PCB技術 - エンジニアのまとめ：PROTEL技術百科事典（一）

1.回路図によくあるエラー：

（1）ERCレポートピンに接続信号がない：

a.パッケージの作成時にピンのI/O属性を定義する、

b.コンポーネントの作成または配置時に不一致なメッシュ属性が修正され、ピンとワイヤが接続されていない、

c.構成部品を作成するときは、ピンの方向が反対で、ピン以外の名前の端を接続する必要があります。

（2）コンポーネントが図面境界を超えている：コンポーネントライブラリのグラフ用紙の中心にコンポーネントが作成されていない。

（3）作成したプロジェクトファイルのネットワークテーブルは部分的にPCBをインポートすることしかできない：ネットワークテーブルを生成する際、グローバルは選択されていない。

（4）自分で作成したマルチアセンブリを使用する場合は、コメントを使用しないでください。

PCBにおける一般的なエラー：

（1）ネットワークのロード時にNODEが見つからないことが報告されている：

a.回路図中のコンポーネントはPCBライブラリにないパッケージを使用している、

b.回路図中の構成部品はPCBライブラリ内の名称が一致しないパッケージを使用する、

c.回路図のコンポーネントは、PCBライブラリのピン番号が一致しないパッケージを使用します。例えば、三極管：schのピン番号はe、b、cであり、PCBのピン数は1、2、3である。

（2）印刷時、常に1ページに印刷することはできません。

a.PCBライブラリの作成時に原点にいない、

b.コンポーネントは複数回移動され、回転されており、PCBボードの境界外には隠し文字があります。「すべての隠し文字を表示」を選択してPCBを縮小し、文字を境界に移動します。

（3）DRCレポートネットワークはいくつかの部分に分かれている：

このネットワークが接続されていないことを示します。レポートファイルを表示し、CONNECTED COPPERを使用して検索します。

また、友人にWIN 2000をできるだけ使うように注意し、ブルースクリーンが表示される機会を減らす。ファイルを複数回エクスポートして新しいDDBファイルを作成し、ファイルサイズとprotelデッドロックの可能性を低減します。より複雑な設計をしている場合は、できるだけ自動配線を使用しないようにしてください。

PCB設計では、配線は製品設計を完了する重要なステップである。これまでの準備はできていると言えます。PCB全体の中で、配線設計プロセスは最高の限界、最高のスキル、最大のワークロードを持っています。PCB配線には、片面配線、両面配線、多層配線があります。自動配線とインタラクティブ配線の2つの配線方法があります。自動配線の前に、インタラクティブを使用してより高い配線をプリ配線することができます。入力端と出力端のエッジは、反射干渉を避けるために平行に隣接しないようにしなければならない。必要に応じて、接地線を増やして隔離し、隣接する2層の配線は互いに垂直でなければならない。寄生結合は並列に発生しやすい。

自動配線の配線速度は、良好なレイアウトに依存します。曲げ回数、貫通穴の数、ステップ数などの配線規則を事前に設定することができます。通常、縦線を探索し、短線を迅速に接続してから、ラビリンス配線を行います。まず、大域配線経路のために敷設する配線を最適化します。必要に応じて敷設された電線を切断することができます。全体的な効果を高めるために再配線を試みます。

現在の高密度PCB設計はスルーホールが適切ではなく、多くの貴重な配線チャネルを浪費している。この矛盾を解決するために、盲孔と埋孔技術が現れ、それは通孔の役割を果たすだけでなく、大量の配線通路を節約し、配線過程をより便利に、スムーズに、完全にする。PCBボードの設計プロセスは複雑で簡単なプロセスです。それをうまく把握するには、膨大な電子工学設計が必要です。人々が実際に体験してこそ、彼らはその意味を本当に理解することができる。

1電源と接地線の処理

PCBボード全体の配線がよく完成していても、電源とアースの考慮が適切でないことによる干渉は製品の性能を低下させ、製品の成功率に影響を与えることもあります。そのため、電線とアース線の配線に真剣に対応し、電線とアース線によるノイズ干渉をできるだけ減らし、製品の品質を確保しなければならない。

エレクトロニクス製品の設計に携わっている各エンジニアは、アース線と電源線の間のノイズの原因を理解しています。ここでは、ノイズを低減するための抑制方法についてのみ説明します。

よく知られているように、電源と接地との間にデカップリングキャパシタを追加する。7 X 2 B 3 K）は/？“e（A1 F/t#Y4 x，n

電源線とアース線の幅をできるだけ広くし、電源線よりもアース線の方が広いことが望ましい。その関係は：アース＞電源線＞信号線であり、通常信号線の幅は：0.2½0.3 mm、最小幅は0.05½に達することができる

デジタル回路のPCBについては、広い接地線を用いて回路を形成することができ、すなわち接地網を形成して使用することができる（アナログ回路の接地はこのように使用できない）

大面積の銅層を用いて接地し、プリント基板上の未使用箇所を地面に接続して接地する。あるいは、電源とアースが1層ずつの多層板を作ることができます。

2.デジタル回路とアナログ回路の共通接地処理

多くのPCBは単機能回路（デジタルまたはアナログ回路）ではなく、デジタルとアナログ回路の混合で構成されている。したがって、配線の際には、それらの間の相互干渉、特に地線上のノイズ干渉を考慮する必要がある。

デジタル回路は周波数が高く、アナログ回路の感度が高い。信号線の場合、高周波信号線はできるだけ敏感なアナログ回路デバイスから離れなければならない。アース線の場合、PCB全体は1つのノードしか外部にないため、デジタルとアナログの共通接地の問題はPCB内部で処理しなければならない。ボード内のデジタル接地とアナログ接地は実際には別々であり、それらは相互に接続されているのではなく、PCBと外部を接続するインターフェース（プラグなど）にある。デジタル接地とアナログ接地の間に短絡がある。接続点は1つしかないことに注意してください。PCBには非共通接地もあり、これはシステム設計によって決定される。

3.信号線は電気（接地）層上に敷設される

多層プリント基板配線では、信号線層に未舗装の導線があまりないため、より多くの層を増やすと無駄になり、生産作業量が増加し、コストも増加する。この矛盾を解決するために、電気（接地）層に配線することを考慮することができます。まず電源層を考慮し、次に接地層を考慮しなければならない。地層の完全性を維持したほうがいいからだ。

4.大面積ワイヤ接続脚の処理

大面積接地（電気）では、一般的なコンポーネントの脚が接続されています。接続脚の処理は総合的に考慮する必要があります。電気的性質の面では、素子脚のパッドを銅表面に接続することが好ましい。部品の溶接と組立には、以下のようないくつかの不良の危険性があります。溶接には高出力ヒーターが必要です。2.虚溶接点が発生しやすい。そのため、電気的性能とプロセス要件は、断熱板と呼ばれ、通常はサーマルパッド（thermal）と呼ばれ、溶接中に断面熱が大きすぎるため、仮想溶接点が発生する可能性があります。性が大幅に低下します。多層板の電源（接地）分岐の処理は同じである。

5.配線におけるネットワークシステムの役割

多くのCADシステムでは、配線はネットワークシステムによって決定されています。グリッドが密集しすぎて、パスは増加しましたが、ステップサイズが小さすぎて、フィールド内のデータ量が大きすぎます。これは必然的にデバイスの記憶空間とコンピュータベースの電子製品の計算速度に対してより高い要求を提出します。影響が大きい。アセンブリ脚のパッドや取り付け穴、固定穴に使用されるパスなど、パスが無効なものがあります。疎すぎるメッシュと少なすぎるチャネルは分布率に大きな影響を与える。したがって、配線をサポートするためには、間隔がよく、合理的なメッシュシステムが必要です。

標準的なコンポーネントの足間の距離は0.1インチ（2.54 mm）であるため、メッシュシステムの基本は通常0.1インチ（2.44 mm）または0.1インチ未満の整数倍に設定されます。たとえば、0.05インチ、0.025インチ、0.02インチなどです。

6.設計規則検査（DRC）

配線設計が完了したら、配線設計が設計者が制定した規則に合っているかどうかを真剣に検査し、制定した規則がプリント基板の生産技術の要求に合っているかどうかを確認しなければならない。一般的な検査には、次の点があります。

線と線、線と素子パッド、線と貫通孔、素子パッドと貫通孔、および貫通孔と貫通孔の間の距離が合理的であるかどうか、生産要求を満たすかどうか。

電源線とアース線の幅は適切ですか。電源線とアース線の間に緊密な結合（低波インピーダンス）がありますか。PCBの中に接地線を広げることができる場所はありますか？

キー信号線が最短長さ、保護線の追加、入力線と出力線が明確に分離されているかどうかなど、最適な措置を取っているかどうか。

アナログ回路とデジタル回路には別々の接地線があるかどうか。

PCBに追加された図面（アイコンや注釈など）が信号ショートを引き起こすかどうか。

不要な線の形状を変更します。

PCBには生産ラインがありますか。ソルダーレジスト層が生産技術の要求に合致しているかどうか、ソルダーレジスト層のサイズが適切であるかどうか、デバイスパッドに文字標識が押されているかどうか、電気設備の品質に影響を与えないようにする。

多層板における電源接地層の外枠縁が減少しているかどうか、例えば、電源接地層における銅箔が板の外部に露出して短絡しやすい。このドキュメントの概要は、パッドプリント基板設計ソフトウェアPowerPCBを使用してプリント基板設計を行う過程といくつかの注意事項を説明し、ワークグループ内の設計者に設計規範を提供し、設計者間のコミュニケーションと相互検査を促進することを目的としています。

2.設計プロセス

PCB設計プロセスは、ネットリスト入力、規則設定、構成部品レイアウト、配線、検査、審査、出力の6つのステップに分けられる。

2.1ネットリスト入力

ネットリストにアクセスするには2つの方法があります。1つは、PowerLogicのOLE PowerPCB接続機能を使用して、送信ネットワークテーブルを選択し、OLE機能を使用して、エラーの可能性を最小限に抑えるために、原理図とPCB図の一貫性を常に維持することです。もう1つの方法は、PowerPCBに直接ネットワークテーブルをロードし、ファイル->インポートを選択して、回路図で生成されたネットワークテーブルを入力することです。

2.2規則設定

ネットワークテーブルを入力すると、設計規則がネットワークテーブルとともにPowerPCBに入力されているため、これらの規則はなくなりました。設計規則を変更した場合は、原理図がPCBと一致するように、原理図を同期させる必要があります。設計規則とレイヤー定義のほか、パッドスタックなどの設定が必要な規則もあり、標準貫通穴のサイズを変更する必要があります。設計者が新しいパッドまたは貫通孔を作成する場合は、レイヤ25を追加する必要があります。

注：PCB設計規則、レイヤー定義、ビア設定、CAM出力設定は、default.stpというデフォルトのスタートアップファイルに作成されています。ネットワークテーブルを入力した後、設計の実際の状況に応じて、電力層と層に電力網とアース線を割り当て、その他の高度な規則を設定します。すべてのルールを設定した後、PowerLogicでは、OLE PowerPCB接続のPCBルール機能を使用して、原理図とPCBのルールが一致するように、原理図のルール設定を更新します。

2.3コンポーネントレイアウト

ネットワーキングテーブルを入力すると、すべてのコンポーネントがワークスペースのゼロ点に配置され、重なります。次は、これらのコンポーネントを分離し、いくつかの規則に従って整列させることです。つまり、コンポーネントレイアウトです。PowerPCBは、手動レイアウトと自動レイアウトの2つの方法を提供しています。

2.3.1手動レイアウト

1.ツールプリント基板の構造寸法の基板輪郭を描画する。

2.プレートの縁を囲むように配置される分散アセンブリ（分散アセンブリ）。

3.アセンブリを1つずつ移動して回転し、それらをプレートの縁に入れ、一定の規則に従って整然と置く。

2.3.2自動レイアウト

電源PCBは自動レイアウトと自動ローカルクラスタレイアウトを提供しますが、ほとんどの設計では効果が望ましくなく、使用することは推奨されていません。2.3.3注意事項

a.レイアウトの主な原則は配線率を保証することであり、デバイスを移動する際にはフライワイヤの接続に注意し、接続されたデバイスを一緒に置く

b.デジタルデバイスとアナログデバイスを分離し、できるだけ離れている

c.デカップリングコンデンサはできるだけ装置のVCCに近い

d.設備を置く時、将来の溶接を考慮し、あまり密にしない

e.ソフトウェアが提供するArrayとUnion機能をより多く使用してレイアウト効率を向上させ、

2.4結線。

手動配線と自動配線の2種類の配線方式もあります。自動プッシュやオンライン設計規則チェック（DRC）など、PowerPCBが提供する手動配線機能は非常に強力です。自動結線はSpectraの結線エンジンによって実行されます。通常、この2つの方法は一緒に使用されます。一般的な手順は、手動-自動-手動です。

2.4.1手動配線

1.自動配線の前に、高周波クロック、主電源などの重要なネットワークを敷設します。これらのネットワークは通常、配線距離、線幅、線間隔、シールドに特別な要求があります。また、BGAなどの特殊なパッケージでは、自動配線を定期的にスケジュールすることが難しく、手動配線を使用する必要があります。

2.自動配線後、PCB配線は手動配線で調整する必要があります。

2.4.2自動配線

手動配線が終了すると、残りのネットワークは自動ルータに引き渡されて配線されます。ツール->SPECCTRAを選択し、SPECCTTRAルータのインタフェースを起動し、DOファイルを設定し、を押してSpecctrルータの自動結線を開始します。完成後、配線率が100%であれば、手動で配線を調整することができます。100%に達していない場合は、レイアウトまたは手動配線に問題があることを示し、すべての接続が完了するまでレイアウトまたは手動配線を調整する必要があります。

2.4.3注意事項

a.電源線とアース線をできるだけ太くする

b.VCCにデカップリングコンデンサを直接接続してみる

c.SpectraのDOファイルを設定する場合は、まずProtect all wiresコマンドを追加し、自動ルータによる手動配線の再割り当てから保護する

d.ハイブリッド電源層がある場合は、その層を分割/ハイブリッド平面として定義し、配線前に分割し、配線後にPour Managerの平面接続を使用して銅注入を行う必要があります

e.フィルタをピンに設定し、すべてのデバイスピンをホットパッドモードに設定し、すべてのピンを選択し、属性を変更し、ホットオプションをチェックする

f.手動ルーティングの場合、DRCオプションをオンにして動的ルーティング（dynamic Route）を使用する

2.5検査

検査項目にはギャップ、接続性、高速度、平面が含まれている。これらのアイテムは、ツール→デザインの検証によって選択できます。高速ルールが設定されている場合は、これをスキップするにはチェックする必要があります。エラーが検出された場合は、レイアウトと配線を変更する必要があります。

注意：無視できるエラーがあります。例えば、コネクタの輪郭の一部がプレートフレームの外に置かれている場合、間隔をチェックするとエラーが発生します。また、トレースとスルーホールを修正するたびに、銅めっきをやり直しなければなりません。

2.6レビュー

このレビューは「PCBチェックシート」に基づいており、設計規則、層定義、線幅、間隔、パッド、貫通穴設定を含む、また、設備レイアウトの合理性、電源と接地ネットワークのルーティング、高速クロックネットワークを重点的に審査した。配線とシールド、デカップリングキャパシタの配置と接続など。レビューが不合格の場合、設計者はレイアウトと配線を修正しなければならない。合格後、レビュー担当者と設計者はそれぞれ署名しなければならない。

2.7設計出力

PCB設計はプリンタまたはgerberファイルにエクスポートできます。プリンタはPCBを階層的に印刷することができ、設計者と審査員の検査を容易にする。gerberファイルはプリント基板を製造するために基板製造業者に渡される。gerberファイルの出力は非常に重要です。それはこのデザインの成否にかかわる。次に、gerberファイルを出力する際に注意すべき点について重点的に説明します。

a.出力を必要とする層は、配線層（上部、下部及び中間配線層を含む）、電源層（VCC層及びGND層を含む）、スクリーン層（下部及び上部スクリーンを含む）及び半田マスク（上部半田マスク及び下部半田マスクを含む）を含み、ドリルファイル（NC Drill）を生成する

b.電源層がSplit/Mixedに設定されている場合、Add DocumentウィンドウのDocumentエントリでRoutingを選択し、gerberファイルを出力するたびにPour ManagerのPlane Connectを使用してPCB図に銅を注入する必要があります。「CAM平面」に設定した場合は、「平面」を選択します。レイヤープロジェクトを設定するときは、レイヤー25を追加し、レイヤー25でパッドとビアを選択します。デバイス設定ウィンドウで（デバイスごとに設定）、絞り値を199に変更する

c.各層のレイヤーを設定する際に、板輪郭を選択する

d.シルクレイヤーのレイヤーを設定する場合は、部品タイプを選択せずに、シルクレイヤーの最上位（下層）と輪郭、テキスト、9行目を選択します

e.ソルダーレジスト層の層を設置する場合、場合によっては、スルーホールを選択して、スルーホールにソルダーレジスト層が添加されていないことを指示し、スルーホールを選択してソルダーレジスト層を指示しない。

f.ドリルファイルを生成するときは、PowerPCBのデフォルト設定を使用して、変更を加えない

g.すべてのgerberaファイルを出力した後、CAM 350で開いて印刷し、設計者とレビュー者が「PCBチェックシート」に基づいてチェックする

ビアリングは多層PCBの重要な構成要素の1つであり、ドリルリングコストは通常PCB製造コストの30%〜40%を占めている。簡単に言えば、PCB上の各孔はスルーホールと呼ぶことができる。機能の観点から見ると、貫通孔は2つの種類に分けることができる：1つの種類は層間の電気接続に用いられる、デバイスを固定または位置決めするためのもう1つの方法。技術面では、これらの貫通孔は一般的に3つの種類に分けられ、すなわち盲孔、埋孔、貫通孔である。ブラインドホールはプリント基板の上面と底面に位置し、一定の深さを持っている。表面線と下の内部線を接続するために使用されます。孔の深さは通常一定の比率（孔径）を超えない。埋め込み穴とは、プリント基板の内層に位置する接続穴であり、基板の表面には延びていない。上記2種類の孔は回路基板の内層に位置し、積層する前に貫通孔形成プロセスによって完成し、貫通孔を形成する過程で、いくつかの内層を重ねることができる。第3のタイプはスルーホールと呼ばれ、回路基板全体を貫通し、内部相互接続や部品として位置決め穴を取り付けることができる。スルーホールはプロセス上より容易に実現でき、コストが低いため、多くのプリント配線基板では他の2種類のスルーホールの代わりに使用されています。特に規定がない限り、以下の貫通孔は貫通孔とみなされる。

設計の観点から見ると、貫通孔は主に2つの部分から構成されており、一部は中間のドリル孔であり、もう一部はドリル孔の周囲のスペーサ領域であり、下図に示すようになっている。この2つの部分の大きさによって、貫通孔の大きさが決まります。明らかに、高速で高密度のPCB設計では、設計者は、基板上により多くの配線空間を残すことができるように、貫通孔が小さいほど良いことを常に望んでいる。また、スルーホールが小さいほど、それ自体の寄生容量が大きくなる。小さいほど高速回路に適しています。しかし、穴のサイズの減少はコストの増加にもつながり、貫通穴のサイズを無限に減らすことはできない。ドリル穴やメッキなどの技術によって制限されています。穴が小さいほど、穴が多くなります。穴の長さが長いほど、中心位置からずれやすくなります。穴の深さがドリル直径の6倍を超えると、穴壁が銅めっきを均一にすることは保証されない。例えば、通常の6層PCB板の厚さ（貫通孔深さ）は約50ミルであるため、PCBメーカーが提供できる最小ドリル直径は8ミルにしかならない。