PCBレイアウトが必要な理由
プリント基板（PCB）は、導電性のトラックを用いて電子部品を接続するために用いられます。これにより、電気回路の試作や電子製品の製造が可能になります。PCBを用いた電子製品の量産は、他の配線技術を用いた製品に比べて、より迅速かつ経済的です。PCBでは、部品の実装と配線が同時に行われるためです。そのため、 PCBレイアウト 1回だけ および 一度に大量の PCB を製造できます。
PCB設計において、レイアウト設計は最も重要な要素です。レイアウトによって様々な部品の配置と、製品におけるそれらの役割が決まるからです。このガイドでは、高品質なPCB設計に役立つ、PCBレイアウト設計の戦略、よくあるミスなどについて詳しく説明します。
まず、 we PCB レイアウトの設計で広く使用されているいくつかの戦略を見ていきます。
PCBレイアウト設計戦略
すべては回路図から始まる
PCBの設計を始める前に、回路図を作成しておくことをお勧めします。回路図は、PCB上の部品配置や配線レイアウトの青写真として機能します。高性能なPCB設計ソフトウェアを使用すれば、この回路図をインポートできるため、PCB設計プロセスが比較的容易になります。
この回路図をインテリジェントなPCB設計ソフトウェアにインポートしたら、部品、配線、フットプリントの配置を開始できます。配置が完了したら、PCBレイアウトの設計を開始できます。
区分化アプローチ
区画化は、PCBレイアウト設計において優れた戦略です。回路の各部分の役割を明確にし、機能に応じて回路を小さなセクションに分割する必要があります。これにより、回路の視覚化が向上します。
各セクションの部品は、PCBの同じ領域にまとめておく必要があります。これにより、導電パターンを短く保つことができます。長いパターンは電磁波を拾い、ノイズや干渉を引き起こす可能性があるため、これは重要です。
回路の各セクションは、電流が小さく直線的な経路をたどるように配置する必要があります。各セクションに供給される電源の電圧が均一であることを確認する必要があります。これは「スター構成」と呼ばれ、配線を短くするのに役立ちます。
単層アプローチと多層アプローチ
大規模な回路を設計するのは難しいかもしれません。 単層PCBこれは、配線時に交差を避けるのが難しいためです。PCBの複数の面に配線を配線するには、2層以上のレイヤーが必要になる場合があります。
「ビア」を使用することで、ある層の配線を別の層に接続できます。「ビア」とは、PCB上の銅メッキの穴のことで、下層と上層を電気的に接続します。また、実装された電子部品の「スルーホール」を使用して、下層と上層の配線を接続することもできます。
45o 曲げ技術
PCB設計の優れた方法として、銅箔パターンの大部分を45°に曲げることが挙げられます。これは、45°の場合と比較して、90°に曲げることで各部品間の電気経路が短くなるためです。さらに、高速ロジック信号は鋭角（90°に近い角度）で反射され、干渉を引き起こす可能性があります。
PCBレイアウトで避けるべきよくある間違い
ここでは、PCB レイアウト中によくある間違いとその回避方法をいくつか紹介します。
間違った設計ツールの選択
効率的なPCBを設計するには、適切なツールを選択することが重要です。PCB設計に不適切なツールを選択すると、製造コストの増加や遅延時間の延長などの問題が発生します。そのため、PCB設計のニーズに最適なツールを選択することを強くお勧めします。選択肢は数多くあるため、特定のツールに投資する前に、十分な下調べと調査を行う必要があります。
無能なレイアウト技術
PCB設計は、より高速で小型の電子機器の製造に用いられることが多いため、複雑になりがちです。電子回路のフットプリントを最小限に抑える需要が高まっています。そのため、私たちはフットプリントの小さい部品でPCBを設計しようとしています。不適切なレイアウト手法を選択すると、接続が正常に機能しない可能性があります。ピン数が多くピッチが狭い部品を扱う場合は、適切なレイアウト手法を選択することが不可欠です。
銅の厚さが不適切
銅の厚さは、配線パターンのトレース、ひいてはPCB設計において重要な役割を果たします。厚さが不十分だと、穴へのめっきが不十分になります。そのため、優れたPCB設計を実現するには、正確な銅の厚さを確保することが非常に重要です。
デカップリングコンデンサの不適切な配置
安定した電圧を維持するために、デカップリングコンデンサを使用します。これらのコンデンサは、多くの場合、電源レール上に配置されます。これらのコンデンサは、安定した電圧が必要なピンの近くに配置する必要があります。デカップリングコンデンサは、安定した電圧が必要なピンから離れた場所に配置した場合、正常に機能しません。
作業のバックアップを怠る
効率的なPCB設計を行うために、様々なデータセットとソフトウェアを使用しています。様々なツールが使用されているため、定期的にデータを保存しないと、データが紛失したり、永久に失われたりする可能性があります。作業内容は複数回バックアップし、1つのデータが破損した場合でも、他のデータは安全に保管されるようにしてください。
設計レビューの不足
PCB設計において最も重要な要素の一つは、回路の相互接続とPCBの機能を確認することです。設計レビューは、あらゆる種類の設計ミスを防ぐのに役立ちます。人は自分の作業をレビューする際に、ある程度のバイアス（偏り）を生じます。そのため、PCB設計を他の人にレビューしてもらう必要があります。そうすることで、自分が見落としていたミスを発見する可能性があるからです。
コミュニケーションの欠如
PCBの大量生産では、ストレス、マルチタスク、疲労といった問題がよく発生します。これらの要因はコミュニケーションの行き違いにつながり、ひいてはコストと作業時間の増加につながる可能性があります。これを回避するには、あらゆるチャネルで良好なコミュニケーションを確保する必要があります。そうすることで、お客様のサービス要件を満たす効率的なPCBの設計・製造が可能になります。
トップ7のPCB設計ツール
現在、市場には数多くのPCBレイアウト設計ツールが存在します。主要なツールを客観的に吟味し、ニーズを満たす最適なツールを選ぶことが重要です。ここでは、PCB業界で広く使用されているトップ7のレイアウト設計ツールをご紹介します。
1.アルティウムデザイナー
高度な3Dビジュアライゼーション、リアルタイムコラボレーション、MCADとのシームレスな統合といった強力な機能を備えたAltium Designerは、プロフェッショナルPCB設計に最適な選択肢です。しかし、その高機能さゆえに、月額355ドルからという高額な価格設定となっています。
2. カデンツ・アレグロ
Cadence Allegroは、CPUマザーボードなどの複雑な回路基板設計を専門としています。シグナルインテグリティ解析に特化し、幅広い配線オプションと包括的なコンポーネントライブラリを提供しています。ターゲット顧客はハイエンドのエンタープライズユーザーです。
3. イージーエダ
EasyEDAは、オンラインとオフラインの両方で使用できる無料のWebベースソリューションです。他の主要ツールからのファイルのインポートをサポートし、リアルタイムの部品在庫統合や3D PCB可視化などの統合機能を備えています。
4. キキャド
低～中程度の複雑さの基板には、オープンソースの代替ツールであるKiCADがあります。クロスプラットフォーム、3Dビュー、活発なコミュニティを備えたKiCADは、多用途の配線ツールです。
5。 鷲
Autodeskは、無料版からプレミアム版まで段階的な価格設定を持つEagleを買収しました。有料版には自動ルーティング機能が搭載されており、Fusion 360との互換性も優れています。
6. サーキットメーカー
AltiumテクノロジーをベースとしたCircuitMakerは無料で、個人ユーザーや小規模プロジェクトに最適です。最大32層をサポートし、トポロジカル自動配線やインタラクティブ配線モードなどの機能を備えています。
7. デザインスパークPCB
DesignSpark PCBは、月額17.99ドルのサブスクリプションプランにご加入いただくと、高度な機能を備えたPCB設計ツールを手頃な価格でご利用いただけます。SnapEDAコンポーネントへのアクセスに加え、カスタマイズ可能なBOMテンプレートもご利用いただけます。
MOKOテクノロジー PCBの設計と製造において、当社は定評のある企業です。最先端のツールを用いてPCBレイアウトを設計し、お客様のニーズに合わせたレイアウト設計をお手伝いいたします。最高品質のPCBを製造するための高度な設備を備えています。 PCB類素晴らしい単層または多層PCBを思いついたものの、その構想を実現できない方もご安心ください。私たちがサポートいたします。ご連絡いただければ、あとは私たちが責任を持って対応いたします。ご連絡をお待ちしております！
