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基板設計の手順と入社2年目エンジニアの醍醐味!

はじめまして、基板設計課の杉井です。よろしくお願いします。

私は昨年WTIに入社し、1年間、生産中止対応の業務に従事していました。4月から基板設計課に異動となり、基板の周辺業務(回路/基板設計、部品実装等)を日々勉強しながら、業務に励んでおります。

WTIのプリント基板設計では、大規模回路の基板・多層配線基板・高密度実装基板・フレキシブル基板(FPC)など、様々な種類の基板設計を行っています。今回はこれら基板設計に共通する設計の手順を紹介いたします。

 

図1.基板設計のフロー

 

① 部品登録

基板に実装する部品のデータシートを探し、形状やピン配置を基板CADのデータベースに登録します。型名や寸法値の入力ミス、公差などに注意が必要です。

② 設計準備

基板外形や層数、配線幅と間隔、コネクタなどの位置指定、配線禁止領域などのルールを設定します。

③ 部品配置検討

回路のネットリストを基板CADに取り込むことで、①で登録した部品と接続情報(ラッツ)が表示されます。まずは回路ブロックごとに部品を分けた後、電気的特性(配置/配線の注意事項や推奨パターン)や配線性を考慮し、詳細検討を行います。この部品配置検討の良し悪しが基板の性能や設計工期にも影響しますので、最も重要な作業となります。

④ 配線検討

配線検討では接続情報(ラッツ)のみで行うのではなく、電気的な配線仕様を考慮し、必ず回路図やデータシートなどを確認し、配線検討を行います。接続情報(ラッツ)のみで配線検討すると、電気的な特性を考慮できません。例えば、電源ラインでは電流にあった配線幅、RFラインや高速信号などではインピーダンス整合や等長配線が必要となります。

ただし、配線検討は③での部品配置の良し悪しの影響を受けるため、「配置→配線検討→配置」を繰り繰り返すことが多い工程です。

⑤ DRC

DRCとはDesign Rule Checkの略で、②で設定した設計ルールに違反する箇所を基板CADが検出してくれます。ここでエラーを見逃すと致命的な不具合につながる場合があるため、重要な作業です。

以上が、基板設計の手順です。

私の先輩達は、この手順に従って、大規模かつ高密度実装基板など、高難易度の基板設計も難なく設計してしまいます。

自分なりに四苦八苦して完成した基板を手にすると結構うれしく、これがエンジニアの醍醐味の一つと感じております。
まだまだ経験も浅いのですが、早く先輩のレベルに到達できるよう、引き続き基板や回路の知識習得や経験を積んで、一流のエンジニアを目指してまいります!

 

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