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基板設計勉強中!(部品配置検討編)

みなさん、こんにちは。第一技術部、基板設計課の杉井です。基板設計課へ異動し、半年が過ぎましたが、まだまだ基板設計について学んでいる途中です。

前回、「基板設計の手順と入社2年目エンジニアの醍醐味!」にて、「部品配置検討」と「DRC (Design Rule Check)」が重要であることをご紹介いたしました。

今回は「部品配置検討」について、もう少し詳しくご紹介いたします。

 

① 構造的な部品配置の制約を考慮した検討

基板を単体で使用することは少なく、ケースなどの筐体に収納するか、他の機器と接続して使用する事例が多いです。部品配置検討では、最初にコネクタやスイッチなどの構造的に動かせない部品を配置します。それ以外の部品も、構造的な配置制約(部品の高さ制限、配置・配線禁止領域)に注意しながら部品配置検討を進めます。後述する②の電気的特性や③の配線性の制約条件によっては、配線が困難となる場合もあります。その際には、回路設計者と回路変更や部品サイズの見直し、構造設計者と構造の制約の見直しなどの調整を行い、製品仕様を満足するよう検討します。

 

② 電気的特性を考慮した配置検討

部品の配置が悪いと、回路動作にとって重要な部分の配線性も悪くなり、誤作動の要因になる場合があります。まず、回路図のブロックごとに部品の配置を行いますが、単に部品を並べるだけでなく、各回路の動作を考慮して部品配置を行います。電源ICやアナログICなどでデータシートに推奨パターンが記載してある場合は、それを参考に部品の配置を行います。電気的特性を考慮した部品配置の例を表 1に示します。

 

表 1 電気的特性を考慮した部品配置の例

 

③ 配線性検討

何も考えず、適当に部品を配置しても配線は可能ですが、配線領域の確保や設計工数を削減するために、配線性を考慮して部品配置することが大事になります。

配線性を考慮するには、信号の流れを意識しながら、配線ができるだけ交差しないように回路図のブロック同士の配置を調整していきます。もしも、配線性を考慮しないと、図 1-(a)のような配線の交差が多くなり、設計が複雑になります。

 

図 1 配線性を考慮して配置

 

部品配置検討は配置の制約と電気的特性、配線性といったそれぞれの要素が相互に影響しあうため、複雑ですが、基板設計では最も重要な工程であり、その検討には最も時間をかけます。また、配線性に気を取られるあまり、電気的特性の考慮が不十分なままだと再設計になることもあります。

以上、基板の設計に重要な部品配置検討のポイントについてご紹介させていただきました。引き続き、様々な基板の設計に携わって経験を積んでいきたいと思います。

 

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