応用組み込み電子工学

第11章. 回路図からPCBへ

この作品はAIを使って翻訳されている。ご意見、ご感想をお待ちしている：[e-mail]

以前のの章では、システムの様々な部分を扱ったが、ここでの議論は、それらの部分を理解しやすく文書化された回路図に整理することに移る。そこから、プリント回路基板（PCB）の設計が、部品を搭載したPCBを商業的に製造するために必要なものと共に検討される。

PCB設計プロセスは、部品の選択と回路図の定義から始まる。その後、詳細な部品表（BOM）を作成する。選択されたコンポーネントは、PCBに実装するための適切な接続フットプリントを必要とする。これらは、既存のベンダーのライブラリから引き出すこともできるし、あまり一般的でないデバイスの場合は、ゼロから設計することもできる。

PCBサイズと回路の複雑さに応じて、適切なPCBレイヤーのセット（別名レイヤースタックアップ）を定義することができる。PCBに必要な多くの "特殊化 "項目に関する情報とともに、最適化された部品配置と接続のための戦略が探求される。これには、伝送線路設計、ケルビンセンス接続、低インピーダンス・パワー・デカップリング、電磁干渉（EMI）および静電気放電（ESD）問題、特殊ビア、放熱メソッドなどが含まれる。

PCB設計、製造、部品アセンブリは、単一の固定規則に従うものではない。PCB受託製造業者（CPM）はそれぞれ能力が多少異なり、その能力に適した規則を提供することができる。その結果、CPMから必要な情報を頻繁に参照することになる。設計規則セットと能力シートの両方は、すべてのCPMによって一般的に公開されている。

PCB設計ツール（別名EDAまたはCAD）については、設計規則チェック（DRC）、レイアウト対回路図（LVS）検証、必要な製造およびアセンブリデータファイルの作成についての理解を深めるため、一般的な方法で説明する。ベンダ固有のEDAツールについては説明しない。

表面実装部品がここでは重視され、設計者はスルーホール部品の使用を最小限に抑えるべきである。これにより、自動組立、製造コストの低減、EMIの低減、高周波性能の向上が可能になる。多くのCPMは、小ロット（5～10個）であっても、自動アセンブリを使用してPCBをコンポーネント・ロード（別名「詰め」）することができるため、少量の試作品であっても手作業でアセンブリすることなく製造することができる。

PCB用語

よく使われるの用語を理解しておくと便利である。簡単な定義を以下に記し、詳細は次のセクションで説明する：

部品表（BOM）

PCB を製造するために使用されたすべての部品の詳細な明細。

ベアボード

電子部品のないプリント基板を指す。

銅の重み

金属層に使用されている銅の厚さを指す。

制御されたインピーダンス接続

伝送路のメソッドを使用して高周波信号の相互接続を最適化する接続。

カットアウト

開口部PCBを取り付けるため、または障害物の周囲にPCBをはめ込むためにPCBに切り込みを入れる（図11-1）。

クリープ

PCB上の最短パスをたどる2点間の距離（図11-1）。

クリアランス

PCB上の2点間の最短距離（図11-1）。

デザイン・ルール・チェック（DRC）

自動化されたレイアウト・チェックにより、サイズ、スペース、その他の物理的な設計規則への準拠を確認する。

EIA（エレクトロニック・インダストリーズ・アライアンス）

電子部品の規格を担当する業界団体。EIAはECIA（電子部品工業会）に吸収された。 ...