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高熱伝導シート [プリント基板設計]

基板実装またはその周辺の実装で発熱があるデバイスの場合は高熱伝導シートが必要な
場合があります。

基板サイズが極端にいびつだったり小さかった場合に顧客の回路設計者や機構設計者と
相談します。
中小企業の場合は専門の機構設計者がいない場合が多いのでその相談にのったりもして
います。

過去の製品の改版などの場合はどうしてもそれを継承さえすればいいという考えもあり
スペックを上げて発熱が多いのに、熱対策だけはこれまでのままだったりして解決策を
見つけられないことがあるようです。

こちらの情報も参考になるでしょう。
http://www.shiima.co.jp/service/material/high_thermal.html

サンハヤトのこちらは入手には困らないでしょう。



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重複したノードの処理は [プリント基板設計]

「Altium Desigener」ではフットプリント内に同じノード名のパッドを配置することが可能です。
パワーFETなどでは放熱の都合もあり同じパッドが複数あります。
これにより回路図では簡単に済ませ、フットプリント側で複数の(重複した)パッドのノードを設けることで
対応できます。

しかし、最終的にネットリスト同士を比較する場合は数が異なるのでエラーになります。
読み込む前にネットリストコンバータを使用するとノードの重複がわかるのでその項目を
手動で消し込むと解消はしますが、この手法はインテリジェントではありません。

テキストエディタで重複した部分を事前に削除できればいいのですが
まだ、どのような手法で処理するかは考えていません。


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ピックアンドプレースファイルの手入力 [プリント基板設計]

「Altium Designer」にてピックアンドプレースファイルをインポートすれば
部品をその位置に再整列することが可能です。

しかし、そのファイルを手入力するとなると面倒です。
そこで現状をピックアンドプレースファイル出力します。
それをEXCELに呼び込んで座標のセルだけを手入力すればいいでしょう。
それをまた出力し、「Altium Designer」にインポートすることで使用可能です。

別のCADで作成したデータをその位置に配置する場合は、他のCADから出力された
ピックアンドプレースファイルが利用可能な場合があるのでこの手法は有効です。

ピックアンドプレースファイルはオフセット値が掛かっている場合が多いでしょう。
しかし、それをEXCELでマクロ処理できない場合はそのまま利用します。
後から全体をブロック移動すればいいので問題ありません。



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複雑な基板2 [プリント基板設計]

CADでは製造現場を無視した設計も可能です。
しかし、基板製造工程内には色々な項目で限界地があります。

そういった工程は書籍化されるまで時間が掛かるので現実的にはバージョンを追えません。
取引先の基板製造工場との打ち合わせやその現場の製造基準から学んでいるのが良いでしょう。

より複雑な基板となると製造工程を理解していないとおかしな設計となったり製造時に
問題が出てきます。
基板製造の最先端となるとその業者との密な打ち合わせが必要になります。
複雑な多層基板の場合は事前にどこの工場で製造するのかを聞いてからパターン設計に入るのが
重要です。


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基板設計とロケ地探しの共通点 [プリント基板設計]

趣味でドラマロケ地を探したりしています。
特に、韓国ドラマやアメリカのドラマです。

静止画などでロケ地をチェックした場合はある程度はイメージを固めて場所を限定して
探します。
しかし、そのイメージから脱却することも大事でどこで断念して次の候補地を探すかの
判断に悩みます。

基板設計時のレイアウトにもそれと似たような作業をしています。
イメージからラフレイアウトを決めそれを実行していきますが終盤になると配線するのが
厳しくなります。
いかに早くそのイメージから脱却して別のレイアウトに変更するか、そのまま実行するかの
判断に悩みます。

この二つがよく似た状態でロケ地探しがパターン設計時の役に立っています。



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複雑な基板1 [プリント基板設計]

機構関連で部品配置に制約がある基板について
前面パネルもそういう感じではありますがスイッチ類が多いので面白みは少ないです。

色々な機構部品やドーターボードがあると複雑になり、最適レイアウトを見つけるのが
面倒となるので逆に面白みが増します。

機構設計が好きで立体的な画像を想像しながらパターン設計をしているので
苦手意識はありません。

納期と価格の問題がなければパターン設計することを楽しめます。
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書籍「プリント回路のEMC設計」 [プリント基板設計]

余計な書籍は邪魔になるので処分することが多いのですがこちらの書籍
プリント回路のEMC設計」は長く手元に残しています。
具体的という訳ではありませんが、プリント基板設計にすぐに役に立つ内容が多く記載
されています。

もう中古書籍としてしか入手できないかもしれません。


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φの位置 [プリント基板設計]

穴径などの表示に使うファイですが、昔はφが後でしたがどこかでφを前にするように
変わった筈です。
そのためにたまにどちらだったかを忘れることがあります。

英語では1ページではなくてPage1と記載するのを思い出しながら前に記載すると訂正
しています。

こちらにそれに関する質問がありました。

https://oshiete.goo.ne.jp/qa/5780202.html

そういえばネジもM3と書くのでそれを参考にすれば良かったのですが。
調べている時に他の記事でも丸いとわかる図にはφを記載しないと書かれていましたが
このサイトでもそれに触れているので参考にしてみてください。


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Viaの抵抗、インダクタンスなど [プリント基板設計]

プリントパターンで使用する線路の抵抗値、インダクタンスそして
VIAの抵抗値などがわかればいいのにと思います。
(製造時のメッキ厚の不安定な状況もありますが。)

VIAの抵抗値はメッキ厚に依存するので計算と実際の値に違いがでるでしょう。
またプリント基板の厚みにもよります。

線路のインダクタンスは高周波回路では重要です。


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顧客のジャンル [プリント基板設計]

パターン設計の依頼を受ける場合に顧客のジャンルによって違いがあるようです。
弊社では回路設計会社から直接、仕事を請けているので回路設計者と直接メールでやりとり
しています。
回路図も生データで、弊社で回路図修正したりリビジョン管理する場合もあります。

しかし、間に代理店が入っている場合は様子が違うようです。
回路図は生データではなくてPDFの場合があるようです。
代理店自体が何社かのパターン設計会社と取引がある場合は顧客には常に安定した資料を
渡す必要があります。

代理店としては提出資料は一番下のレベルに合わせているようです。
従って、パターン設計会社が3DPDFなどの先端的な資料を提出しても、別のパターン設計会社
ではそういう対応ができない場合は常に3DPDFは顧客に提出しないということです。

代理店が設計費用によるパターン設計会社の使い分けをしない限りはこの現状は打破できない
でしょう。

末端の顧客はこういった商習慣はご存知ないでしょうから勿体無いことです。


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レイアウト変更の英断 [プリント基板設計]

パターン設計もCADの場合はレイアウト変更は比較的簡単ですが、終盤になってから変更を
決断するのことには勇気がいるのかもしれません。

これはパターン設計者の性格によることが多いかもしれません。
私は鉛筆で下書きをしていた時でも終盤によくレイアウトを変更していました。
答えがそれであれば問題ないのですが、そうではないのに強引に進めても最後に破綻するからです。

私自身は二十歳になったころに左利きから右利きの練習をし2-3年ぐらい掛かりました。
その前後にコペルニクス的展開に寛容になりました。
何が正解なのかを別の面から見るようにもなれました。

基板設計CADの種類にも拘らす、設計手順に関しても色々試しています。
良いものだけを集めた集大成という考え方もしないようにしています。


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半導体の熱抵抗 [プリント基板設計]

放熱器の熱抵抗は気にしていますが半導体素子自体のTj以外の項目は
あまり気にしていませんでした。

プログラミングの都合で色々探していたらこちらに半導体の熱抵抗の年代による推移があったので
載せておきます。

http://www.mitsubishielectric.co.jp/semiconductors/triple_a_plus/trend_tech/119/index10.html


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放熱器の互換 [プリント基板設計]

複数の放熱器のカタログを見ていると殆ど同じ形状の場合があります。

3DCADで寸法を入力している時はそれを利用して別名保存して修正しています。
しかし、その処理を終えた後はそのままです。

後から互換表を作成しておけばよかったのにと後悔してしまいます。

特にTO-220用では似たものが多いので互換表があったら役に立つでしょう。


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外層内層の許容電流値 [プリント基板設計]

パターンの幅による許容電流値が異なります。
銅箔厚に依存するのは当然です。

どれぐらいの温度上昇で許容値を定義するかもあります。
また通常は外層だけですが内層では放熱面で外層とは異なるので
これも計算できればよいでしょう。


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オフセットストリップライン2 [プリント基板設計]

内層で処理するストリップラインで上下のべたGNDまでの距離が異なる場合の計算が
できるサイトがありました。

https://www.allaboutcircuits.com/tools/asymmetric-stripline-impedance-calculator/

これで具体的に数値を入れて表にしてみました。
Trace Thickness = 35um
Trace Width = 0.2mm  
そして、比誘電率は4.5にしてあります。

1:1、1:3、1:7 まで変えてみました。
1:7はかなり偏芯していますがインピーダンスにさほどの変化はありませんでした。

Strip_Excel.png

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P板.COMの基板の説明サイト [プリント基板設計]

こちらに基板関連の説明がこちらで詳しくされています。
デフォルトはリジッド基板にしてあります。


フレキやCADに関する内容も記載されています。

CADの部分は「Allegroで学ぶ実践プリント配線板設計」からの転載もあるようです。


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オフセットストリップライン [プリント基板設計]

内層で処理するストリップラインで上下のべたGNDまでの距離が大幅に異なる場合は
オフセットストリップラインと呼ぶようです。

上下の対象性はどれぐらい許容されるのかは不明です。
電気力線からすると6:4または4:6ぐらいは許容してもらえるのでしょうか。

意識してずらす場合は、サスペンデッドという言葉を使う場合があるようですが詳しいことは
不明です。

https://www.maximintegrated.com/jp/app-notes/index.mvp/id/5100


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実装作業 [プリント基板設計]

実装図はシルク+レジスト図を組み合わせたもので自社の実装図としています。
また各面の部品表を貼り付けた「ドラフトマン」も添付しています。

しかし、実際の実装現場ではこれではきっと情報不足でしょう。
複数のマウンターの切替や後付、手実装、未実装などの手順があるからです。

それを色分けした図面を作成するソフトウェアもあるようです。
個別に実装を誰が担当するかも割振れるようです。

価格面もあるのでパターン設計者側での購入は躊躇してしまいます。


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配線パターンの抵抗値計算 [プリント基板設計]

基板上のパターン幅による抵抗値の計算をするサイトがいくつかあります。

こちらでは銅箔厚が3種類プリセットされていて、それ以外の入力値は上部のラジオボタンを
押した後で数値を入力してください。
http://www.trance-cat.com/electrical-circuit-calculators/pcb-trace-resistance-calculator.php

こちらのサイトでは抵抗値以外にインダクタンスもわかります。
http://gate.ruru.ne.jp/rfdn/Tools/PrintWForm.asp#

2つの抵抗値の計算結果を比較するとほぼ一緒で誤差の範囲内です。



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P板.COMの仕様書でのZdiffの検討2 [プリント基板設計]

P板.COMでの仕様を続きです。

こちらのPDFの9ページ(実際の内容でのページ数は7ページ目)に記載があります。
http://ic-proto.com/information/data/manufacture_standard.pdf

差動ペアの上下の誘電体のサイズを上下対称となるかどうかを検討しました。
板厚1.6mmの6層基板での話です。

1.韓国工場の6層基板ではプリプレグやコアは
0.2mm + 0.4mm + 0.2mm + 0.4mm + 0.2mm です。

P_Str_BrdV2a.jpg

これを利用して上下対称となる部分を見つけ出して作図してみました。
(説明を優先しているので断面のコア層の色合いの矛盾はご了承ください。)
これによると
W=0.33mm、S=0.37mm であれば良さそうです。

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