避けるべき15の一般的なPCB設計ミス

複雑な電子プロジェクトのためのカスタムPCBレイアウト設計には、しばしば課題が伴う。些細に見える単純なミスでも、プロジェクトを誤動作させる。PCB設計におけるこれらの一般的なミスは、最初からカスタムPCB製造コストを増大させる。

本記事では、カスタムPCB設計時に知っておき、避けるべき15の一般的なミスを説明する。心配しないでほしい。初心者でも問題ない。経験豊富なエンジニアでもこれらのミスを犯す可能性があるからだ。これらを避ければ、高品質な製品、カスタムPCB製造コストの削減、製造遅延なし、再作業不要を実現できる。始めよう。

利用可能なPCB設計ツールを考慮しない

設計者は通常、利用可能で使いやすいカスタムPCB設計ツールをすべて考慮しない。これは重大なミスだ。多くの設計ツールが、PCBの多様なニーズと柔軟性要件を満たすために存在するからだ。カスタムPCB設計ソフトウェアは、設計エラーのスキャン、部品配置、プロトタイプ開発などのタスクに使用できる。このソフトウェアはかなり安価で、ウェブベース、あるいは無料でアクセス可能だ。

狭すぎる大電流トレース

PCBトレースの幅が狭いと、プロジェクトが数百ミリアンペア以上の電流を扱う場合に不十分だ。外層PCBトレースは、同厚の内層より多くの電流を流せることに注意。理由は前者の方が放熱性と気流が優れているためだ。

多くのカスタムPCBメーカーは、0.5〜2.5 oz/sqftの銅厚オプションを提供している。トレース幅計算ツールを使用して電流容量を計算することを推奨する。

デカップリングコンデンサの不適切な配置

カスタムPCB設計におけるデカップリングコンデンサは、安定したクリーンな電圧を必要とするピンに役立つ。十分で穏やかなエネルギーを得るため、ピンの近くに配置する。さらに、電源レールの電源トレースも、デカップリングコンデンサを介してボルトに接続される。インダクタを直列に配置してローパスフィルタを作り、入力ノイズを除去することも可能だ。

スイッチングレギュレータレイアウトの最適化不足

電子カスタムPCB設計では、電圧レギュレータはリニアとスイッチングの2タイプある。リニアレギュレータはレイアウトが簡単で安価だが、大量の電力を浪費する可能性がある。一方、スイッチングレギュレータは複雑だが、消費エネルギーが非常に少なく高効率だ。バッテリー寿命が長くなる。したがって、データシートのガイドラインに従ってPCBレイアウトを作成することが重要だ。

ランディングパターン描画時のミス

カスタムPCB設計ソフトウェアは、PCBランディングパターンと回路図シンボルを含む部品ライブラリを提供する。ライブラリ部品のみを使用すれば問題ない。しかし、ライブラリにない部品のランディングパターンと回路図シンボルを手動で描く必要がある。したがって注意が必要だ。パッドツーパッド間隔がわずか1ミリずれるだけで、はんだ付けとアライメントの問題が発生する。

製造不可能なベッドビアまたはブラインドビア

予算が限られている場合、PCB試作でブラインドビアやベッドビアを使用しないことを推奨する。スルーホールビアはPCBのすべての層を貫通し、確実にPCBサイズを増大させる。しかし、ベッドビアやブラインドビアと比較して安価だ。ベッドビアは2つの内部層を電気的に接続し、ブラインドビアは内部層と外部層を接続する。

聞こえほど簡単ではないことを述べておく価値がある。カスタムPCBレイアウト設計時、レイヤースタッキングに関連する設計制約を維持する必要がある。

不適切なアンテナレイアウト

アンテナカスタムPCBレイアウトは、ワイヤレス技術を採用する電子プロジェクトにとって極めて重要だ。電気エンジニアでも時々誤って描いてしまう。アンテナとトランシーバーの複素インピーダンスを整合させ、最大電力伝送を実現する必要がある。そのため、適切な伝送線路が必要だ。

ほとんどのアンテナでは、50オームインピーダンスの伝送線路で最大電力伝送が可能だ。AppCADなどの無料オンライン計算ツールで伝送線路の比率を算出できる。トランシーバーとアンテナの間にLCπネットワークを配置し、アンテナインピーダンスを微調整することも可能だ。

長すぎる高速トレース

高速信号は、利用可能な最も直線的で最短の経路を採用すべきだ。カスタムPCB設計時に高周波クリスタルを適切に配線する必要がある。マイクロコントローラーベースの多くのPCB設計では、わずかな高速信号しか必要ない。しかし、高速マイクロプロセッサー、アドレスバス、外部データを持つプロジェクトでは、注意深くする必要がある。

セカンドオピニオンを得ない

エンジニアはしばしば厳しい締め切りの下で働き、カスタムPCB生産の結果を出すことに没頭する。これがカスタムPCB設計エラーを招く。したがって、別のエンジニアにPCB設計をレビューしてもらい、後工程での高コストを回避するのがベストだ。ルールはシンプル：ミスは後工程で検出されるほど高コストになる。

大きなスリバー

スリバーは、化学エッチング工程で溶解しきれなかった銅の塊だ。これらがPCBに付着し、カスタムPCB製造の見た目を損なうだけでなく、ショート回路の原因にもなる。したがって、銅の最小幅がカスタムPCBメーカーの要求以上であることを確認すべきだ。こうすればスリバーは減少し、PCBは正常に動作する。

複雑すぎるカスタムPCB設計

カスタムPCBメーカーは、基本的な動作を把握していれば、より効率的かつ経済的にPCBを製造できる。しかし、設計が洗練されすぎていると、回路図の不均衡などの問題を引き起こす可能性がある。したがって、設計エラーを避けるため、カスタムPCB設計を可能な限りシンプルにするよう努めるべきだ。これにより設計の有効性も高まる。

不適切な部品またはカスタムPCBレイアウト手法の使用

今求められているのは、より小さな部品と縮小したフットプリントを用いて複雑なカスタムPCBレイアウトを設計することだ。こうした目的で、設計者はボールグリッドアレイパッケージとPCB内層への埋め込みデバイスを使用している。これはプロジェクト性能の向上と、エラー発生時のリワークを可能にする。

ピッチが小さくピン数の多い部品には、正しいレイアウト手法を選択しなければならない。設計段階でこれを行えば、カスタムPCB製造コストを節約できる。また、代替部品を使用する予定なら、その性能特性がオリジナルと一致することを確認し、後段階でカスタムPCB設計を廃棄する事態を防ぐべきだ。

カスタムPCBレイアウト：全設計ファイルを保存し忘れる

カスタムPCB設計ファイルを常にバックアップしよう。ソフトウェアが応答しなくなるとファイルを失う可能性があるため、設計完了まで保存を待たないこと。少なくとも、取り戻すのが困難なファイルは保存しておくべきだ。多くのカスタムPCBメーカーは日次バックアップを提供しているが、中小企業では提供していない場合もある。また、自宅で個人作業している場合は不可能だ。

最近の「クラウド」サービスの登場により、PCB設計ファイルを安全にバックアップしない言い訳はない。製品の大量生産や市場投入を計画している場合、これは火災、偽造、脅威、マルウェア、その他のテクノロジー災害からカスタムPCB設計を守ることにもなる。

カスタムPCBメーカーに早期相談しない

カスタムPCBメーカーは通常、スタッフと設備の効率を高める登録済みの生産プロセスに従っている。彼らの製造方法を考慮しないと、プロジェクトコストの上昇や製造遅延を招く。別のカスタムPCBメーカーに連絡する必要が生じ、時間を無駄にする。また、メーカーの仕様に合わせてカスタムPCBレイアウトを再設計する必要が生じる可能性もある。

カスタムPCBレイアウト：カスタムPCBのテストを行わない

カスタムPCBプロトタイプを作成したら、徹底的に検査すべきだ。設計の初期運用要件が満たされていることを確認する。さらに、PCBの安定性や信頼性に影響を与える環境条件もテストすることがある。これはカスタムPCBの広範囲な動作を保証するためだ。これを怠ると、カスタムPCBプロトタイプが最終的に市場にリリースされた時に失敗する可能性がある。

まとめ

以上、特別な注意を払って避けるべき15のカスタムPCB設計問題を紹介した。これらに注意すれば、発生しうる製造問題の大半を防止できることを保証する。WellPCBも、受領した設計を慎重にレビューする。ご相談があれば、今すぐお問い合わせください。何を待っている？