PCBパネル化のさまざまな方法
エレクトロニクス業界の多くのプロセスと同様に、PCBパネル化にも無数の可能性とバリエーションがあります。各メーカーが独自のアプローチを採用しているため、設計者は状況に応じて設計を調整するか、製造パートナーを変更するかを選択する必要があります。以下に、最も一般的な3つの方法を説明します。
V溝を用いたパネル化：この方法では、個々の回路基板は、パネル高さの3分の1の深さのV字型のミリング溝によって互いに分離されます。その後の分離は、直線切断に最適な機械で行われます。したがって、この方法は、部品がはみ出していないこと、角が丸くなっていないこと、部品の境界と基板の端との間の距離が十分であることという3つの要件を満たす基板に特に推奨されます。
タブルーティングによるパネル化：この方法では、回路基板は輪郭に沿って削り出されますが、パネルの製造および組み立て中に基板をしっかりと固定する材料ブリッジは少数残されます。このタイプのパネル化は、大型のトランスやその他の重量部品が搭載され、分離が非常に困難なプリント基板には適していません。同時に、この方法はプリント基板への負荷を軽減し、ひいてはチッピングのリスクを低減することにも留意する必要があります。
穿孔された材料ブリッジを用いたタブルーティングによるパネル化：このプロセスは、前述のシンプルなタブルーティングと似ています。ただし、材料ブリッジに小さなドリル穴を追加で穿孔することで、分離作業が大幅に簡素化されるだけでなく、破断経路の予測が容易になるため、より高度な制御が可能になります。ただし、この方法は、重量のある部品を搭載したプリント基板には適していません。重量によって材料ブリッジが破損する可能性があるためです。
PCBパネル化の欠点
PCBをパネル化することは、その完全性を保護する一つの方法です。さらに、パネル化により 中国のPCBメーカー 複数の基板を同時に組み立てることで、コストと生産時間を削減します。分割中にプリント基板が損傷したり、その他の損傷を受けたりしないよう、パネル化は適切に行う必要があります。
課題：
パネル化には、いくつかの領域で多くの課題があります。
1. パネル除去 - いくつかのパネル除去方法の欠点:
ルーターを使用する場合は、出荷前に追加の清掃が必要になる場合があります。この方法では大量の埃が発生するため、除去する必要があります。
2. パネル分割の干渉を避けるために事前に配線が必要な部品の交換:
突出したコンポーネントは隣接する部品内に落ちる可能性があります。
3. 不完全なデータファイル – PCB メーカーから不完全なファイルが提供される場合があり、これによりさまざまな点でコストが増加する可能性があります。
「ブレイクアウェイ ホール」または「マウス バイト」 – これらの小さな穴により、小型の回路基板を配列して使用できるようになります。
累積公差と位置合わせ公差 – データファイルに厳密な公差がない場合、わずかな偏差の累積効果によってエラーが発生する可能性があります。アレイに複数のボードがある場合、位置合わせを中央に配置することができなくなります。
DFMとPCBパネル化
企業がプリント基板を大量生産する場合、ちょっとした工夫で製造コストを削減する方法を模索します。設計プロセスの初期段階で生産の詳細を詳細に検討し、プリント基板の開発に組み込むことで、比較的少ない労力で実現できます（したがって、これは強く推奨されます）。計画されている製造プロセスを考慮したレイアウトの早期最適化は、一般的に「生産重視設計」または「製造のための設計」（略称：DFM）。
長期的に見て大幅なコスト削減を実現できるDFM手法は数多く存在します。私が推奨する戦略は、製造会社と早期に連絡を取り、それぞれのスキル、課題、ビジネスモデルを把握することです。こうすることで、設計のどの部分が簡単に（つまり低コストで）実装でき、どの部分が追加の労力（つまりコスト増加）を伴うのかを把握することができます。
例えば、数年前、スピーカー用のアンプを設計した際に、私はこの技術の恩恵を受けました。当初は、スピーカーの丸いシャーシのすぐ後ろに取り付けることができ、見た目も美しいため、丸いフォームファクタのPCBを採用しようと考えていました。しかし、メーカーとこのアイデアについて話し合ったところ、（一見シンプルな）丸い形状のPCBは製造コストが高すぎることがすぐに判明し、設計の経済性を大きく損なうことが判明しました。
最終的に、製造コストが大幅に削減できる長方形の標準デザインを採用することにしました。レイアウトを調整することで、最終製品の利益率を高め、プロジェクトを成功に導くことができました。
PCBパネルでコストを削減
DFMにおいて広く使用されている手法の一つに、いわゆるパネル化があります。この手法では、複数の回路基板レイアウトを大きな基板またはパネルに展開し、その形状で組み立てます。複数のPCBを同時に製造できるため、コスト削減効果が期待できます。
製造と組み立ての工程が完了すると、パネルは個々のプリント基板に分割されます。こうして、完成した（そしておそらく）完全に機能するPCBが一挙に手に入り、あとは設置して販売するだけです。簡単そうに聞こえませんか？しかし、そう簡単ではありません。PCBの大量生産を可能な限りスムーズに進め、望ましいコスト削減を実現するために、パネル分割の際にはいくつかの重要な点を考慮する必要があります。
PCBパネル化コストに影響を与える要因
もちろん、ほとんどの設計者は、様々なプロセスの技術的な詳細よりも、それに伴うコストや課題に関心を持っています。ここでの基本的な経験則は、コストと労力は製造するデザインの複雑さに依存し、それに応じて増加するということです。また、パネル化に基づく製造には、コストに影響を与える以下の課題があることにも留意する必要があります。
分離：フライス盤を用いて組み立て済みのプリント基板を分離する場合、チップやその他の残留物が基板表面に残ります。これらは後ほど別の工程で除去する必要があり、追加の労力とコストがかかります。ルーターではなく鋸を使用する場合は、基板の輪郭を設計する際に、直線カットしかできないことを考慮する必要があります。1つ目の選択肢は最新のレーザーを使用することですが、これはXNUMXmm以下の基板厚にしか使用できないため、任意の厚さの多層基板設計を作成することはできません。
破損：ほとんどの分離工程では、ワークピースの側面に粗い破損が残ります。特に、タブルーティングによるパネル化では、穴あき材料のブリッジ（上記参照）が顕著です。個々のPCBを安全に取り扱うためには、問題箇所を研磨する必要があり、これは追加の作業を必要とします。
張り出した部品：既に述べたように、張り出した部品があると、設計に使用できるパネル化方法が大幅に制限される可能性があります。また、完成したPCBの分離にも問題が生じる可能性があります。フライス加工ヘッドが張り出した部品に衝突し、パネル全体が損傷するリスクがあるからです。言うまでもなく、このような故障は予期せぬコストと遅延をもたらします。
PCB サプライ チェーン: 完全で安定した PCB サプライ チェーンは、メーカーが十分なコンポーネントやその他の原材料を競争力のある価格で入手するのに役立ちます。一方、コンポーネントが不足すると、製造の進捗が遅れるだけでなく、PCB パネル化コストも増加します。
潜在的な問題の早期発見と予防的治療の可能性
経験豊富な PCB 設計者は、潜在的な問題を早期に検出して修正するために、さまざまな実証済みの方法に頼っています。
既に述べたように、DFM原則に基づく設計は、パネル化と製造のコスト効率を最大限に高めることに効果的です。PCBパネル化においては、設計プロジェクトの早期段階で適切な製造会社とその製造プロセスを把握することが重要です。これにより、最初から生産に最適なレイアウトを設計することができます。
さらに、一流の設計ソフトウェアを使用すれば、PCB製造の自動化に伴う多くの課題をより容易に克服できます。例えば、Altium Designer®は「Embedded Board Array」機能を通じて、PCBパネル化のための豊富な機能を提供しています。これにより、複数の同一または異なるPCB設計を組み合わせて、簡単にパネルを組み立てることができます。また、元の設計はパネルに単にコピーされるのではなく、リンクされているため、元の設計に変更を加えると、パネルのレイアウトにすぐに反映されます。
もちろん、パネル以外にも製造コストを削減する方法はたくさんあります。しかし、この点は特に注意が必要です。ここでのミスは、予期せぬ追加コストや、場合によっては全く不適切なPCBにつながる可能性があるからです。
したがって、ここで紹介したアドバイスやDFMの原則、そして他の多くの記事に記載されているアドバイスやDFMの原則を必ず守り、設計プロセス全体を通して生産重視の設計に留意してください。これにより、時間の節約だけでなく、製造コストと事後修正のリスクも軽減できます。
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拡張ガーバーRS274-X – PCBデータ
– 設計システムが対応している場合は、拡張デバイスRS 274-Xを使用してデータをエクスポートしてください。主な利点は、パネルの形状とサイズに関するすべての情報がヘッダーに含まれていることです。データのインポートが容易になり、パネルの誤った準備のリスクを最小限に抑えることができます。データ処理時間も大幅に短縮され、データ準備コストの削減にもつながります。
