PCB技術 - 組み込みPCB基板技術の変更を避ける

PCB基板工学変化が設計費を押し上げる, 製品開発の実質的な遅れを引き起こす, 遅延時間. しかし, 問題がしばしば起こる7つの重要な地域について慎重に考えることによって, ほとんどのECOSは回避できる. つの主要な領域は, ストレージ, 湿度感度レベル（MSL）、試験可能性設計（DFT）、冷却技術, ヒートシンク, 及び熱膨張係数.

コンポーネント選択

エコを避けるためには，部品仕様を徹底的に読むことが重要である。PCBデザイナは、一般的に、コンポーネントの電気的および工学的データ、ならびに製品の寿命および可用性をチェックする。しかし、コンポーネントが市場促進の初期段階にあるとき、データシートに関するすべての重要な指標がないかもしれません。コンポーネントが数ヶ月の間市販されているか、または少量のサンプルだけが利用可能であるならば、現在利用可能な信頼性データは普遍的であるか詳細ではないかもしれません。例えば、最後に、オンサイトの故障率に関する十分な信頼性データまたは品質保証データを提供することができないかもしれません。

仕様書で書かれた表面的な記事は非常に重要であると信じてはいけませんが、コンポーネントの特性についてできるだけ多くのことを学ぶためにコンポーネント供給元に積極的に連絡し、どのようにデザインにこれらの特性を適用するか。

コンポーネントが処理する必要がある最大期待電流または電圧は良い例である。選択されたコンポーネントが十分な電流または電圧を処理することができない場合、コンポーネントは燃え尽きそうです。図1は、バーンアウトコンデンサを示す。

グリッドアレイ（LGA）パッケージの別の例を見てみましょう。電気的および機械的な制約に加えて、推奨されるフラックスの種類、許容されるまたは許容されないリフロー温度、および許容するはんだ接合のボイドレベルを考慮する必要がある場合があります。

LGAデバイスに特に関連する空隙のためのIPC規格はない。場合によっては、30 %までの空隙レベルを有するLGAデバイスは信頼性があると考えられる。しかし、一般的に、25 %までの低い空隙レベルはより良く、20 %が最良である。図2は、IPCクラスII規格に許容される20.41 %の空隙レベルを有するはんだボールを示す。

空所データがない場合、PCB設計エンジニアは、すぐに停止されないコンポーネントを使用して、それらの設計を開発するために、彼らの経験、技術、および常識に頼らなければならない。

ピーク性能の間に電流または電圧を計算するような、コンポーネント選択プロセス中に追加の解析および計算を実行することも非常に重要である。コンポーネントは、特定のピーク温度および電流値で性能指数を指定することができる。しかし、特定の設計のために、PCBデザイナーは、彼または彼女が個人的にこれらの重要な計算をすることを確実とするために行動をとらなければなりません。

エンジニアは単一のコンポーネントを計算するのに責任があるだけでなく、そのコンポーネントと特定のデザインで使用される他のコンポーネントとの間の関係も考慮します。例えば、この計算は、多くの熱を発生するアナログ部品にとって特に重要である。例えば、回路基板の同じ側に配置される多数のアナログ部品があり、互いに隣接している。これらの構成要素は、かなりの電力を発生させるので、発生する熱は回路基板（当然のデジタル装置）の反対側に比べて非常に高い。この場合、半田マスクの剥離は、アナログデバイスで満たされた側で生じることがある。

部品回路のアナログ部は多くの熱を発生する。オーバーヒートは、はんだマスクが剥離する原因となり、最悪の場合には、コンポーネントを焼き尽くすことがあります。図3は、回路基板のはんだマスクの剥離現象を示す。

設計およびレイアウトエンジニアは、回路基板の縁に近づきすぎたり、他の部品に近づきすぎたり、互いの間に十分な間隔を残さないような部品を避けるために、レイアウト設計段階で部品のレイアウトに協力する必要がある。コンピュータ上でコンポーネントのレイアウトを設計するのは簡単ですが、コンポーネントパッケージがレイアウトで正確に作成されない場合、配置マシンはこれらのコンポーネントを隣に完全に配置することができません。例えば、図4は、部品が回路基板からわずかに突出する状況を示す。

メモリー

同じ原理がメモリの選択に適用される。より先進のDRAMとフラッシュメモリの新しい世代が市場で利用可能であるように、PCBデザイナーがテクノロジーの最前線にとどまって、メモリ仕様が変更されたデザインにどのように変わるかを正確かつタイムリーに決定するのは、挑戦的な仕事です。

例えば、DDR 2 DRAMは今日のDDR 3デバイスと異なり、DDR 3デバイスは将来のDDR 4 DRAMとは異なる。この記事を書く時に、JEDECはDDR 4標準のJesd 79 - 4の発行を発表しました。市場調査会社iSuppliによると、DDR 3 DRAMは現在のDRAM市場の85 %から90 %を占めている。しかし、新しく発売されたDDR 4は2014年のシェアの12 %を占め、2015年までには56 %に急速に増加すると予測している。

PCB設計者は、DDR 4の上昇に目を向けて、OEM顧客との緊密な協力を維持する必要があります。なぜなら、次世代の組み込みシステムを起動するときには、DDR 4 DRAMを含んでいる可能性が高いからです。設計満足度と結果として生じるエンジニアリング変更順序を避けるために，新しい特徴と機能的ダイナミクスの良い把握が必要である。注意する別のことは、メモリ価格が変動することです。

水分感受性レベル

The 水分感受性レベル 簡単に見落とされる. OEMメーカーがデザインのMSLを無視し、キーMSL仕様が正しく扱われない場合, それから、ユーザーはMSL情報を考慮しないかもしれません, そして、フィールドで使用されるとき、回路は適切に働かないかもしれません. この可能性は、実際のMSLレベルが, 4, または5. この場合は, 焼成は正しく完了しない, そして、湿気はそれを利用して、結局エンジニアリング変更命令を導きます. LGAに来るとき, PCB組立企業 これらのパッケージをPCB上で置き換える必要があります. コンポーネントのMSLラベルです, これは、感度レベルが5であることを示します, そして、シール日付とベーキング命令を示します.

可試験性設計

テスト容易性（DFT）の設計は、製造工程中のPCB試験およびデバッグに非常に重要である。回路基板上の構成要素をレイアウトするときには、DFTプローブ点の配置及びプローブがビア、パッド及び他のテストポイントに接触する角度を近接させることが重要である。

初期設計の初期段階では，dftが許されない場合，試験が大きな問題となり，エコが生まれた。極端な場合には、ECOが問題を解決できなければ、問題を解決するために再設計する必要がある。

冷却、放熱器、熱膨張係数

冷却方法は設計上容易に見過ごされますが、デザインの初期の冷却要件の慎重な評価はしばしばエコを避けることができます。

いくつかの冷却タイプは、水冷却です。例えば、データ集約型アプリケーション（例えばアニメーション、画像またはビデオ処理）のための多数のBGAおよびマイクロプロセッサを含む大きな専用のコンピュータボードの大部分は、水冷却を必要とする。

ヒートシンクを使用する場合、PCB基板または発熱デバイスは、通常、周囲環境に熱を放散するためにシャーシに接続される。多くの場合、図6に示されているようなヒートシンクが熱を放散するのに役立つことが多い。正しいラジエータが指定されていない場合は、エンジニアリング変更順序を生成することができます。この種のエンジニアリング変更順序は、ラジエータが正常に熱を放散するために開発され、導入されなければならない。

PCBデザイナー 部品が熱性能の面で熱膨張係数（CTE）と一致することを確保し、すべての相関計算を実行する必要がある。彼は、装置とパッケージサイズが互いに合っているのを確実にしなければなりません, また、基板PCB材料（例えばFR 4、Rogers、またはTeflon）は、デバイスと回路基板との間に大量の熱または熱膨張係数が発生しないように適合している。違い. この保証は、層剥離の発生を防止することもできる, しばしばリードする.