プリント基板実装を最適化しコスト削減する9つのトップヒント

1. プリント基板実装に最適な設計ソフトウェア

プリント基板実装 PCB発見前、エンジニアは外部配線を使って信頼性の高い接続を構築していました。しかし、現在はより自然です。PCB設計に使用できるツールとソフトウェアがたくさんあります。オンラインのものもあればオフラインのものもあります。機能と使いやすさは異なります。主なものには以下があります：

1. EAGLE（Easily Applicable Graphical Layout Editor）

PCB設計者の間で非常に人気のあるCADソフトウェアです。理解しやすいインターフェースを持ち、多数の電気コンポーネントを収めたライブラリを含む有用なソフトウェアです。

EAGLEには2つのエディタがあります：回路図エディタとPCBレイアウトエディタ。前者を使用して、基板要件に応じてすべてのコンポーネントを追加し接続できます。PCBレイアウトエディタには、ルーティングエンジンやアラインメントツールなどの優れた機能があります。PCB設計ソフトウェアのもう一つの特徴です。

EAGLEがアクセスしやすい理由の一つは、無料版と有料版があることです。有料版にアップグレードするか、無料版の優れた機能を享受し続けるか選べます。

2. KiCAD

ライセンス要件なしで自由に使用できるもう一つの人気PCB設計ソフトウェアです。PCB設計者として、このソフトウェアで部品表（BoM）とガーバーファイルを作成できます。多数の電子コンポーネントを含む広範なライブラリを持っています。もう一つの優れた機能は、PCBの3Dレイアウトを提供することです。

3. Multisim

研究者の間で一般的です。研究に不可欠な独自のシミュレーション機能を持っているためです。優れた機能でハイエンドテクノロジーを描写する、使いやすいソフトウェアです。

2. DFMを活用してプリント基板実装の製造問題を発見する

お金、時間、リソースの無駄を避けるためには、DFM（設計で製造性向上）のヒントをいくつか知ることが不可欠です。製造段階の早期に問題や課題を発見すれば、大幅な節約になり、PCBアセンブリと梱包段階へのスムーズな移行が保証されます。一般的な問題には以下があります：

1. スリバーとアイランド

酸槽で大惨事を引き起こすフローティング銅です。小さい場合、浮遊してショートを引き起こします。しかし、浮遊できない場合、異なる干渉を生み出し、厄介な存在になります。一部のソフトウェアは設計内のこれらを特定できますが、使用ソフトウェアがスリバーとアイランドの検出不能な場合、手動で見つける必要があります。

2. ヒートシンク

電気コンポーネントから熱を吸収・放散するのに役立ちます。この放熱は、ヒートシンクが金属ベース材料と接触するため可能です。しかし、ヒートシンクのペーストマスク開口が大きすぎると、パーツがヒートパッドから浮き上がる可能性があります。これを防ぐには、単一箇所に大きな開口を作る代わりに、異なるポイントに小さなペーストマスク開口を作成してください。正確なペーストマスク開口サイズを得るには、基板購入時に様々なことで混乱するかもしれません。片面PCB、両面PCB、その他あらゆるタイプのPCBを検討されているかに関わらず、PCBメーカーに問い合わせる必要があります。

3. 酸トラップ

製造プロセス中にプリント基板から余分な銅を除去するために使用する有害な化学エッチャントをトラップする、トレースパターンの鋭いコーナーです。非常に細く、基板設計に開口を生み出す原因になります。一部のソフトウェアで酸トラップを検出できますが、そんなソフトウェアがない場合は手動で行う必要があります。

3. プリント基板実装コーティング効果

PCBアセンブリに着手する前に、基板設計へのPCBコーティングの現在の影響を知っておく必要があります。避けられたはずのお金、時間、リソースの無駄を防ぐため、PCB製造プロセスで使用するコーティングの選択と適用方法の潜在的な落とし穴を知る必要があります。

最高のPCBを得るためには、PCB設計の要件を文字通り遵守する経験豊富なメーカーに固執し、メーカーを次々と切り替えるのではなく、それが不可欠です。

PCB表面コーティングにはさまざまな種類があり、適用方法も異なります。PCB設計に最適なコーティングタイプを得ることは重要です。これを密接に監視しないと問題を引き起こす可能性があります。コスト削減のために近道を選ばないでください。結局、2倍以上のコストがかかる可能性があります。

4. プリント基板実装コンポーネント配置と間隔

図面作成に入る前に、チームメンバーのために基板を理解し実行するのに役立ちます。PCBレイアウト用に作られ、最終的にPCB基板に印刷されるコンポーネントシンボルは、PCBアセンブリフェーズで役立ちます。コンポーネント配置と間隔の問題をすべて修正し、回避可能なコストの発生を防ぐ必要があります。PCB設計者またはアセンブラーとして、コンポーネントを配置する100%の方法はなく、創造性を発揮できます。しかし、ルーティングエラーを避けるために慎重に行う必要があります。

コンポーネント配置に慎重な対策を講じないと、一部のパーツにルーティングのための十分な間隔がなく、最初からやり直しになる可能性があります。また、コンポーネントを無秩序に配置すると、メーカーが基板を返却することがあります。適切な対称性と精度の欠如を示し、基板に醜い外観を与えることになります。

コンポーネント配置と間隔の問題を避けるには、いくつかのことを理解する必要があります：

1. 機械的制約：

エッジコネクタ、取り付け穴などの正しい配置を知る。これにより、プリント基板の正しいサイズと形状を決定できます。

2. 類似コンポーネントを同じ方向に配置する

表面実装コンポーネントやSMDでウェーブはんだ付けプロセスが必要な場合、類似要素を同じ方向に配置する必要があります。これにより、PCBアセンブラーの設置、検査、テストが容易になります。

3. どのパーツも重ねない

基板にコンポーネントを配置する際、ショートサーキットを防ぐためにピースの重なりを避けてください。小さな委員会でも大きな委員会でも、各ピース間に十分なスペースを空けてください。それにより、すべての銅トレースをルーティングする時間が確保できます。

5. プリント基板実装トレース長の最小化

トレース長を最小化することで、PCBのEMI（電磁干渉）リスクを低減できます。長いトレースは基板を不快な外観にし、EMIリスクを引き起こします。トレース長を最小化する最良の方法は、基板を慎重にレイアウトすることです。

高速システムを互いに近接させ、信号入力から受信機パスまでを近づけてください。トレースをより短い長さにルーティングおよび再ルーティングできるソフトウェアを使用すれば、負担が軽減されます。

6. 正しいPCBサイズと形状の設計

これは通常、PCBアセンブリの最終結果を決定するため、注意を要するもう一つの重要な側面です。間違ったサイズや形状を選ぶと、PCB設計が変わり、計画とは異なる製品になります。

さまざまなサイズと形状の基板が特定のニーズを満たし、間違ったものを選ぶとPCBニーズに合わない可能性があります。腕時計用の基板とコンピュータ用の基板では異なるように、あなたのPCBニーズに合った適切なサイズと形状の基板を選択してください。

7. PCB層の設計

さまざまなPCB層の設計があり、望む設計が使用するPCB層を決定します。単層基板には、ソルダーマスク層、ソルダーペースト層、メカニカル層、ルーティング層が含まれます。多層基板には、多数のルーティング層、グランドプレーン、パワープレーンなどが含まれます。一部の基板は4、6、または最大12層まであります。各セグメントの目的を理解し、あなたのPCBニーズに合ったものを使用してください。

8. スルーホール問題

PCBのアセンブリプロセスでスルーホール問題に遭遇することは珍しくありません。メッキスルーホールでは、電気電流が回路を通過するのを防ぐメッキボイド、気泡、その他の汚染形態を生み出す可能性があります。プリント基板を予熱して余分な水分を除去し、スルーホール内の銅メッキが最小25μmの厚さを持つことを確認することで、この問題を回避できます。

9. BOMファイルを正しくエクスポートする

部品表（BOM）は、すべての原材料、コンポーネント、アセンブリ、その他の必須製品製造材料の包括的なリストです。部品表（BoM）の正しいエクスポートにより、PCBアセンブラーがあなたのPCBニーズの仕様を取得できます。PCBアセンブラーがBoMを、いかなる側面も見落とさずにエクスポートすることを確認してください。あらゆるエラーが、お金、時間、リソースの無駄につながります。