印刷された電子設計とは何ですか? あなたのためのPCB会社の株式

印刷された電子設計とは何ですか? 答えは簡単です。それは電子設計です。回路理論、数学的計算、およびコンピューターベースのシミュレーションを使用して、エレクトロニクスを設計します。印刷された電子材料を使用して、製品の電気的機能と性能を設計します。プリンテッドエレクトロニクス製品に使用される材料は、従来の PCB に使用される材料とは電気的性能特性が異なるため、材料が重要です。さらに、電子製品は、印刷された電子材料を使用してさまざまな方法で製造されます。 PCB ルーティングがどのように完了するかはよく知られています。まず、電子技術者が設計し、電気的要件に従ってサイズを定義し、設計の準備が整った後に製造ドキュメントを発行します。

製造プロセスでは、PCB は、設計ドキュメントに従って PCB の銅に回路をコピーすることによって、たとえばマスクされた UV 感光性フォトレジストフィルムを UV に露光することによって製造されます。次に、紫外線にさらされなかった銅がエッチングされました。結果はデザインの痕跡です。寸法は正しく、電気的要件を満たしています。プリンテッドエレクトロニクス製品では、同じ結果を達成する必要がありますが、新しいデザインルール、材料、および製造方法を採用する必要があります。

印刷電子設計の入力と出力は、基本的に PCB 設計と同じです。入力と出力の間でも同じ手法が適用されます。つまり、電子設計です。材料情報と設計ルールを設計プロセスに組み込む必要があり、出力は製造ファイルです。同じ物理法則が、PCB およびプリンテッドエレクトロニクス製品の電子設計に有効であり、できることの境界を設定します。 PCBで作られた回路とプリンテッドエレクトロニクス製品で作られた回路の2つの回路は、まったく同じ機能を持つことができますが、回路設計は実際のものとは異なります. これは、回路で使用される材料の物理的能力と制限によるものです。どちらの回路でも、インピーダンスに電圧差を加えて電流を流す必要があります。両方の回路で同じ電流を得るには、インピーダンスを同じレベルに調整するか、回路に固有の電圧レベルを設定する必要があります。これらのパラメータは、通常、印刷された電子設計で役割を果たすために必要です。インピーダンスを微調整し、正しい電圧レベルを設定することにより、最適なソリューションを探しています。

電子設計では、最終製品の材料特性を理解することが非常に重要です。 PCB から、銅の厚さ、薄層抵抗、その熱特性、PCB 材料の誘電率などについて知ることができます。これは、プリンテッドエレクトロニクス製品から知る必要があるパラメータとまったく同じです。銀インク導体の最終的な厚さ、その二乗抵抗、および基板材料の誘電率は? これらの新素材の電子設計を行います。オームの法則、キルヒホッフの回路理論の法則、およびマクスウェルの方程式は、プリンテッドエレクトロニクス製品にも適用できます。市場には何百もの異なる導電性インクがあり、それぞれが独自の平方抵抗を持っています。一部のインクは導電率が高く (通常は純銅よりもはるかに高い)、硬化後はこれらのインクはまったく伸びません。他のインクは硬化後に伸びますが、導電性は悪くなります。電子設計では、最終硬化後に使用されるインクの二乗抵抗を知ることが重要です。

PCB

もう 1 つの設計課題は、プリンテッドエレクトロニクス製品で使用される材料パラメータが、使用される製品に依存することです。たとえば、導電性インクを印刷する方法、これらのインクを硬化させる方法、導体の下にある他の印刷インクが最終的な平方抵抗に与える影響などです。本番用にレイアウト設計を変更する必要がある場合があります。それ以外の場合は、設計した回路要件に従って生産を設定する必要があります。プリンテッドエレクトロニクス製品の製造方法を理解することは非常に重要です。 PCBに違いはありません。これらがどのように構築され、この特定のプロダクションの制限が何であるかを知る必要があります。ただし、PCB では、製造方法がより標準化されています。それぞれの製造は基本的に似ていますが、機能はわずかに異なります。印刷やエレクトロニクスの分野では、このレベルに達していません。

導電性インクは、さまざまな方法で印刷できます。最も一般的な方法は、スクリーン印刷とインクジェット印刷です。 Google 検索で他の多くの方法を見つけることができます。印刷プロセスの鍵は、製造能力とその限界を理解することです。実行間に必要な最小クリアランスは? 何層の導電層を使用できますか? ルーティングの最小幅と最大幅は? 使用する製品の設計ルールを熟知し、設計ルールに従って設計を確認してください。 PCB 設計ツールで使用できる設計ルールの多くは、正しいルール定義を使用してプリンテッドエレクトロニクス設計で使用できます。電子設計ツールでサポートされていない設計ルールが製造に含まれている場合、手動で設計ルールチェックを実行する必要があります。たとえば、印刷された誘電体によって分離された複数の導電層を使用できる場合、これは、1 番目と 2 番目の導電層配線の間のデザインルールが、同じ層に印刷されたものとまったく同じであることを意味します。また、これはサポートされている標準の PCB 設計ツールではありません。

また、プリンテッドエレクトロニクス製品は、機能を得るために部品が必要であり、部品をプリンテッド電子回路に組み立てる作業は標準的な溶接プロセスではありません。プリンテッドエレクトロニクス製品に使用される典型的な材料はプラスチックです。つまり、これらの熱特性は PCB や FPC の熱特性とは異なります。これは、接着剤の材質も異なることを意味します。低温はんだ、導電性接着剤、またはその他の接着剤は、コンポーネントの特別なパッケージングが必要な場合があるプリンテッドエレクトロニクス SMA の典型的な材料です。コンポーネントの下にトレースを配置できますか? 特別な制限区域が必要ですか? 印刷された電子デバイスにインストールできるコンポーネントは何ですか? PCB の SMA と比較すると、これらは別の観点から検討する必要がある問題です。また、表面実装部品の製造ドキュメントは異なる場合があります。テンプレートファイルを貼り付けることができますか、または代わりに調剤チャートを提供する必要がありますか? 事前に SMA の要件を確認してください。

プリンテッドエレクトロニクスはかなり新しい技術分野であるため、材料特性と製造方法に関する情報は PCB ほど利用できません。また、既製部品の製造設備や製法の特性により、電気的特性の異なる導電性印刷インキが多数存在します。その設計は、新しい材料と製造方法を実現するためのエレクトロニクス理論に依存しています。私にとって、電子設計とは、理論、物理学、数学を使用して電気的機能と性能を確保することを意味します。これらの方法では、入力として重要な知識が必要です。印刷された電子製品には材料情報の欠如が見られ、計算なしで決定が下されることがあります。それなら、それは設計ではなく、憶測です。回路基板アセンブリおよび回路基板処理メーカーは、回路理論、数学的計算、およびコンピュータベースのシミュレーションを使用して電子設計を実行する方法を説明しています。