PCB設計の信頼性を確保することは非常に重要です。なぜなら、どんなに小さな設計ミスでも、より詳細な製造・組み立て工程を遅らせ、結果としてコストの増加につながる可能性があるからです。PCB設計の初心者は、経験豊富な設計者に比べて多くの問題が発生する傾向があることに気付くでしょう。この記事では、PCB設計でよくある10のミスをリストアップし、初心者がこれらのミスを回避するための解決策を紹介します。
不適切なトレース幅
簡素化のため、基板全体で均一なトレース幅を使用するのは魅力的ですが、信号や電源の種類によってトレース幅の要件が異なるため、これは最善の方法ではありません。例えば、電力を伝送するトレースは、電流の増加によって熱を放散し、焼損を防ぐために幅を広くする必要があります。一方、高インピーダンス信号は、寄生容量を最小限に抑えるために狭いトレース幅を必要とします。特に無線周波数信号は影響を受けやすく、特性インピーダンスと一致するようにトレース幅を正確に設定する必要がある場合があります。
参考文献： PCBトレース幅：ボードの性能にとってなぜ重要なのか
トレース間隔が不十分
メーカーはPCB製造において最小配線間隔の要件を設定しています。特に経験の浅い設計者は、これらの最小配線間隔を遵守することが最善の選択肢と考えがちですが、これはコストの上昇、歩留まりの低下、そして配線間のカップリングの増加につながります。配線間隔が狭くなるとクロストークとノイズが増加し、信号品質の低下につながります。そのため、配線間に十分な間隔を確保することが推奨されます。つまり、配線間の距離は、信号層と次に最も近い基準層間の距離の3倍以上である必要があります。
トレース長が長すぎる
高速信号を伝送する必要があるトレースは、短く直線的に設計する必要があります。長すぎると、信号反射、EMIに対する感受性の増大、コスト増加などの問題に直面するリスクがあります。トレースは、 送電線 トレースの長さが、それを通過する信号の波長の10分の1を超える場合。この場合、長さに加えて、インピーダンス結合を検証し、信号電力の損失を防ぐために、インピーダンス計算（インターネット上で無料で入手できる多くの専用ツールのいずれかを使用）を行う必要があります。
デカップリングコンデンサの位置が間違っている
PCB電源ラインは デカップリングコンデンサ 基板上のすべてのコンポーネントに、過渡現象や振動のない安定した電源を供給する必要があります。これらのコンデンサは常に電源入力と並列に接続し、電力を必要とするコンポーネントのピンにできるだけ近い位置に配置する必要があります。電源からの出力ラインは、安定した電圧を必要とするピンに到達する前にデカップリングコンデンサに到達するように、基板上で適切に配置する必要があります。
部品を基板の端に近づけすぎる
PCB設計では、 PCBパッド パッドが基板の端に近すぎると、組み立て時にパッドを損傷する可能性があります。適切な設計では、パッドが基板の境界内に収まるようにする必要があります。PCBの長さと幅の標準公差は±020インチです。基板で部品のはんだ付けにSMTを採用している場合は、PCBメーカーが組み立て時に基板をしっかりと保持できるように、余裕を持たせてください。 SMT プロセス。そうでない場合、製造業者はPCBを支えるためにレールや固定具を使用する必要があり、製造コストが増加します。
SMTパッドを互いに近づけすぎている
SMT部品には、パッド面積よりも大きなはんだマスクが使用されています。しかし、個々のはんだマスクは互いに交差してはいけません。そうしないと、実装中に はんだリフロー部品の一部が中央に向かって（そして互いに）移動する可能性があります。大きな銅板一枚は不要ですが、同時に、複数の部品が中央に移動して互いに衝突し、製造工程を妨げ、様々な欠陥を引き起こすことも避けなければなりません。こうした問題を解決するには、SMTパッド間に十分なスペースを確保する必要があります。
ビアの欠落または不十分
ビアは、PCBの層間接続と放熱に使用されます。ビアが適切に使用されていない場合、信号品質の低下や電力分配の不具合といった問題が発生する傾向があります。設計者は、部品に必要な電流値と信号周波数に応じて、電源とグラウンドの接続に適切な数とサイズのビアを実装することが推奨されます。サーマルビアは、高電力アプリケーション領域でヒートシンクが必要な場合に有効です。
デザインにおけるレイヤーの過剰使用
多層PCBには、配線スペースの拡大や性能向上など、多くの利点があることは間違いありません。 シグナルインテグリティしかし、必要のない層を過剰に使用すると、コストが増加し、製造プロセスが複雑化するだけです。そのため、PCB設計者は回路要件を慎重に評価し、層を追加する代わりに、部品配置の最適化や異なる配線戦略の採用など、より良い解決策を検討する必要があります。効果的なPCB設計は、予算内でコストを抑えながら、同等の性能を実現できます。
電磁干渉（EMI）
電磁干渉の最も一般的な原因は、プリント基板の設計不良に関連しています。 PCB内のEMIを最小限に抑えるアナログ、デジタル、電源、低周波、高周波、その他の回路など、機能に応じて要素をグループ化することが推奨されます。ただし、トレース上の直角を最小限に抑えるか、できれば直角を排除し、干渉を吸収できる金属製の容器とシールド ケーブルを使用するのが適切です。
アンテナレイアウトが正しくありません
PCBに無線通信用のアンテナが搭載されている場合、ミスを防ぐために回路の配線は細心の注意を払って行う必要があります。そのため、電力伝送を最適化するには、トランシーバーとアンテナ間のインピーダンスを整合させることが不可欠です。一般的に、トランシーバーとアンテナを接続するケーブルのインピーダンスは、理想的には50Ωである必要があります。インピーダンスを実際かつ適切に調整するには、π（LC）チューナーフィルタなどの整合回路を内蔵アンテナとトランシーバーの間に配置する必要があります。
参考文献： プロのように PCB アンテナを設計するには?
