数のグリッドを使用する、部品を50メートル離す、45度の角度のトレースを使用する、などである。氷を割るのは難しいが、根気と忍耐があれば割ることができる。

基本原則

PCBを作成する際、PCB図面の基本原則を知ることは非常に重要です。これらのガイドラインは、PCBのサイズや形状のような重要なトピックを扱っています。また、部品の配置や相互接続のような問題も扱います。PCBのサイズと形状は、それが通過する製造工程に適したものでなければなりません。さらに、PCB製造工程で必要となる基準点(治具用の穴や光学センサー用のクロスマークなど)も考慮する必要があります。これらのポイントが部品と干渉しないようにすることが重要です。

基板上の部品を適切に配置することで、電力とデータを効率的に流すことができる。つまり、配線はできるだけ均等に配置する。配線領域は、PCBボードの端から少なくとも1mm、取り付け穴の周囲にあるべきである。信号線は放射状にし、ループバックのようにならないようにする。

45度角のトレースを使用

もしあなたがPCB図面の初心者なら、45度の角度のトレースの使用には注意が必要です。これらのトレースは、他の角度よりも多くのスペースを取る可能性があり、すべてのアプリケーションに理想的ではありません。しかし、45度の角度は多くの状況で非常に有効な設計手法です。

PCB図面で45度の角度を使用する主な理由の1つは、安全係数です。これらのトレースは標準的なトレースよりもはるかに狭いため、急な曲がり角を作るべきではありません。これは、基板の製造工程で、基板の外側の角がより狭くエッチングされるためです。この問題を解決する簡単な方法のひとつは、45度の曲がり角を2つ使い、その間に短い足を入れることだ。そして、ボードの一番上のレイヤーに文字を入れれば、どのレイヤーがどのレイヤーなのかがより明確になります。

45度角のトレースを使うもう一つの理由は、トレース幅の影響が少ないからである。90度の角度では先端がエッチングされ、短絡の原因になるからだ。45度角のトレースを使うことで、メーカーの配線作業は軽減される。45度角のトレースを使えば、基板上のすべての銅を問題なくエッチングできる。

スナップグリッドの使用

PCB図面の初心者にスナップグリッドを使用することは非常に便利です。レイアウトを簡単に調整でき、部品をすっきりと左右対称に保つことができます。いくつかの高度なPCB設計ソフトウェアには、グリッドサイズを切り替えるホットキーがあります。また、トップダウンまたは "スルー・ザ・ボード "オリエンテーションに切り替えることもできます。この方法は、最後の手段としてのみ使用してください。

PCB図面初心者はデフォルトのスナップグリッドサイズを設定できます。さらに、スナップグリッドの間隔を0.25インチに変更することもできます。ただし、ピン間隔が通常と異なる部品にトレースを接続する場合は、スナップグリッド機能をオフにすることをお勧めします。

PCB基板の設計における重要なステップを理解する方法

PCB基板の設計における重要なステップを理解する方法

PCBボードの設計に興味がある場合、知っておかなければならない重要なステップがいくつかあります。これらのステップには、アイデア出し、定義、検証、部品の配置が含まれます。これらのステップを理解することで、可能な限り最高の設計を行うことができます。

アイデア

効果的なPCBボード設計の作成は、デバイスの目的を定義することから始まります。基板の寸法と高さの制約を、目的とする部品に適合させることが不可欠です。その他の考慮事項には、高周波数における部品のESRと温度安定性が含まれます。さらに、適切なトレース幅と間隔を選択する必要があります。この一般的なルールを守らないと、コストが爆発的に上昇する可能性があります。

PCB設計プロセスは、アイデア出し、定義、検証から始まります。このステップは非常に重要で、プロトタイプを設計したり、設計を実行する前に行われます。これは設計者の創造性を強調し、すべてのハードウェアコンポーネントが整列し、一致していることを確認します。また、さまざまなチーム・メンバー間の相互協力が可能になり、相乗効果が生まれます。

定義

PCBの設計は複雑なプロセスです。PCBベースの適切な材料の選択、デザインルールの選択、最終的な寸法の選択などが含まれます。PCBはまた、意図された動作条件下で適切に機能することを確認するためにテストされなければなりません。設計が正しく行われなければ、プロジェクトは失敗に終わる可能性があります。

PCB設計の最初のステップは、設計図を作成することです。これはコンピューターソフトウェアを使って行います。設計図は設計のモデルとして機能します。設計者はトレース幅計算機を使って内層と外層を決定することもできます。導電性銅のトレースと回路は黒いインクでマークされます。トレースは、PCB設計では層として知られています。層には外側と内側の2種類があります。

バリデーション

PCB基板は、正しく設計されていることを確認するために検証プロセスを経ます。これらのテストは、基板の構造を検査することによって行われます。これらの構造には、プローブやコネクター、材料パラメータのBeatty規格などが含まれます。これらのテストは、反射などの設計エラーを排除するために行われます。

その後、PCB基板は製造のために準備される。このプロセスは、使用するCADツールや製造施設によって異なります。通常、各レイヤーの図面であるガーバー・ファイルが生成されます。ガーバー・ビューワーや検証ツールはいくつかあり、CADツールに組み込まれているものもあれば、スタンドアロンのアプリケーションもあります。その一例がViewMateで、無料でダウンロードして使用することができます。

検証プロセスには、装置のテストも含まれる。設計はプロトタイプでテストされ、期待されるレスポンスを満たしていることが確認される。さらに、設計が安定しているかどうかを判断するための回路の解析も含まれます。このテストの結果、変更が必要かどうかが判断される。設計を改善し、顧客の仕様を満たすようにするために、いくつかの変更を加える必要があります。

コンポーネントの配置

PCB基板への部品の配置には、さまざまな方法があります。他のコンポーネントの上や下に配置することもできますし、これらの方法を組み合わせて使用することもできます。配置は、Align Top または Align Bottom を選択してコンポーネントを整列させることで整然とさせることができます。また、コンポーネントを選択して右クリックすることで、ボード上のコンポーネントを均等に配置することができます。また、L を押すことでコンポーネントを PCB の上側または下側に移動できます。

PCBを設計する際、部品の配置は非常に重要です。理想的には、部品は基板の上面に配置される。しかし、熱放散が少ない部品であれば、下側に配置することもできる。また、似たような部品をまとめ、均等に並べることをお勧めします。さらに、デカップリング・コンデンサもアクティブ・コンポーネントの近くに配置する必要がある。さらに、設計要件に従ってコネクタを配置すべきである。

絶縁破壊電圧

自分でPCBを設計する場合でも、メーカーからPCBを調達する場合でも、知っておくべきステップがいくつかあります。これらのステップには、PCBの電気部品とレイアウトの機能テストが含まれます。これは、IPC-9252規格に準拠した一連のテストによって行われます。最も一般的なテストは、絶縁テストと回路導通テストの2つです。これらのテストでは、基板に断線やショートがないかどうかをチェックします。

設計プロセスが完了したら、部品の熱膨張と熱抵抗を考慮することが重要です。基板の部品は高温になると熱膨張が大きくなるため、この2つの領域は重要です。基板の部品のTgは、部品の損傷や変形を防ぐのに十分な高さでなければなりません。Tgが低すぎると、部品の早期故障の原因となります。