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。