PCBを製造するための設計

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製造のためのデザインとは何ですか？
DFMの目的は何ですか？
DFMファクター
製造のための設計がPCBレイアウトにどのように変換されるか
MillenniumCircuitsLimitedのDFMチェック

PCBを製造するための設計

製造およびビジネス部門全体で、膨大な数の機械がプリント回路基板またはPCBに依存しています。同様に、PCBの機能により、消費者が日常的に使用するデバイスが現実のものになります。

PCBの設計と製造には多くの問題があり、最大の効率で製造を実施することが重要です。ただし、これを実現するには、設計段階と製造プロセスに関係するすべての関係者が常に連絡を取り合って、製品のアイデアが実現するかどうかを確認する必要があります。ここで、製造のための設計と呼ばれる概念とその一連のステップが機能します。

製造のための設計とは何ですか？

Design for Manufacturing（DFM）は、製造業者が一連のカテゴリの製品の設計を調べて、可能な限り最も効率的な製造手段を通じて、製品の寸法、材料、公差、および機能を最適化できるようにするプロセスです。 DFMを使用すると、認定された製品請負業者は、さまざまな分野で新製品のアイデアを精査し、手元にある製品に最適な測定、材料、製造プロセスを見つけます。

オーバーヘッドの削減と製品品質の向上を同時に実現したいメーカーは、DFMを採用しています。 DFMを使用すると、短期的にアイテムの代替製造方法を見つけることもできます。たとえば、企業が少量の製品しか必要としない場合、その限定生産アイテムを生産するために、高価でハイテクな成形装置を設置するのは無駄になる可能性があります。

同時に、その製品は、従来の工業用兵器なしでは製造が難しい独自の測定を必要とする場合があります。 DFMは、製造業者がコストを節約できる代替方法を見つけるのに役立ちます。たとえば、別の成形キャビティが必要になる部品の熱成形方法などです。

DFMは、メーカーが既存の設計を改善するのにも役立ちます。企業が過去に製品を大量生産し、現在は生産に戻すことを計画している場合、元の設計と製品の製造に使用されたプロセスを再評価することで、今回はコストを節約できます。関係する初期のステップのいずれかが無駄であると彼らが判断した場合、彼らはそれらをプロセスから排除することができます。

DFMの目的は何ですか？

DFMの目的は、設計者と製造者の間でかつて一般的だった誤解を排除することです。過去数十年の間に、両者は相互の誤解のためにしばしば対立するでしょう。典型的なシナリオでは、設計者は一連の測定値と材料のリストを備えた製品を考案します。次に、設計者は設計図とスケッチを製造業者に送信します。製造業者の仕事は、設計を生産に移すことでした。設計に問題が見つかった場合、設計者はこれらの問題を修正するために製造元に任せます。

設計者の観点からは、変更を含む設計段階の後に発生した手順は、製造者の責任でした。問題は、製造業者は通常、設計プロセスの複雑さを理解していないが、特定の測定または材料が非現実的または不可能である場合は知っているということです。このような場合、関係者にとってコストがかかることが多い、土壇場での設計のオーバーホールのために制作が遅れることがありました。時々、欠陥や製品の欠陥や顧客の不満のリスクにもかかわらず、メーカーはとにかく設計を急いで生産に移しました。

DFMエンジニアリングでは、設計、開発、製造プロセスのすべての段階のスペシャリストが、あらゆる段階で協力します。彼らは一緒になって、製品が開発され、テストされ、改訂のために返送されるときに、各部門のエンジニアが互いの入力とフィードバックをリアルタイムで聞く、結合されたチームを形成します。 DFMは、製造チームが生産を開始するずっと前に、企業が設計上の欠陥をほぼ即座に見つけて修正できるようにすることで、費用と時間を節約します。

DFMを採用している製品および開発チームには、購入者、ベンダー、弁護士など、製造プロセス以外の関係者からの意見も含まれています。製品の設計を完成させた後、企業は全体的な製造予算のほんの一部しか費やしませんが、設計が製品のコストの大部分を決定します。そのため、メーカーは製品にコミットする際に危機に瀕しすぎています。

DFMを使用すると、プロセスに関与する各部門のエンジニアの協力的な精査のおかげで、企業は生産のコストのかかる停止や無駄な実行につながる可能性のあるミスを排除できます。 DFMはまた、欠陥のある製品が一般に公開され、突然の欠陥、顧客からの苦情、複数の訴訟、および消費者の目にブランド名を損なう可能性のあるその他のPRの失敗につながるシナリオをメーカーが回避するのに役立ちます。

DFMファクター

DFMの手順には、特定の製品のプロセス、設計、材料、環境、およびコンプライアンスを決定するための次のシーケンスが含まれます。

1。製造プロセス

DFMの最初の部分は、問題の製品に使用する適切な種類の製造プロセスを決定することです。特定の量の製品を生産する必要がある場合、プロセスは生産の範囲と実行のために計画されたプレスの数を反映する必要があります。

特定の製品に最適な製造プロセスを決定するには、製品のサイズやその製造に必要な材料などの要素を考慮する必要があります。また、製品の表面に必要な手順と、基本的な組み立て段階を超えて二次的な手順を実行する必要があるかどうかも検討してください。

2。製品デザイン

DFMの次の部分は、製品の設計を調べて、仕様が完成品に適合するかどうか、または生産を開始する前に追加の変更を加える必要があるかどうかを判断することです。このステップの目的は、前回の実行で発生する可能性のある設計上の問題を修正し、今回は生産をよりスムーズかつ効率的に進めることです。

既存の設計を改訂する場合は、変更が基本的な設計原則に準拠していることを確認してください。この分野でのこのようなすべての決定については、契約製造業者と必ず話し合ってください。そうすることで、手元の製品の製造原則に従って今後の生産を確実に実行できるようになります。

3。製品資料

DFMのもう1つの重要な側面は、問題の製品に必要な材料を決定することです。製品の形状、サイズ、および使用目的に応じて、材料または製品に必要な強度、テクスチャ、熱特性など、さまざまな要素を考慮する必要があります。

このステップでは、選択した材料が手元の生産の要件を満たしていることを確認するために、契約製造業者に相談する必要があります。特定の材料を念頭に置いている場合は、その材料が熱に耐えて電気を通すかどうかを知る必要があります。これらの要因により、製品が製造または破損する可能性があるためです。

4。最終的な環境

製品のプロセス、デザイン、素材の選択を確定する前に、消費者がそれを使用する環境を調べる必要があります。この環境が製品の材料と形状に与える可能性のある影響の種類を特定したら、次に、以前の3つのDFMの選択で十分かどうかを判断する必要があります。

製造例の設計には、消費者が製品をどのように、どこで使用するかを検討することが含まれます。年間を通して屋外で使用する製品を開発する場合、材料は周囲温度と気象条件の全範囲に耐えることができる必要があります。ユーザーが製品を他のオブジェクトにマウントする場合、デザインはさまざまなセットアップに対応する必要があります。

5。テスト/コンプライアンス

DFMの最終段階は、問題の製品の設計と材料が、問題に発言権を持つさまざまなエンティティの安全性と品質の基準を満たすかどうかを判断することです。サードパーティのISO認定テスト施設がこれを判断できます。中立的な製造アナリストがテストを監督する必要があります。

さまざまなエンティティが、現在の状態で設計を進める能力に影響を与える標準を持っている可能性があります。たとえば、州、連邦、または国際レベルの規制規則により、既存の構成では製品が安全でないと見なされる場合があります。製品は、意図した業界のコードを満たしていない可能性があります。製品の設計は、会社の安全基準を満たしていない可能性さえあります。

一般的な設計上の間違い

PCBの設計および製造中に、DFMを使用すると、次の間違いをなくすことができます。

1。エッジクリアランス

メーカーがPCB設計で犯す可能性のある最も重大な間違いの1つは、十分なエッジクリアランスを許可しないことです。保護コーティングがないと銅が腐食する可能性があるため、この問題はPCBのエッジに沿った銅にとって問題となる可能性があります。この許容値を考慮せずにPCBを設計すると、最終的なカット中にコーティングが除去される可能性があります。

幸い、ボードの設計に必要なクリアランスを追加すれば、エッジ許容値の問題を簡単に修正できます。 PCBの外層の場合、コーティングに必要なのは設計に0.010インチ追加するだけです。内層の場合、コーティングに必要なのは、デザインに0.015インチを追加することだけです。

2。アシッドトラップの作成

酸トラップは、この問題を考慮に入れていないPCB設計で繰り返し発生する問題である可能性があります。この可能性を回避するために、鋭角で角度の付いたトレースを設計しないでください。たとえば、90度の角度よりも45度の角度の方がはるかに適しています。後者はPCBを酸トラップに対して脆弱にする可能性がありますが、前者は一般にこの問題を起こしにくいでしょう。ルーティングが終了したら、必ずすべてのトレース角度を再確認して、結合されたトレースが酸トラップを作成していないことを確認してください。

3。複雑なボードレイアウト

ボードが複雑になる状況に到達した場合は、必要なすべてのコンポーネントを同じ側に整理できる、より溶剤型の計画に設計を再考する必要があります。一部のPCB設計者が時々犯す間違いは、ボードの裏側にいくつかの要素を配置して、一次側のスペースを解放することです。

PCBの両側にコンポーネントを配置すると、製造プロセスのコストが増加します。さらに、PCBの反対側にコンポーネントを追加すると、製造元にとって多くの問題が発生します。

4。パッド間にソルダーマスクはありません

PCB設計では、はんだマスクは、銅と他の金属との接触を防ぐため、回路基板の最も重要な要素の1つです。パッド間にソルダーマスクがないと、負の金属間に接触が生じ、予期しない短絡が発生する可能性があります。

各回路基板に十分なはんだマスクがあることを確認するには、これをすべてのPCB製品のデザインルールに含めます。そうすれば、大きなPCBの設定を小さな回路基板に変換するときに、はんだマスクの適用に問題が生じることはありません。

5。パッドにビアを配置する

PCBのスペースが狭い場合は、ビアを追加してスペースを解放したくなるかもしれません。ただし、これにより、はんだがボードから引き離されてPCBの取り付け機能が弱まり、はんだ付けプロセスが無効になる可能性があります。ビアオプションは特定の状況で役立つ場合がありますが、必要な場合にのみ使用してください。マイクロ、ブラインド、埋め込みビアについても同じことが言えます。

製造のための設計がPCBレイアウトにどのように変換されるか

PCBエンジニアリングでは、DFMの原理により、メーカーは、問題のPCBのサイズに関係なく、すべての設計仕様を機能的なレイアウトに保つことができます。 1つのボードのコンポーネントを小さなPCBに組み込む場合、パーツを所定の位置に取り付けて、酸トラップやエッジクリアランスの問題などの問題を回避することが難しい場合があります。 DFMは、ボードが本番環境に移行する前にこれらの問題を回避するのに役立ちます。

DFMエンジニアリングでは、認定メーカーが回路基板の設計を検査して、その測定値がPCBの意図された目的に十分であることを確認します。また、ボードの設計を調べて、意図した環境で機能することを確認します。たとえば、ボードが非常に熱を発生する機械で使用される場合、PCB設計には、これらの条件に耐えることができるコンポーネントと保護要素を組み込む必要があります。

DFMプロセスは、一連の標準テストに合格しなかった場合に、PCB設計が製造の承認を受けないことも保証します。たとえば、一連の予想される動作条件下でPCBが簡単に故障した場合、設計者は、対応するデバイスのタスクを処理できるようになるまで、追加のコンポーネントを使用してボードを再加工する必要があります。

PCB製造では、DFMの原理は製造の設計と密接に関連しており、製造の問題とそれがPCBにどのように適用されるかをカバーしています。

MillenniumCircuitsLimitedからのDFMチェック

設計検査とコンプライアンステストに関しては、客観的で資格のある第三者の意見を求める必要があります。 Millennium Circuits Limitedでは、PCBの設計とプロトタイプに対してDFM分析を実行して、欠陥やその他の問題を特定しています。 PCBを本番環境に導入する前に、PCBの改善を支援する方法については、今すぐMCLにお問い合わせください。