あなたはデザインから始めて、それが働く回路基板になるのを見ます。PCB製造の各ステップは、最初の図面から最終テストまで重要です。業界は急速に成長し続けています。たとえば、世界のPCB市場は到達する可能性があります1200億ドル2030年までに。AIは、デザインを最大70% 速く仕上げ、ミスを減らすのに役立ちます。

新しい工場とより良い機械は、高品質のボードをすばやく手に入れるのに役立ちます。ベストプラクティスに従えば、あらゆる用途に適した信頼できる製品を構築できます。

重要なポイント

• 回路図監査やシミュレーションなどのツールを使用して、慎重な設計でPCBプロジェクトを開始し、エラーを早期にキャッチして時間とお金を節約します。

• 適切な材料を選択し、イメージング、ドリル、メッキなどの正確な製造手順に従って、強力で信頼性の高い回路基板を構築します。

• 自動使用アセンブリ速度と精度のためのSMTのような方法、および長期的なパフォーマンスを保証するために徹底的なクリーニングと保護コーティングを適用します。

• AOI、回路内、および機能テストを使用して詳細なテストを実行し、欠陥を早期に発見し、ボードが意図したとおりに機能することを保証します。

• 完成したPCBを適切なパッケージで保護し、信頼できる配送方法を選択して、損傷を回避し、タイムリーな配送を保証します。

デザイン

回路図

あなたは回路図でPCBの旅を始めます。これがあなたの青写真です。電気接続を描画し、各コンポーネントを配置します。このフェーズでは、回路図監査レポートを使用します。このレポートは、接続性、デバイスの選択、および電気的ルールのエラーをチェックします。また、回路シミュレーションを使用して、設計がどのように機能するかをテストしてから前進します。パワー分析は、各チップが適切な電圧と電流を取得していることを確認するのに役立ちます。ここで間違いを早期に発見すると、後で時間とお金を節約できます。

レイアウト

次に、レイアウトに移動します。ボード上のコンポーネントを配置し、トレースをルーティングします。ショートや信号の問題を防ぐには、間隔ルールに従う必要があります。良いレイアウトはあなたのボード作業を確実に助け、組み立てを容易にします。設計ソフトウェアを使用して、エラーをチェックします。このステップは、ボードの外観とパフォーマンスを形作ります。

DFMおよびDFA

Design for Manufacturability (DFM) とDesign for Assembly (DFA) が重要な原則です。あなたはボードが問題なく作られ、組み立てられるのを助ける選択をします。について生产コストの70-80%デザイン中に行う決定から来ます。初期の選択は、予算、材料、および製品の発売速度に影響します。この段階でのチームとの良好なコミュニケーションにより、再設計が減り、プロジェクトがスピードアップします。

• PCB市場は2012年以来600億ドル以上に成長しており、慎重な設計がいかに重要であるかを示しています。

• 初期の設計決定は、コスト、材料、および市場投入までの時間を形成します。

プロトタイピング

現実の世界でデザインをテストするためのプロトタイプを作成します。このステップでは、完全な生産の前に問題をキャッチできます。すぐに変更を加え、高価な間違いを避けることができます。

ファイル出力

製造用のファイルを準備することで終了します。あなたはaを実行しますデザインルールチェック (DRC)レイアウトエラーをキャッチします。各レイヤーをプレビューして、欠落している部分やずれている部分をチェックします。CAM検証は、製造プロセスをシミュレートして問題を早期に発見します。

ヒント:遅延や追加コストを回避するために、常にファイルを再確認し、製造元のガイドラインに従ってください。

PCB製造

材料の選択

あなたは正しい材料を選ぶことによってPCB製造を始めます。あなたの選択は、あなたのボードがどれほど強く、信頼性が高く、費用効果が高いかに影響します。FR4は最も一般的な材料です。それはほとんどの电子工学のためによく働きます。より良い耐熱性またはより低い水分吸収が必要な場合は、CF 004を選ぶかもしれません。以下の表は、これらの材料の比較を示しています。

あなたのプロジェクトのニーズにあなたの材料を常に一致させるべきです。

イメージングとエッチング

次に、デザインをボードに転送します。フォトレジスト層を使用し、マスクを通して光を当てます。このステップはあなたの銅の痕跡のためのパターンを作成します。次に、化学エッチングプロセスを使用して不要な銅を除去します。これにより、回路に必要なパスのみが残ります。

レイヤーアライメント

ボードに複数のレイヤーがある場合は、それらを注意深く揃えるを使用します。特殊なマーカーとマシンを使用して、レイヤーを高精度でスタックします。小さなずれでもボードが故障する可能性があります。良好なアライメントにより、信号が明確になり、ボードの信頼性が保たれます。

掘削とメッキ

コンポーネントリードとレイヤー間の接続用の穴を開けます。マシンは穴のサイズと形状を非常に正確に保ちます。きれいな丸い穴は、次のステップメッキに役立ちます。各穴の内側を銅でコーティングします。これはレイヤーを接続し、ボードを強くします。

はんだマスクとシルクスクリーン

ボードをはんだマスクで覆います。この緑色 (または他の色) の層は銅を保護し、必要な場所にのみはんだを保持します。シルクスクリーンのマーキングを追加して、部品番号、ロゴ、またはその他の役立つ情報を表示します。

表面仕上げ

あなたは銅を保護し、はんだ付けを助けるために表面仕上げを追加します。ENIG (ElectrolessニッケルImmersion Gold)信頼性の高いボードに人気のある選択肢です。それは平らで長持ちする表面を与えます。HASLやOSPのような他の仕上げは安いですが、長くは続かないかもしれません。適切な仕上げは、ボードが保管と組み立てを生き残るのに役立ちます。

AOIと検査

自動光学検査 (AOI) を使用して欠陥をチェックします。AOIシステムは問題を見つけます99% までの精度、手動チェックよりもはるかに優れています。このステップは、ミスを早期にキャッチし、PCB製造プロセスの信頼性を保ちます。のような会社NOVA2007年から活動しているPBCAは、AOIと厳格な検査を使用して、毎回高品質のボードを提供しています。

ヒント:あらゆる段階での注意深い検査は、費用のかかる作業を回避し、完成品が業界標準を満たしていることを確認するのに役立ちます。

アセンブリ

コンポーネント調達

ボードに適した部品を見つけることで組み立てを開始します。良い調達はあなたのプロジェクトをスケジュールと予算内に保ちます。各サプライヤーの品質、配送速度、サポートを確認します。自動化ツールを使用すると、サプライヤーのパフォーマンスをリアルタイムで追跡できます。これにより、ビルドに影響を与える前に遅延や問題を見つけることができます。

ヒント:大量注文する前に、常にサプライヤーの履歴と品質チェックを確認してください。これは不足や欠陥を避けるのに役立ちます。

SMTアセンブリ

Surface-Mount Technology (SMT) を使用すると、ボード上に小さな部品をすばやく正確に配置できます。に設定できるピックアンドプレースマシンを使用します1時間あたり25,000部を使用します。一緒に動作する4台のマシンは、1時間ごとに100,000個の部品を配置できます。この速度は、より少ない時間でより多くのボードを仕上げることを意味します。

SMTの自動化により、初回の利回りが70% から97% に向上します。間違いやリワークが少なくなります。SMTを使用すると、より小さな部品を使用して、各ボードにさらにフィットさせることもできます。この方法は、コストを削減し、出力を増加させます。

SMTラインは、自動検査を使用してエラーを早期にキャッチします。これにより、ボードの信頼性とプロセスを効率的に保ちます。

スルーホールアセンブリ

一部の部品には強力な接続が必要であるか、より多くの電力を処理する必要があります。これらにはスルーホールアセンブリを使用します。各パーツのリード線をボードの穴に挿入します。次に、機械または熟練労働者がリードを所定の位置にはんだ付けします。この方法はあなたにストレスの下で保持する強い関節を与えます。

多くの場合、コネクタ、スイッチ、または大きな部品にスルーホールを使用します。SMTよりも時間がかかりますが、最も必要な場所に強度が追加されます。

はんだ付け

はんだ付けはあなたの部品をボードに結合します。リードとパッドの周りを流れるはんだを溶かすために熱を使用します。良好なはんだ付けにより、強力で信頼性の高い接続が可能になります。多くのスルーホール部品に一度にウェーブはんだ付けを使用するか、SMT部品にリフローはんだ付けを使用できます。

はんだ接合部の滑らかさと輝きをチェックします。鈍いまたはひびの入った関節は失敗を引き起こす可能性があります。自動検査ツールは、問題をすばやく見つけるのに役立ちます。

データの収集欠陥率とサイクルタイムはんだ付けプロセスを改善するのに役立ちます。コントロールチャートを使用して、変更を監視し、問題が拡大する前に修正できます。

クリーニング

はんだ付け後、ボードをきれいにしてフラックスやその他の残留物を取り除きます。クリーンボードは長持ちし、より良く機能します。あなたはaを使うかもしれません2段洗浄プロセス: 最初に溶剤で洗浄し、次に脱イオン水ですすぎます。この方法は、軍事機器で使用されるような信頼性の高いボードに適しています。

• イオン (塩) と非イオン (油) の両方の汚染物質を除去する必要があります。

• コーティングがしっかりと付着するように、表面エネルギーは少なくとも38 dynes/cmに達する必要があります。

• イオン汚染の測定1平方センチメートルあたりのマイクログラムクリーニングの質を点検するのを助けます。

クリーニングをスキップすると、腐食、短絡、コーティングの故障などの問題が発生します。

Conformalコーティング

コンフォーマルコーティングを追加してアセンブリを終了します。この薄くて透明な層は、ボードを湿気、ほこり、化学物質から保護します。アクリルコーティングは人気があり、カバー市場の約半分を使用します。彼らはあなたのボードが長持ちし、修理コストを削減するのに役立ちます。

• Conformalコーティングボードを湿気から保護する、静的、および汚染。

• それらは腐食を防ぎ、ほこりや油がショーツを引き起こすのを防ぎます。

• コーティングはまた、振動や高温を防ぎます。

テストでは、コンフォーマルコーティングを施したボードは湿度に抵抗し、厳しい条件でも動作し続けることが示されています。適切なコーティングを選択し、最高の保護のために慎重に塗布する必要があります。

注: 後でボードを修理する必要がある場合は、常にコーティングの接着を確認し、安全な除去方法を使用してください。

テスト

AOI

自動光学検査 (AOI) を使用して、組み立て後にボードの欠陥をチェックします。AOIマシンは各PCBをスキャンし、正しいデザインと比較します。これらのシステムは、部品の欠落、配置の誤り、はんだ付けの問題を発見します。AOIは手動チェックよりもはるかに速く正確に機能します。ほとんどのエラーを早期にキャッチするため、時間とお金を節約できます。AOIは、PCB製造プロセスを信頼性と効率的に保つのに役立ちます。

回路内テスト

回路内テスト (ICT) を実行して、ボード上の各コンポーネントをチェックします。ICTは、特別なプローブを使用してテストポイントにタッチし、抵抗、電圧、電流などの値を測定します。あなたはすぐに開いた回路、ショートパンツ、そして欠陥のある部品を見つけることができます。このステップは、次のステージに移動する前に、すべての部分が必要になるように機能することを確認するのに役立ちます。ICTは、ボードが設計要件を満たしているという自信を与えます。

機能テスト

機能テストを実行して、ボードが実際の条件で機能するかどうかを確認します。機械的機能と電気的機能の両方をチェックします。また、ファームウェアをテストして、正しく実行されていることを確認します。機能テスト中に測定するものは次のとおりです。

• すべてのテストで合格/不合格の結果

• デザインの完全性と技術的なパフォーマンス

• アセンブリまたははんだ付けの問題の検出

• ファームウェアの操作と正しさ

• LEDを照らすためにボタンを押すような信号作動

• 时间ベースとアナログ波形

• I2CやSPIなどのシリアル通信

• 機能デモンストレーションとパフォーマンスベンチマーク

オシロスコープやマルチメータなどのツールを使用して、これらの結果を確認します。機能テストにより、出荷前にボードがすべての性能基準を満たしていることが保証されます。

最終検査

品質を確認するための最終検査で終了します。以前の手順で見逃した欠陥を探します。PCB製造の品質向上は大きな違いをもたらしました。以下の表は、どのようにより良いコントロールの後に欠陥率が低下しました:

強力な検査手順により、欠陥が少なくなり、信頼性が高くなることがわかります。慎重なテストと検査は、毎回機能するボードを提供するのに役立ちます。

配送

包装

完成したPCBが完璧な状態で到着することを望みます。包装はこの最後のステップで大きな役割を果たします。メーカーの使用ボードをほこりや物理的損傷から保護するための特別な材料を使用します。彼らはしばしば、湿気や汚れを防ぐために、真空パッキングのように各ボードを密閉します。密封後、作業員はPCBを頑丈な容器に入れ、輸送中にPCBを隆起や落下から保護します。

包装が機能することを確認するために、企業は厳しい基準に従います。1つの重要な基準はASTM D6344を使用します。このテストでは、パッケージが出荷および取り扱い中に発生する影響からボードを保護できるかどうかを確認します。このテストでは、半球状の質量先端や振り子などのツールを使用して、実際の事故をコピーする方法でパッケージにぶつかります。テストは、ヒットする可能性が最も高いパッケージの部分に焦点を当てています。パッケージが通過した場合、ボードが安全に到着する可能性が高くなります。

PCBパッケージングに関するいくつかの重要なポイントは次のとおりです。

• 密封された包装はほこりや湿気を防ぎます。

• コンテナは物理的な衝撃から保護します。

• ASTM D6344テストは、耐衝撃性をチェックします。

• テストは、さまざまなパッケージサイズと形状を調整できます。

ヒント:包装とテスト方法については、常にメーカーにお問い合わせください。これにより、損傷やコストのかかる返品を回避できます。

配送

PCBが梱包されると、出荷が始まります。速度、コスト、目的地に基づいて配送方法を選択します。航空貨物は緊急の注文に最適です。海上または地上輸送は、大型または大量輸送の場合、コストが低くなります。追跡システムにより、工場からドアまでパッケージを追跡できます。

安全な配達のために海運会社の実績を確認する必要があります。信頼できるキャリアは慎重にパッケージを処理し、追加の安心のための保険を提供します。適切な配送方法により、遅延や損傷のリスクが軽減されます。

注: ボードが到着したら、常に検査してください。損傷をすぐに報告して、請求プロセスを迅速に開始します。

デザインから配送まで、PCB製造の各段階でプロジェクトをガイドします。慎重な計画、正確な製造、および徹底的な組み立ては、コストのかかる間違いを回避するのに役立ちます。のようなテスト方法加速ライフテストとX線検査ボードが高い基準を満たしていることを確認します。ベストプラクティスを使用すると、欠陥が少なくなり、パフォーマンスが向上します。プロセスを頻繁に確認するか、経験豊富なメーカーと協力して、信頼性の高い高品質のPCBを入手してください。

よくある質問

SMTとスルーホールアセンブリの違いは何ですか?

SMTはボードの表面に直接部品を置きます。スルーホールアセンブリは、ボードの穴を通して部品リードを置きます。SMTは小さい部品および速い生産のためによく働きます。スルーホールは大きいか重い部品のためのより強い接続を与えます。

どのように正しいPCB材料を選択しますか?

材料をプロジェクトのニーズに合わせます。FR4はほとんどの電子機器で機能します。高熱または特別な使用のために、CF 004のような高度な材料を選びます。材料の強さ、コスト、および性能を常に確認してください。

PCB製造においてAOIが重要なのはなぜですか?

AOI、または自動光学検査は、欠陥を早期に発見します。AOIを使用して、部品の欠落、配置の誤り、またははんだ付けの問題をチェックします。このステップは、大きな問題を引き起こす前に間違いをキャッチするのに役立ちます。

一般的なPCB設計ミスをどのように回避できますか?

デザインルールチェックを実行し、メーカーのガイドラインに従います。ファイルを送信する前に、ファイルを再確認してください。プロトタイピングを使用してデザインをテストします。チームとの良好なコミュニケーションもエラー防止に役立ちます。

あなたのPCBが破損して到着した場合はどうすればよいですか?

ボードが到着したらすぐに検査します。損傷の写真を撮ります。すぐにサプライヤーに連絡して、請求プロセスを開始してください。良い包装と信頼性の高い出荷は、損傷のリスクを減らします。