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PCB Design ブログトップ
前の20件 | -

シルク名の種類 [PCB Design]

CやRなどはどのメーカーでも同じでしょうが、それ以外ではメーカーなどで違う場合が
あります。
中堅の会社であれば、回路設計者によって呼び方が違っていて、回路図を整理すると混在して
いる場合もあります。
その部分には注意が必要です。
それを分類してみます。

ICのICとU
リレーのRL、RY
抵抗アレーのRA、RM
ラインフィルタのFLとEM
抵抗でのジャンパーのJPとJR
ダイオードアレーの従来のDとDA
コネクタのJとCN

EXCELマクロなどで処理をする場合がありますが、この違いなどでプログラミングが難しく
なることが多々あります。


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パスコンの配置順序 [PCB Design]

P板.COMのこちらのサイトに複数のパスコンの配置順序が掲載されています。

https://www.p-ban.com/htmlmail/2015/06/

弊社でも、昔からこういう風に処理しています。
しかし、記事には理由が書かれていません。

容量が小さいコンデンサはノイズを軽減するのはより高周波となるのでリード線の影響を
受けるのでデバイスの近くに取り付けます。
容量が大きなものは緩やかな電圧の変動に対応するのでどちらかというと電解コンデンサより
の機能となります。


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アイソレーションの間隔 [PCB Design]

DC-DCコンバータやアイソレーションアンプ用IC、フォトカプラーなどには絶縁する
間隔があります。
調べてみると、電圧だけではなくてジャンルによって色々な規格があるようです。

2mm以上の間隔を取る場合が多いでしょうが、フォトカプラーなどはそれ以上のサイズにも対応
しなければならないのでパッケージの幅が広いものも用意されています。

http://eetimes.jp/ee/articles/1502/01/news002.html

こちらに基板の現物の画像がありましたが意外と広めです。

https://www.chip1stop.com/news/detail?no=NC00003328



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CSiEDAの動画 [PCB Design]

こちらのサイトにCSiEDAの動画があります。
https://www.csieda.co.jp/csitv/index.html

右側の「Win 3D View」の2段目では3D部品の作り方が書かれています。
ジャンルを選択してそれに数値を入れて作成するタイプです。

わかりやすいのですが、このジャンルや項目にない3D部品は作成できないことになります。
コネクタなどは複雑なので対応できない場合もあるでしょう。

テンプレートなどで作りにくい部品に限って、機構設計者側ではその重要性が高い場合が
あるので、どうしても作らなければなりません。

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信号の反射やミスマッチング [PCB Design]

前出のマイクロストリップラインの曲げの記事にてVSWR=1.1という言葉が登場していました。
無線などではVSWRというのはよく登場していたので1.0に近づけることを気にしていました。
1.0は反射無しなので伝達ロス無しという意味です。
1.1の場合は電圧での反射をxとすると下記の式で計算できますから

VSWR = (1 + x) / (1 - x)

xは0.05ぐらいになります。
(1.05/0.95=1.1)

つまり5%だけ反射波として戻るのでロスしていることになります。

こちらの記事の中盤ではVIAなどの絵柄のある画像があります。
http://ednjapan.com/edn/articles/1510/30/news007.html

「見落としがちな小さなLC成分とリターンパス」という内容ですが
こういう引き回しもよくやるので重要な回路では気にする必要があります。


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基板素材の比誘電率 [PCB Design]

以前にスクリプト作成時に基板素材の比誘電率を調べたことがあります。
こちらにその一覧がありました。

http://ednjapan.com/edn/articles/1711/28/news011_5.html

「メグトロン」という名前は初めて知ったので調べてみると、高周波用の材料で
パナソニックなどが販売しているようです。

比誘電率は周波数によって幅がありますが「メグトロン」という材料は比較的、幅が
狭いようです。

また、ポリエチレンという材料が基板に使われることは知りませんでした。


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座標データのフォーマットは [PCB Design]

部品実装する座標データにはマウント業者側にはある程度のフォーマットが
存在しているようです。

こちらの記事が参考になります。

基板設計業者側からの部品表はREF番号が混在した形になるので嫌がられるようです。
REF番号一つに対して横になっていて、縦長の情報がいいようです。
ピックアンドプレースファイルはそれに準拠しているので可能しやすいでしょう。

そこで重要なのが、COMMENT欄です。
弊社では顧客の情報をそれままCOMMENT欄に記載しています。
正式な部品表がある場合はその部分は置換してあげた方がいいでしょう。


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トラ技オンライン計算 [PCB Design]

こちらにトランジスタ技術で紹介された資料や計算式を基にしたオンライン計算の
サイトがあります。

https://toragi.cqpub.co.jp/tabid/316/Default.aspx

基板設計では最上部のカテゴリーが利用しやすいでしょう。
また、ストリップラインなどは最下部の「高速ディジタル伝送線路/高周波回路ほか」に
利用可能な項目があります。

回路設計者の場合はフィルタなどはこういった計算式を多用しているので、当然慣れていますが
基板設計者の場合は慣れていないので躊躇されるかもしれません。


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スタブ [PCB Design]

ストリップラインなどにスタブという出っ張りを設けることがあります。
それをオープンにするかGNDに落とすかで性能が違います。
その長さは使用周波数の波長との関係があります。

パターン設計やDRCの項目に「NetAntennae」という項目がありますが
これも、その余計なパターンがオープンスタブになってしまうことを憂慮しています。

こちらのサイトの記事も参考になります。
http://www17.plala.or.jp/i-lab/kairo/k3/k3_3.htm


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広帯域高速OPAMPのべたアース [PCB Design]

広帯域や高速OPAMPでべたアース処理をしていたら、性能がでないので、反転、非反転部分のパッド
付近のべたアースをカットアウト処理して逃げるような指示がありました。

それに関する記事がトラ技SPの103ページに載っていました。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/46/46821.htm

べたアースがパッドに近づくことで、浮遊容量の増加が原因でした。
ハイインピーダンスなのでそれにGNDノイズが載ってしまうことが原因なのだろうと思っていた
ので目からうろこです。
記事では半田面だけのように書かれていますが、弊社では両面共に同じサイズのカットアウトで
逃げるようにしています。

OPAMPが高密度で実装されているのでパスコンもそのデバイスの半田面側にいるのでカットアウトで
GNDが分断しそうになるのが厄介です。
(両面基板で、4層基板でのパターン設計依頼は少ないです。)


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ガラスコンポジット基板の用途は [PCB Design]

以前は価格が安いということでこのガラスコンポジット基板(CEM-3)が一時期、流行ったことが
あります。
ガラス繊維を編まずに切り揃えたものにエポキシ樹脂を滲みこませたものです。
その後は衰退したようで現在ではあまり流通していないようで性能低下させた割にはコストダウンには
結びつかないようです。

ガラス繊維が編まれていないので、FR-4に比べるとは反りという面でも不利です。
比誘電率に関して同じガラス繊維なのでFR-4と同程度のようです。
逆に基板外形のルーター加工には柔らかく、断面に繊維が見えないので綺麗に仕上がります。

基板設計の初心者の方はこちらの材料の分類を参考にされては如何でしょうか。
https://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2007/06/p102-103.pdf


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基板設計にて参考にするデータ [PCB Design]

こちらのサイトの情報は25年以上前からトラ技SPなどでよくお見かけする表です。

http://www.interq.or.jp/www-user/tomoni/denki.htm

これまで参考にして設計していました。
このように基板設計に必要な情報はファイリングするなどして管理する必要が
あります。

ただ、そのデータ自身の検証はしたことがありませんでした。
他の数式などで計算すると微妙に違う部分もあるようですが大きな差ではありません。


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安全電流の数式 [PCB Design]

先日紹介したトラ技SPの書籍に書かれていたパターンの安全電流の数式の出典のような
英文の式を探してみました。

IPC-2221Aという規格をヒントに探してみると下記のサイトがヒットしました。

https://www.desmith.net/NMdS/Electronics/TraceWidth.html

内層では外層の半分の値になります。

dTは10度上昇の場合は10となるので、その0.44乗なので2.7ぐらいの定数となります。
という訳でグラフが曲線になるのは後半の断面積の0.725乗によるものとなります。
断面積はインチ系なのでmilで処理します。

これらの情報でこれまでに作成したDelphiスクリプト内の安全電流Isの項目も修正しました。
(下図の場合のVIAの場合は内層の定数0.024が適用されます。)

Is_Via_Scr.png


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ハッチング時の板厚とライン幅 [PCB Design]

べたアースをクロスハッチングしてマイクロストリップラインを補正する話の
続きです。

べたアースをクロスハッチングすると両者の静電容量が減るのでそれを補正するとtを
狭めるか、ライン幅Wを広くするかのどちらかになります。

残念ながらライン幅Wを狭くしてパターンを引き易くする方向への補正はできません。

Mesh0.png

Mesh1.png

Mesh2.png


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段取り名人 [PCB Design]

マウンターに関して調べていたらこちらのソフトウェアを見つけました。

http://kaizen.escad.jp/products.html

作業者用パソコン画面に実装の情報が表示されたり調べられるようです。
以前は実装用の現場にはパソコンは似合わない感じがあったようですが、実装する内容が
複雑になってきたのでこういう方法も主流なのでしょう。

以前のようにマンパワーだけで乗り切っていた部品実装会社は自然淘汰されて衰退
してまず見かけないように感じます。


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トラ技術SPの基板関連書籍 [PCB Design]

こちらの「KiCad×LTspiceで始める本格プリント基板設計」を購入しました。

http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/46/46821.htm

KiCadについての記載もありますが、実際には基板関連の重要な情報が満載です。
他のCADの説明もあるので、どなたにも使える内容の書籍となっています。

丁度、基板の安全電流に関する式や熱抵抗についても触れています。
できればこの式を利用してスクリプトやプログラムが作成できたらいいです。


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ファインパターンの現状 [PCB Design]

プリントパターンで細かいファインパターンに関しての記事がこちらに
ありました。

https://www.ritael.co.jp/document/detail16/

特に説明がありませんがクラス○の部分はクリーンルームの等級でCが最高クラスなのでは
ないでしょうか。

最小導体幅と最小導体間隔は同じサイズになっているようで
現在では50-20μmになっています。

ここまで細いパターンは当然ながらクリーンルームを持っている大企業でないと実現できない
ということでしょう。

BGAのピッチが細かくなってきているのでそれを使用する場合はどうしてもパターン幅も
狭くするしかないでしょう。


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改版時の手順 [PCB Design]

基板の改版時の手順は、新規作成より意外と面倒です。
そこでその手順を具体的に記載しておきます。

1.新旧の回路図内のREF番号に違いを認識する。
 まずは見積もりのためにREF番号の増減だけでも調べる必要があります。
 しかし、そういったソフトウェアは存在していないでしょう。
 弊社ではEXCELマクロで新旧のネットリストを読み込んで2列にして
 増加したものと削除したものを色分けしています。

2.回路図のチェック
 上記の情報を元に回路図での違いをチェックします。

3.見積りの作成
 両者の情報があれば、ある程度は実際に近い見積りが作成できるでしょう。

4.基板の部品の増減
 ネットリストをロードする前に手動で回路図で削除された部品の周辺をパターンを
 込みで削除します。
 新規部品は配置してもいいですが、通常はネットリストのロードで基板外に
 配置されるのでどちらでもよいでしょう。

5.新旧のネットリストのコンペア
 通常はこれを最初にされるでしょうが、事情をある程度はわかってから
 比較した方が理解し易いです。

6.ネットリストのロード
 基板にネットリストをロードして改版処理を開始します。

7.3D化処理
 STEPファイルを貼り付けている場合は専用LIBに新規部品のSTEPファイルも
 貼り付け更新します。

8.ここからは通常通りの処理をして仕上げます。


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シャント抵抗のパターン [PCB Design]

こちらにシャント抵抗のパターンについて記載があります。
http://www.koaglobal.com/product/howtouse/currentsense

大きなシャント抵抗の場合はパッドの内側から電圧検出の細いパターンを引き出せますが
その幅が狭い場合はパッドのサイドからしか引き出せないでしょう。
下記の画像では中段が理想です。上段は一般的なものです。
下段は理想のものに近い引き出し方ですが、パッドのサイズが小さいと一般的なものと比べて
誤差の範囲となりそうです。

4端子タイプのシャント抵抗を利用すればこういったパッドの引き出しの問題は解決します。

Shunt_R3.png


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デバイス放熱用べたアースの例 [PCB Design]

こちらはインダクタ関連の記事ですが発熱するデバイスのVIAとべたアースの参考になります。
https://micro.rohm.com/jp/techweb/knowledge/dcdc/dcdc_pwm/dcdc_pwm03/3254

デバイスの直下は多くのVIAでそのすぐ近くにもVIAを打っています。
しかしながら、広いべたアース部分にはVIAは打っていません。
打っても問題はないけれど、熱が水平移動するのでさほど効果がないのをこの記事を
書いた方はご存知なのでしょう。

記事にも書かれていますが、インダクタ下のパターンや余分なパターンにも注意が必要です。


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