PCB 製造で特に注意が必要な 7 つのヒント

ご存じないかもしれませんが、(世界的に) 設計されたすべての PCB の約半分に欠陥があります。それらは、PCB 製造段階を通過することはありません。そして、市場に参入したものの 30% はリリース後に失敗します。

多くの PCB が生産に失敗するのはなぜですか?

回路基板の製造プロセス中に無視される単純で細かい詳細があります。より多くの情報を無視すると、コストがかかりすぎることがわかります.

10 億ドルの間違い

約 5 年前、ゼネラルモーターズは 41 億ドルの過ちを犯しました。彼らのモデルカーの 1 つは、エンジニアが見落としていた PCB 設計上の欠陥があったイグニッションキーです。

PCB の間違いのおかげで、ゼネラルモーターズはすべてのモデルカーをリコールし、数十億ドルを使って購入者に補償しなければなりませんでした。また、多数の訴訟を処理するために、何人かの高級弁護士を雇わなければなりませんでした。

考えてみてください。ここには、完全に機能する百万ドルの車がありましたが、イグニッションキーでがっかりしました。イグニッションキーだけ！ゴクゴク。なんてもったいない?

GMは孤立したケースでしたか?いいえ。数年後、Samsung は歴史的な 53 億ドル相当の PCB 設計ミスを犯しました。これに続いて、マクドナルドがフィットネスデバイスの PCB 設計に欠陥があり、3,300 万ドルの費用がかかりました。

この版では、PCB 製造中に注意すべき 7 つの一般的な領域について検討します。

飢えたサーマルに注意してください

サーマルは、パッドとプレーンを相互接続するパッドの周りの小さなトレースです。その名前が示すように、その中心的な役割は熱循環を中心に展開します。それらの主な設計目的は、ヒートシンクがヒートシンクからヒートシンクに効率的に熱を放散できるようにすることです。はんだ付けでは大量の熱が使用されるため、熱ははんだ付け中にも重要です。

繰り返しになりますが、WellPCB 中にパッドに興味を持っている人が何人かいます。ワンストップサービスと高品質の製品を提供します。必要な書類をお送りいただければ、すぐにお見積りが可能です！私たちは何をぐずぐずしているんですか？私達に PCB の製造業の 10 年があります。その結果、(場合によっては) 熱相互接続の重要性を無視することがあります。そうすることで、パッドとプレーンの間にボイドが作成されます。その空虚さが不完全な熱的相互接続を生み出します。

このような障害を「熱不足」の相互接続と呼びます。

熱不足は、ほとんどの PCB における熱関連の問題の根本原因です。回路が熱ストレス下にあるとき、またははんだ付け中に熱伝達率が低下します。

熱循環が低下した結果、サーマルパッドのはんだ付けが異常に進んだり、リフローに時間がかかったりする可能性があります。この不必要な遅延は、最終的に組み立てプロセスを低下させたり、操作中に過熱する危険のあるガジェットを生成したりします.

サーマルスタービングは、PCB 設計中または WellPCB 中に発生する可能性があります。ワンストップサービスと高品質の製品を提供します。必要な書類をお送りいただければ、すぐにお見積りが可能です！私たちは何をぐずぐずしているんですか？ 10 年間の PCB 製造フェーズがあります。

通常の PCB 設計ツールでは、不足しているサーマルを特定できません。ただし、経験豊富な正しい PCB サービスプロバイダー。ありがたいことに、さまざまな PCB 製造会社が、このような障害を特定して修正するのに役立ちます。

アシッドトラップは回避可能です

「アシッドトラップ」とは、回路設計における鋭角を指す用語です。この用語を使用するのは、これらの角度がエッチングプロセス中に不必要に過剰な酸を閉じ込めるためです。閉じ込められた酸が蓄積し、必要以上に長く曲がりの端にとどまります。

この停滞した酸は、回路を構成する材料を必要以上に食い尽くす可能性があります。酸腐食の結果、PCB 接続の一部が弱くなったり、欠陥が生じたりします。このような障害は、生命維持装置で致命的になる可能性があります.

ほとんどのアシッドトラップは製造中に発生します。 PCB 設計者として、アシッドトラップは多くの場合、あなたのせいではありません。それらを設計することを除いて、それらを作成することはありません。あなたは直接責任を負っていませんが、その発生を最小限に抑えるより高い力を持っているため、心配する必要があります.

あなたの PCB はあなたのビジネスです。したがって、ほとんどの PCB 設計者は、アシッドトラップを回避するための訓練を受けています。ただし、場合によっては大失敗することもあります。特に、「自動生成」機能を備えた単純な PCB 設計アプリケーションを使用する場合。

PCB 設計を常に再確認すれば、アシッドトラップを排除できる可能性があります。ただし、修正を怠った場合は、 DFM ツールを使用して修正できます。

シルバー

銀は、PCB 製造のエッチングプロセス中に生成される銅またははんだマスクの薄いくさびです。通常、銀は、銅またははんだの長くて薄いストリップが完全に溶解する前にエッチングされて発送されるときに発生します.

これらのディスパッチされた銀は化学浴に溶解し、後で意図せずに別のボードに追加される可能性があります.この行為により、意図しない接続が作成される可能性があります。

場合によっては、PCB セクションのカットが狭すぎたり、強すぎたりすると、シルバーが発生することがあります。ボード上にとどまるように意図されていても、そのようなシルバーはわずかにまたは完全に剥がれる傾向があります.このような事故は、回路全体を役に立たなくする可能性のある意図しない回路遮断を引き起こします。シルバーも識別と修正が困難です。

最小幅の PCB を設計することで、PCB 設計中にシルバーを回避できます。

プレートとエッジのクリアランスを十分にとった設計

銅は、最も広く使用されている PCB 導電性金属です。導電率が高く、ほとんどの反応物にさらされても不活性を維持できるため、他の金属よりも好まれます。反対に、銅は適度に柔らかく腐食性があります。腐食のリスクを最小限に抑えるために、PCB 製造中に銅を他の絶縁材料でめっきします。

それでも、PCB をトリミングすると、突出した銅層と表面近くの接続が露出することがあります。この露出は、PCB の安定性にかなりのリスクを引き起こす可能性があります。

まず、露出した銅線接続が誤って同じボード上の別のコンポーネントに接続され、ボードのコンポーネントがショートする可能性があります。あるいは、露出した銅部分が腐食する危険性があります。 2 つが故障した場合、露出した銅が PCB のハンドラーを感電から危険にさらします。

このような間違いを避けるために、銅板と基板の端との間に適切な距離を保ちながら PCB を設計する必要があります。この距離は、「銅からエッジ」または「プレートからエッジ」として知られることもあります。製造前の標準の DFM 検査は、そのような設計上の欠陥を確立することができます。

めっき時にボイドがある

ビアを作成するプロセスでは、スルーホールビア用のスペースを作成する必要があります。これらの穴は、PCB の一方の面を他方の面に相互接続するのに役立ちます。

スルーホールビアを作成する場合、製作者は、PCB のすべてのセクションを切断して穴を開けます — 銅メッキフィルムの穴を分離するためです。この行為は、堆積として知られているプロセスで非導電性の銅材料の薄い層を堆積させます。循環を完了するために、さらにいくつかの銅層が追加されます。

時々、堆積プロセスに欠陥があります。したがって、ボイドまたは気泡をめっきすることが可能です。この行為は、予期せぬ内部の回路遮断を引き起こし、検出や修復が困難です。

このような問題は、製造中に発生します。その後、製造段階にカスケードします。したがって、そのような欠陥を検出するための適切なツールと人員を備えた確立された PCB メーカーを選択する必要があります。

電磁合併症

電磁両立性 (EMC) および電磁干渉 (EMI) は、信頼性の高い PCB 生産に対する 2 つの主な課題です。 EMC は電磁エネルギーの生成、伝播、および受信に関係しており、EMI は EMC の副作用に関係しています。

制御されていない EMI は、PCB の欠陥につながる可能性があります。初心者の PCB 設計者にとって、この 2 つを区別するのは困難な作業です。ただし、コンポーネントの 90 度の角度配置を最小限に抑えたり、接地面積を増やしたりするなど、採用できる一般的な設計上の考慮事項がいくつかあります。よくわからない場合は、EMI を減らすためにシールドケーブルを使用することをお勧めします。

DFM の回避

DFM または「製造可能性の設計」は、回路基板が規格に準拠しているかどうかを検査するプロセスを示すために使用する用語です。 DFM のプロセスでは、PCB 設計を分析して、設計または組み立て中に発生する可能性のある複雑さを調べます。主に、PCB が設定された目標に到達するかどうかをテストします。

機能をテストするだけでなく、DFM は PCB がどのように壊れるかをテストします。 DFM は、考えられる最悪の事態から PCB を評価します。 PCB のトポロジーを評価し、一般的な CAD ソフトウェアアプリケーションでは通常無視されるほとんどの設計上の欠陥を特定できます。設計の欠陥をチェックし、PCB に関する考慮事項の膨大なプールから引き出された他の既存のデータベースチェックと比較します。 DFM チェックは PCB 量産前の最終チェックです。