エンジニア向けPCB設計レイアウトガイドの紹介

エンジニア向けPCB設計レイアウトガイドの紹介

プリント回路基板のレイアウトは、その外観をはるかに超えています。 PCB レイアウトを成功させると、回路を物理的に配置して回路基板の電子性能を向上させると同時に、完全に製造することができます。 これには、ライブラリ コンポーネント、CAD 設定とパラメータ、コンポーネントの配置、ルーティング、および電源ネットワーク (PDN) の設計を慎重に管理する必要があります。 さらに、レイアウト設計者は、自分の作業が完全に文書化され、最終製品が設計する主要な電子システムに組み込まれる準備ができていることを確認する必要があります。

これは、特に PCB レイアウト プロセスに慣れていないエンジニアにとっては、大変な作業です。 このワークフローを完了するために、参照用の回路基板レイアウト ガイドラインの包括的なセットを用意することをお勧めします。 業界および企業の標準は設計の詳細を指定しますが、エンジニアがボード開発プロセスを最初から最後までナビゲートするのに役立つレイアウト ガイドラインは重要です。 以下は、独自の PCB 開発ガイドラインを作成するために使用できる、いくつかの基本的な PCB 設計レイアウト ガイドラインです。

レイアウト開始前

レイアウト プロセスを開始する前に、設計を確実に成功させるために、いくつかのタスクを処理する必要があります。まず、PCB パッケージ ライブラリを使用します。

PCB レイアウトのライブラリを構築する場合、パッケージのサイズと寸法について業界標準 (IPC など) またはメーカーの仕様を使用することが重要です。 ただし、個人、企業、またはテクノロジーのニーズによって、一部の変更が決定される場合もあります。 たとえば、RF 設計のパッケージでは、標準のデジタル設計よりも小さなパッド サイズが必要になる場合があります。 独自の PCB アセンブリ パッケージを作成するための追加のガイドラインを次に示します。

作成するライブラリ アセンブリが許容可能なパッド パターン サイズを持ち、その間隔がそのアセンブリの標準を満たしていることを確認してください。

PCB パッケージには、部品の外形、シルク スクリーン マーク、リファレンス マークなど、必要なすべての要素を含める必要があります。

経験則として、最終設計を提出する前に、設計中の部品を製造業者が製造できることを確認することをお勧めします。

もう 1 つのオプションは、外部の CAD ライブラリ ベンダーの PCB パッケージを使用することです。 パーツ メーカーは通常、設計システム用に独自のコンポーネントを事前に構築しており、一部のツールには、これらのパーツを簡単にダウンロードするためのブラウザーが用意されています。

ボード プロファイルとレイヤ スタッキング

ボード レイアウトを開始する前に、機械設計者と協力して適切な外形を得る必要があります。 設計の形状係数は将来変更される可能性がありますが、変更によって、新しい形状に適応するために多数の回路の再設計が必要になる可能性があります。 さらに、ほとんどの CAD ツールは、機械設計システムからインポートされたデータを受け入れるため、作業が容易になります。 ただし、インポートしたデータを使用する場合でも、基板の外形が正しく、設計に必要なすべての CAD 要素 (禁止領域など) が含まれていることを確認する必要があります。

レイヤリングも、レイアウトの開始前に完了する必要があります。 繰り返しになりますが、これらは後で変更できますが、既存の回路への潜在的な影響により、設計スケジュールと予算が混乱する可能性があります。 レイヤ スタックは、特定の設計に合わせて微調整して、インピーダンス制御ルーティングやその他のシグナル インテグリティ要件に対して正しいレイヤ構成を確保する必要もあります。 この段階で回路基板の材料を選択することも重要です。これにより、材料の物理的特性に応じて適切な配線幅やその他の設計計算を実行できます。 これらの特性には、誘電率、絶縁品質、吸湿および散逸係数が含まれます。

CAD パラメータと設定

CAD システムに付属のデフォルト設定で作業している設計者を見つけることは珍しくありません。 ただし、ほとんどの CAD システムでは、ユーザーが色、ハッチング パターン、影、フォント サイズ、および幅を幅広く制御できます。 また、特定のオブジェクトの表示を変更したり、ある設計要素を別の設計要素の上に配置したり、グリッドを設定したり、レイアウトやルーティングの設定を指定したりすることもできます。 これらの設定は生産性を向上させるように設計されており、事前に設定を最適化するのに時間を費やすことで時間を節約できます。 基板組立・基板加工メーカー解説：技術者向け基板設計・レイアウトガイド。