電子設計 - PCB設計プロセスとPCBボード生産説明

PCB設計全分析：情報準備から配線検査までの詳細なプロセス

PCB設計に必要な重要な情報：

回路図：正確なネットワークテーブルを生成するための詳細な電子文書。

機械寸法：位置決め装置の具体的な方向と方向標識、及び具体的な高さ制限領域を明確に示す。

BOMリスト：原理図上の装置の包装情報を検証し、検査する。

配線ガイド：特定の信号の具体的な要件、インピーダンスや積層などの設計基準を詳細に説明します。

PCB設計のコアステップ：

1.前処理

コンポーネントライブラリと原理図を用意します。「仕事をするには、まずツールを活用しなければならない」ということわざがあります。高品質な回路基板を製造するためには、設計原則に加えて、描画しなければならない。PCB設計を開始する前に、まず原理図（SCH）カタログとPCBカタログを準備する必要があります（これは重要なステップです）。コンポーネントライブラリはProtelが持参しているライブラリを選択できますが、通常は正確な1つを見つけるのは難しいので、選択したデバイスの標準サイズデータに基づいて独自のコンポーネントライブラリを作成するのが最適です。原則として、まずPCBライブラリを作成し、それからSCHライブラリを作成します。PCB部品ライブラリの要求が高く、回路基板の取り付けに直接影響する、SCHカタログの要件は比較的緩やかであり、ピン属性の定義に注意すればPCBカタログとの対応関係を定義することができる。また、標準ライブラリに隠されているピンにも注意してください。回路図の設計が完了すると、PCB設計を開始することができます。

原理図ライブラリを作成するときは、ピンが出力/入力PCBボードに正しく接続されていることを確認し、ライブラリファイルを慎重に検証してください。

2.PCB構造設計

確定した板寸法と各種機械的位置決めに基づいて、PCBの設計環境にPCBの輪郭を描き、必要なコネクタ、ボタン/スイッチ、デジタルパイプ、インジケータ、入出力ポートなどを配置し、位置決め要求に基づいてねじ穴と取付穴を設置する。このプロセスでは、配線領域と非配線領域（たとえば、ねじ穴の周囲が非配線領域）を十分に考慮して決定する必要があります。回路基板の電気的性能、生産、設置の実行可能性、利便性を確保するために、デバイスの実際のサイズ（敷地面積と高さ）、デバイス間の相対的な位置（空間サイズ）、およびデバイスの設置レベルに特に注意する必要があります。上記の原則が具現化されていることを確認した上で、設備を調整して、配置をもっときれいにすることができます。同じような機器を同じ方向に整然と置く必要がある場合は、勝手に一緒に置かないでください。

3.PCBレイアウト

原理図のレイアウト前の正確性を確保することが重要です！回路図が完成したら、電力網、接地網などが正しいかどうかをチェックする必要があります。

レイアウトでは、インストールの実行可能性と利便性を確保するために、デバイスレベル（特にプラグインなど）とデバイス配置（水平または垂直配置に直接挿入）の配置に注意する必要があります。

デバイスをボードに配置してレイアウトします。この時点で、上記のすべての準備が完了している場合は、回路図上でネットテーブルを生成し（設計->ネットテーブルの作成）、PCBにインポートします（設計->ネットのロード）。この時点で、ピン間にフライングワイヤチップ接続があり、次にデバイスレイアウトがある完全なデバイススタックが表示されます。

レイアウトは次の原則に従う必要があります。

デバイスの配置レベルを決定する：通常、SMDデバイスは同じ側に配置され、挿入デバイスは具体的な状況に基づいて決定する必要があります。電気性能の合理的な区分によって、一般的にデジタル回路領域（干渉されやすい、干渉されやすい）、アナログ回路領域（干渉されやすい）、電源駆動領域（干渉源）に分けられる。同じ機能を持つ回路をできるだけ近くに配置し、コンポーネントを調整して最も簡単な接続を確保する。同時に、機能ブロック間の相対位置を調整して、機能ブロック間に最も簡潔な接続を確立させる。品質要求の高い設備については、その取り付け位置と取り付け強度を考慮しなければならない。発熱素子は温度感受性素子とは別に配置し、必要に応じて熱対流措置を考慮しなければならない。結晶やクロックなどのクロックジェネレータは、できるだけクロックを使用するデバイスに近づける必要があります。レイアウトは、頭重や片面にならないように、バランスがとれていなければなりません。

4.配線

配線はPCB設計の最も重要な部分であり、PCBの性能に直接影響を与える。

PCB設計では、配線は通常3つの階層に分かれています。まず接続です。これはPCB設計の基本的な要件です。線路が敷かれておらず、ところどころに飛行線が走っていたら、これは不合格な板になり、設計はまだ始まっていないと言えます。二つ目は電気性能を満たすことであり、これはPCBボードが合格するかどうかの重要な指標である。接続後は、見栄えを考慮しながら、最適な電気性能を実現するために配線を慎重に調整する必要があります。配線は正しく接続されているが、乱雑で多彩であれば、電気性能が良くても他人の目には劣悪な板に映る。これはテストとメンテナンスに大きな不便をもたらしました。配線はきれいに均一にし、乱雑にしてはならない。これらの目標は、電気的な性能を確保し、他の個人的な要件を満たすと同時に達成する必要があります。

配線は次の原則に従う必要があります。

一般的には、まず電源ケーブルとアース線を配線して、回路基板の電気的性能を確保する必要があります。これらの条件の下で、電源ケーブルとアースの幅をできるだけ広くします。アースは電源ケーブルよりも広い。その関係は、接地>電源>信号線です。通常、信号線の幅は0.2 ~ 0.3 mmであり、最も薄い幅は0.05 ~ 0.07 mmであり、電源ケーブルは通常1.2 ~ 2.5 mmである。デジタル回路PCBでは、広い接地線を用いて回路を形成して接地ネットワークを形成することができる（アナログ回路の接地はこのようには使用できない）。

高周波回線などの要求の厳しい回線を前処理する場合は、入出力のエッジが平行に隣接して反射干渉を回避する必要があります。必要に応じて、平行配線が寄生結合しやすいため、2つの層の隣接する配線は互いに垂直になるように接地線を追加することができます。発振器ハウジングは接地されており、時計線はできるだけ短く、勝手にリード線が長すぎないようにしてください。クロック発振回路と特殊な高速論理回路部分の下には、接地面積を増やし、周囲の電界をゼロにするために他の信号線に歩いてはならない。高周波信号の放射線を低減するために90°折り畳み線を使用しないように、できるだけ45°折り畳み線を使用してください（要求の厳しい線には2重アークを使用できます）。

信号線上のループを回避し、避けられなければ、ループはできるだけ小さくしなければならない。信号線内のビア数はできるだけ少なくしてください。重要な回線はできるだけ短くて太いものにし、両側で保護する必要があります。フラットケーブルを介して敏感信号とノイズフィールド信号を伝送する場合は、「接地信号接地」方式で抽出する必要があります。デバッグ、生産、メンテナンステストのキー信号のためにテストポイントを予約します。回路図の配線が完了したら、配線を最適化する必要があります。同時に、初期ネットワーク検査とDRC検査が正しかった後、非配線領域を接地し、大きな銅層を接地として使用し、プリント基板の未使用領域を接地に接続したり、電源と接地を1つずつ占めるように多層板を作成したりします。

5.涙の追加

涙滴は、パッドと電線との間、または電線とリード線の貫通孔との間の液滴状接続である。涙滴を設定する目的は、回路基板が大きな外力を受けたときに、パッドと電線または電線とリード貫通孔との接触点が切断されないようにすることです。また、涙滴の設定はPCB基板をより美しく見せることもできます。回路基板設計では、機械基板生産におけるパッドと導体との間の破断を防止するために、パッドとワイヤとの間には通常、涙滴に似た形状をした遷移帯銅膜が設けられているので、通常は涙滴と呼ばれています。

6.検査と検証

まず、スペーサ層、トップ層、ボトム層、トップ層スクリーン印刷、ボトム層スクリーン印刷をチェックします。次に、電気規則をチェックします。貫通孔をチェックします（0個の貫通孔は許可されていません。境界線幅は0.8）、切断されたメッシュテーブル、最小間隔（10 mil）、および短絡（各パラメータを1つずつ解析）。次に、電源線とアース線に干渉がないかどうかをチェックします（フィルタコンデンサはチップに近づくべき）。PCBの設計が完了したら、ネットワークテーブルを再ロードして、変更されていないかどうかを確認し、回路基板が正しく動作していることを確認します。最後に、コアデバイスの配線を確認して正確性を確保します。

PCB設計は電子製品の革新の核心であり、設計過程の絶えずの最適化と技術の応用は製品の競争力を大幅に向上させ、電子業界を新たな高さへと導いていく。