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» 2013年10月07日 10時00分 UPDATE

高品質を目指すエンジニアのための:プリント基板設計ガイド (1/3)

ほぼ全てのエンジニアに関わりのあるプリント基板(PCB)の設計。にもかかわらず、PCBの設計は学校で教わることは少ない。ただ、PCB設計の初心者でも、「目的以上のものを作れる」という自信を持っていれば、高品質のPCBを作ることができます。「ドキュメンテーション」「設計順序と進め方」「最終チェック」にさえ気を付ければよいのです。

[ニコラス・W・スミス,Integrated Device Technology(IDT)]

 ほぼ全ての電子製品は複数枚以上のプリント基板(PCB)が使われています。PCBには、ICなどの部品が実装され、それら部品が相互に接続されています。PCBは、ポータブル電子機器、コンピュータ、エンターテインメント機器で大量に使われ、試験装置、製造装置、宇宙船でも使用されています。

 結局、ほぼ全てのエンジニアはPCBを設計しなければなりませんが、PCBの設計は学校で教わることではありません。それでも、エンジニア、技術者、さらにはPCB設計の初心者でも、「目的以上のものを作れる」という自信を持っていれば、高品質のPCBを作ることができます。また、設計要件を満たしながらスケジュール通りに予算の範囲内で設計を完成させることができます。設計者は、「ドキュメンテーション」「設計順序と進め方」「最終チェック」にさえ気を付ければよいのです。

基本の設計プロセス

 PCB設計とは、PCBへの要件を把握することから始まり、基板が最終的に完成するまでを指します(図1)。

 PCBが“なぜ必要か”を把握した後は、PCBの最終コンセプトを決めます。コンセプトには、デザインの特徴、PCBに必要となる要件、他の回路との相互接続、部品配置、完成品の大まかな寸法などが含まれます。

tt131010IDT001.jpg 【図1】PCB設計の理想的な流れ:満たさなければならない要件を設計者が認識することに始まり、その要件を満たす設計ができたことが確認できればPCB設計が完了する (クリックで拡大)

 動作環境における温度範囲や、懸念事項を考慮し、PCBの材料を選択します。部品とPCBの材料は、完成品として目指す耐用年数の間、過酷な状況でも動作を保証できるよう選択しなければなりません。

 コンセプトに従って回路図を作成します。回路図とは、PCBに各機能を実装するために示された詳細な図です。回路図を作成することにより、各ブロック(近接して配置されるべき部品のグループ)で必要となる面積が分かるため、PCBの寸法図面が完成します。

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