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PCB Design ブログトップ
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べたアースの考え方 [PCB Design]

べたアースのスクリプトを作成中ですが、参考にしているのはこちらのサイトです。

http://www.tij.co.jp/analog/jp/docs/analogsplash.tsp?contentId=49908

しかし、こちらの式に矛盾を感じました。
http://www.tij.co.jp/jp/graphics/aap/staticprod/power_pr_vol03_01-1.gif

べたアースは熱の水平移動なので、この図の一番上の図のように銅箔の断面で考察するのですが
http://www.tij.co.jp/jp/graphics/aap/staticprod/power_pr_vol03_05.gif

べたアースが大きい(広い)とLの値も大きくなってしまいます。それに応じて熱抵抗が
計算式では大きくなるということになります。
べたアースが広いと放熱効果がある筈なので熱抵抗が小さい筈と思ってしまい矛盾を感じます。

しかし、大きなべたアースの場合は、その銅箔の端っこなどは熱くならないことが多いでしょう。
それを考慮するとその部分は寄与していないので無くてもいいことになりますし、その部分が
トータルの熱抵抗の値を上げていることになるのでしょう。
熱抵抗は熱をどれだけロスなく伝達できるかという数値で、放熱効果と同じ意味ではありません。

そこでこういう考え方があります。
べたアースをシリコングリスなどの伝達物質と考えるか、それとも放熱器と考えるかです。
前者の場合は、当然ながら熱抵抗が低い方が有利です。
後者の場合は、熱抵抗という数値よりは空気と接する面積を増やして放熱効果を高くすると
いう考え方です。
ある程度のべたアースの面積がないとVIAが打てないともいえます。


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REF番号を変更した改版基板 [PCB Design]

回路図の2割ぐらいを修正し、REF番号を付け直した基板の改版はどうするかという話です。
8割ぐらいは以前のパターンが利用可能ですが、REF番号が異なっているのでそういう訳にも
いきません。

回路図はORCADなので複数台のパソコンで画面を並べてチェックしながら修正しました。
印刷して比較することも可能ですが、パソコンと異なりそのREF番号にジャンプしてくれないので
止めました。

設計後に気が付いたのですが、まずは該当する回路図の部分だけのWAS/ISファイルを手動で作成し
ます。
それをEXCELマクロを作成し、ピックアンドプレースファイルの該当するREF番号を差し替えて
Altiumに読み込ませて再配置するとい手です。

手動で作成したWAS/ISファイルにREF番号に矛盾がないかをチェックするプログラムが必要ですし
それでピックアンドプレースファイルを差し替えるEXCELマクロも作成する必要があります。



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OrCAD Capture 17.2-2016のファイル入力 [PCB Design]

ケイデンスのこちらの情報によるとAltium、Eagleの回路図データが読み込めるようです。

https://www.cadence.com/japan/archive/soconline/vol22/tech/tech_3.html

どちらもアスキー形式のファイルという条件がありますが、これはありがたい機能です。

弊社ではOrCADはV9で止まっているので確認はできませんが、Altiumで回路図を描いたり
変換でAltiumで保存されている方も増えているようなので変換できるのはありがたい機能です。

取引先からOrCAD Capture 17.2でV9互換のファイルで回路図を貰ったのですが
ジャンクションが消えている箇所が多発してしまいました。
しかし、発生させたネットリストは正常でした。

近頃はOrCADの情報が少ないので記事にしてみました。


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放熱器としてのVIAの間隔 [PCB Design]

その後もAVRや露出パッドのVIAの間隔はどれぐらいが適正値なのかを調べてみました。
VIAの穴径は0.3mmが一般的のようです。
これはクリーム半田がぎりぎり穴に入り込まない値だからのようです。

VIA間隔(縦横共)は総合すると下記のようになっています。
0.7mm ~ 1.2mm ~ 1.5mm

平均すると1.2mmが良さそうです。
この値であればインチ系でも理解し易いです。

0.7mm間隔の場合はランド自体が隣とかぶってしまうのでCADでの処理としては難しそう
です。(小さいデバイスの露出パッドの場合です。)


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インターネット上でのガーバーデータのチェック [PCB Design]

P板.COMのこちらのサイトではガーバーデータをアップロードしてクラウド上で
チェックが可能なサービスを始めたようです。

https://www.p-ban.com/kiban/com/csComEntDrc.do

修正はガーバーデータ編集になるので、恐らくその作業はしてくれないのでしょう。
メール送付した後で、エラーが戻ってきたというメールを顧客から貰うこともあるので
ガーバーエディタをお持ちでない基板設計者はこういうサービスも便利です。

その中で登場する「L/S」は「Line & Space」という意味で両者のクリアランスのことです。

http://www.pbfree.jp/topics/w-081/



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近くの基板製造会社 [PCB Design]

こちらの中盤あたりに日本地図上に基板製造会社を載せたイラストが掲載されています。

https://www.cadlus.com/cadlus_pcb.html

インターネットの時代で距離は気にしないとはいえ、自宅の近くに基板製造会社があれば
利用してみたくなるでしょう。

有名な「P板.COM」や「ユニクラフト」や「PB」が載っていますが、他のどれもが格安基板製造会社
とはいえないので、ご注意ください。


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一般的な周波数でのパターン幅 [PCB Design]

高周波や高速のデジタル回路でない場合の話です。
例えばオペアンプの回路などを想定してください。
蛇の目基板風のグリッドで表面実装やディスクリートのオペアンプの電源ではない
反転、非反転入力や出力のピンを想定してください。

周辺の抵抗とそのデバイスの距離を2.5mmとします。
パターン幅を0.3mmとします。
通常はこれぐらいのパターン幅で設計します。(0.4 - 0.5mmの場合もあります。)

その幅を0.15mmとした場合と比較します。
抵抗値はパターン幅に反比例するので倍の8.19mオームになります。
この値は特に、問題となる値ではありません。
インダクタンスも計算可能ですがどちらも1ナノヘンリー近辺で、高周波でないと関係ない
値です。
(これより、2桁ぐらい大きくなれば多少は問題となるでしょうが、微小です。)

わざわざ0.15mmで引き回す必要はありませんが、実装密度の都合などがあれば、これでも
特に問題はないでしょう。
手貼りからCAD設計に切り替えた人の中には、以前のイメージのままの方もいらっしゃるようで
こういった細いパターンを嫌がる人もいらっしゃるでしょう。

イメージで判断する回路設計者もいらっしゃいますから、こういった数式で対処するのが
ベストでしょう。

W_Calc_OP.png
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EAGLEの動画 [PCB Design]

EAGLEのサイトはこちらです。

https://www.autodesk.co.jp/products/eagle/overview

AUTODESK社に買収された時に少しだけチェックしたぐらいですが、その時はまだ動画は
お見掛けしていませんでした。

この動画を見ると、EAGLEもAUTODESK社の3DCADの機能との相乗効果が出ているように感じます。
有料のEAGLEがどの程度の機能があるのか不明ですが、複雑な基板でこういった処理が
可能であれば有能です。


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SMDとフライスでの基板製作 [PCB Design]

表面実装部品ばかりの場合はスルーホールが不要なので、時代に逆行するように基板をフライスで
自作するのは有利になります。
当然ながら片面に部品が実装されるイメージのパターン図であることも条件で、ガーバーデータを
使っての処理の話です。

ただ、ガーバーデータはXYプロッターの流れを汲んでいるので輪郭のないベクトルデータです。
それを輪郭のあるデータに変換する必要があります。

「FlatCAM」というソフトウェアではフライスで利用可能なデータにすることが可能なようです。
特に使用する予定はありませんが、必要な方は試されたら如何でしょう。

Windows、Mac、Linuxで利用できるようです。


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新規作成部品と見積り価格の関係は [PCB Design]

決まった顧客の場合はある程度は使用する部品が決まってくるのでフットプリントを新規
作成する点数は少ないでしょう。

しかし、新規顧客の場合はそうはいかず、かなりの新規部品を作成するようになるでしょう。
その場合に見積り価格にどう反映するかです。

弊社では新規作成しなければいけないフットプリントは検索マクロなどですぐに判明します。
それを利用して見積り作成しています。

1点について15分相当として1000円とし、通常の見積りにこの価格を加算しています。
新規部品が50点もあると通常よりは5万円ほどアップするということになります。

合算した見積り価格が通るかどうかは、営業的判断をしないといけないでしょう。


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Eagleのライブラリファイルの変換 [PCB Design]

WAGO製のコネクタのPDFデータを見ても不明な部分がありました。
http://www.wago.co.jp/terminal/

そこで、海外のWAGOのサイトで複数のCAD用データを見つけました。
その中でEagleのファイルをダウンロードしました。

AltiumでそのEagleのファイルを初めてインポートしてみました。
コネクタの向きとメカニカルレイヤを換えてそのまま利用することになりました。
余り期待していないファイルだったので幸運でした。

ただ、フットプリントはこれで問題ありませんが、STEPファイルは一からソリッドワークスで
作成しないといけないので、このファイルのメカニカルレイヤの寸法を参考にします。


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電気機器製造.COM [PCB Design]

部品実装関連で検索していたらこちらのサイトを見つめました。

http://www.denshikikiseizou.com/denshikiki/denshi0517.html

パソコン販売をしているFAITH関連のサイトなのでしょう。

このサイトの中で参考になったのはメタルマスク関連のこちらです。

http://www.denshikikiseizou.com/denshikiki/denshi0518.html

メタルマスクの厚みを調整しているのは知っていましたが具体的な説明は初めて
みました。
また、透明シートを利用した試し刷りというのは意外でした。


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過去のPCBDOCから型番の検索 [PCB Design]

フットプリントの型番はライブラリを検索すれば可能です。
過去に設計したPCBDOCから検索できれば、新しい設計の参考にできることがあるでしょう。
弊社では見積もりの時に、回路図を見てどこかで設計した気がすると探しますが
回路図からではページ数の関係で大変なのでどうしてもPCBDOCで調べます。

これまでは、それらしい機種を各年代別に分類したものからガムシャラにPCBDOCファイルを開いて
調べるしかありませんでした。

Delphiスクリプトで処理する場合は、PCBDOCの親フォルダを指定して、サブフォルダ内をすべて
検索して該当する型番を調べればいいでしょう。

フォルダ検索は実績がありますが、そのPCBDOC内のフットプリントをどう検索するか、該当する
コマンドが思い浮かびません。

PCBDOCから個々にBOMを出力して蓄積するという手もありそうです。
該当するものが多い場合はどこかで制限しないといけないかもしれません。


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UVレジストとミル [PCB Design]

これまでにも生基板をミルで切り出す処理は知っていましたが
それプラスしてUV硬化レジスト処理とそれのミルによる剥離の処理をする動画が
こちらにありました。

https://www.youtube.com/watch?v=7EctuSTL7-w

仕上がりが綺麗なのに驚いてしまいます。

また別の方法ですが、クリーム半田のようなものを塗りつけて基板を作成する動画も
ありました。

https://www.youtube.com/watch?v=qDbFOsLjMD8


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CADの機能比較 Part.2 [PCB Design]

CADの機能を比較してしまうのは何かに似ていると思いながら過ごしていたら
買い替え時の前の車との比較だと思いました。

購入してしまうとある程度は長く使用するので色々な機能をチェックするのは当然です。
しかし、それまでとメーカーが異なるとコンセプトの違いなどを感じることがあります。

最近はそれほどでまありませんが、以前の欧米の外車の場合は日本とは考え方が違って
いる場合がありました。
運転席だけはパワーウィンドーでそれ以外は手動というメーカーもありました。
運転手以外は信用できないし料金所や外のチェックで窓を開け閉めするのをスピーディーに
するので他は手動でいいという考え方なのでしょう。

ワイパーは日本では同じ方向で操作すると段々速くなりますが、海外では間欠ワイパーは
操作方向が逆というものもありました。
間欠時に動作しているのかどうかがわからないので逆向きの操作なのでしょう。

CADも海外製の場合が多いのでこういった考え方の違いに驚く場合があります。
「Altium Designer」でもラッツネストが印刷できないなどの点はそう感じます。


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二機種の比較 [PCB Design]

似たようなまたは改版した機種がどのように違うのかを比較するのは難しいことです。
ネットリストの比較と型番の比較で大雑把にはチェックは可能です。

しかし、取り付けパッドの移動や基板形状の微調整やパターンのルートの変更などは
「Altium Designer」では対処できていません。

「Altium Designer」でアスキーファイルで出力して比較することは可能なのでしょうが
別途、ソフトウェアを自分で作成しないといけないでしょう。


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基板設計者の職業病 [PCB Design]

バラエティ番組で職業病について語られることがありますが、基板設計者の場合は
それほどないと思っていました。

しかし、スーパーのレジで会計した品物を店員がかごに詰める場合に、変な場所に
置いていると「そこじゃないだろう」って思うことが多々あります。

立体的なものではありますが、隙間を見つけていかにコンパクトに入れるかは一緒なので
どうしても気になってしまいます。
ボールペンなど複数あるものはどうしても揃えたくなります。

そういえば、本棚などに本以外を置く場合もどうすれば綺麗に収まるかも考えて
しまいます。


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面付け作業 [PCB Design]

P-CADでは面付け処理ができなかったのでがーバーエディタCAM350でその作業を覚えました。
また、CAD本体ではできない一部のメタルマスクの削除(金メッキ処理のため)も
CAM350で処理していました。

しかし、「Altium Designer」ではそういう作業が不要なのでCAM350での面付け処理作業
手順を忘れてしまいそうです。

基板製造業者に任せるという手もありますが、トータルで外形を管理や印刷ができないなどの
デメリットもあるのでCADで面付け処理ができるのはありがたい機能です。

現状では「Altium Designer」で複雑な作業ができなくてガーバーエディタでないとできない
ということはありませんでした。


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ネットリストは自社で修正するか [PCB Design]

周りのパターン設計者に聞くと支給されたネットリストは全く編集しないまたは
フットプリント部分だけしか編集しないという方が多いようです。
また、回路図は全く編集しないようです。

弊社ではフットプリント名部分は当然ながらノードも自社のフットプリントのパッド名に
併せるように修正します。
回路図の生データがある場合はそちらでノードの編集をする場合もありますし
回路図自体の不具合があれば、顧客に指摘し自社で編集する場合もあります。

修正ミスは自分で被る必要がありますが、ノードを代えたフットプリントを作成した場合は
管理の都合で型番にサフィックスをつける必要があります。
するとそれに対応する3DCADの型番も同時に作成し直さないといけないという面があります。
それを避ける為にフットプリントを修正しないでネットリスト側や回路図で対処しています。

どちらがいいのかを判断しにくいですが3DCADで同じ型番で3Dデータを作成する場合は弊社の
ようにするしかないでしょう。


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ネット名の変更 [PCB Design]

これまでネットリストのネット名で変更していたのは先頭のハイフンまたはマイナスです。
それもハイフンの次にアルファベットが続く場合のみです。
-5V、-12Vなどの場合はハイフンの次が数字なので未処理です。

この場合はEXCELのマクロで読み込ませるとアルファベットの引き算が出来ないという理由で
エラーになってしまうからです。
何種類かのマクロを扱う場合が多いのでこれを防ぐ為に事前に秀丸エディターで処理しています。

弊社ではそういうことに遭遇していませんがネット名としてハイフンが2つ以上登場する場合も
あるようです。

似たようなバスなどで分類するためにその接続記号としてハイフンを多用するようです。

これまでEXCELのマクロでは「ネットリストエディタ」と称したものを作成していますが
部品情報の[]の部分だけを処理していて、()部分は表示だけで編集しても出力させていません。
今後はその部分も編集出力が可能なように変更したいと思っております。


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