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PCBボードスルーホールの製造性設計について
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PCBボードスルーホールの製造性設計について

PCBボードスルーホールの製造性設計について

2022-07-27
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Author:ipcb

この記事は、スルーホールを設計する際に考慮される必要があるいくつかの製造プロセス問題について詳述する PCBボード デザイナーのリファレンスを提供します。これは、生産プロセスの品質を保証し、生産効率を向上させるのに役立ちます。


はじめに


電子製品設計者、特に回路基板設計者のために、製品の製造可能性設計は考慮されなければならない要因です。PCBボードの設計が製造可能性設計要件を満たしていない場合は、製品の生産効率が大幅に削減され、厳しい場合には、設計された製品を製造することはできません。スルーホール技術は現在使用されており、DFMはスルーホール製造の効率と信頼性を向上させる上で大きな役割を果たすことができます。DFM法は貫通穴製造業者が欠陥を減らし、競争力を保つのを助けるスルーホール挿入に関するいくつかのDFM方法を紹介しました。これらの原則は自然の中で一般的ですが、必ずしもすべての状況で適用できません。しかし、PCBボードの設計者やエンジニアは、スルーホールの技術との作業はまだ便利だったと述べました。


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植字とレイアウト


設計段階の間の適切なレイアウトは、製造プロセスの煩わしさの多くを節約することができます。

1)大型ボードを使用すると材料を節約できるが、反りや重量により生産に輸送することは困難だ。特別な固定具で固定する必要があるので、23面30 cm以上の基板面を避けてください。これは、2つまたは3つの内のすべてのボードのサイズを制御するために、ガイドレールを調整することによって引き起こされるダウンタイムを短縮するのに役立つ。バーコードリーダーの位置を並べ替え、製品の変更時に、ボードのサイズの小品種はまた、波の温度プロファイルの数を波のピークを減らすことができる。

2)1枚のボードに異なる種類のパズルを入れるのが良いデザイン方法であるが、1つの製品で終了し、同じ生産要件を持つボードだけがこのように設計できる。

3)ボードの端部に部品がある場合、特に自動組立装置は基板の縁に少なくとも5 mmの面積を必要とする。

4)基板の上面(構成面)に配線を試み、回路基板の下面(はんだ付け面)を損傷しやすい。基板の縁部によって製造工程を把持し、ウエーブはんだ付け装置やフレームコンベアの顎でエッジ上の配線を損傷させることができるので、基板の縁近くに配線を配線しない。

5)ヘッダやフラットケーブルなどのピン数の多いデバイスでは、波ろう付け中のはんだブリッジを防止するため、丸いパッドの代わりに卵形のパッドを使用しなければならない(図1)。

6)位置決め孔の間隔及びそれらと部品間の距離をできるだけ大きくし、挿入装置に応じた大きさを規格化し最適化すること。電気メッキ穴の直径が制御するのが難しいので、位置決め穴を電気メッキしないでください。

7)最終的な製品における基板の実装穴として位置決め孔を使用し、製造中のドリル加工を低減できる。

8)加工中の表面絶縁抵抗、清浄度、はんだ付け性などをモニタするために、基板の廃棄物側にテスト回路パターンを配置することができる。

9)基板の大型化のため、ウェーブはんだ付け時に基板を中央位置に支持し、基板をサギングとはんだスパッタリングから防止し、基板表面を一貫してはんだ付けするのに役立つ。

10)レイアウト設計において針床の可試験性を考慮する。すべての回路ノードがテストされることができるように、フラット・パッド(リードなしで)はオンラインテストの間、ピンとより良い接続のために使われることができます。


3部品の位置決め及び配置


1)グリッドパターンの位置に従って行および列の部品を配置すると、すべての軸方向の部品は互いに平行でなければならないので、不必要な回転のために挿入するときに軸方向挿入機はPCBボードを回転させる必要がなく、移動が挿入器の速度を大きく減少させる。

2 )同様の要素をボード上で同じようにレイアウトする必要があります。例えば、すべての放射状コンデンサの負極をボードの右側に向かわせ、デュアルインラインパッケージのすべてのノッチマークを同じ方向に向かわせるようにする。これは挿入速度を高速化し、エラーを見つけることが容易になる。図3に示すように、Aボードはこの方法を採用しているので、Bボードの検索はより多くの時間を要する一方、逆キャパシタを容易に見つけることができる。実際には、会社はすべての回路基板のコンポーネントの向きを標準化することができる。いくつかのボードレイアウトは、必ずしもこれを許可することはできないが、それは努力する必要がある。

3)二重インラインパッケージ部品、コネクタ及び他の高ピン数成分の指向性をウェーブはんだ付けの方向に合わせ、部品ピン間のはんだブリッジを減らすことができる。

4)シルクスクリーン印刷を全面的に利用して、バーコード貼付用のフレームを描画したり、基板のウェーブ半田付けの方向を示す矢印を印刷したり、点線を用いて下面の部品の輪郭をたどったりする(板はスクリーン印刷する必要がある)。

5)部品挿入後の部品の参考と極性表示を絞り、目視挿入後も目視検査が有用であり、良好な保守作業だ。

6)基板と部品の間の距離は少なくとも1.5 mm(3 mm)でなければならず、回路基板をより容易に伝送し、はんだ付けすることができ、周辺部品への損傷は少なくなる。

7)基板表面上の部品間の距離が2 mm(発光ダイオードや高抵抗抵抗器等)を超える必要がある場合は、スペーサを下に追加する。スペーサーがなければ、これらの要素は輸送中に「押しつぶされる」であり、使用中に衝撃及び衝撃を受けやすい。

8 ) PCBの両側にコンポーネントを配置しないようにする。コンポーネントが底面に配置されなければならない場合、それらは半田マスクテープのマスキング及び剥離を許容するために物理的に近接していなければならない。

9)反りを減らし、ウェーブはんだ付け中に均一に熱を分散させるために、基板上に均一に部品を分配しようとする。


機械の挿入


1)ボード上のすべての部品のパッドは標準であり,業界標準の分離距離を使用すべきだ。

2)選択された部品は機械挿入に適している。お客様の工場内の機器の状態や仕様を念頭に置き、事前に部品の梱包形態を考えて、より良いマシンにマッチさせてください。奇形の部品のために、包装はより大きな問題でありえる。

3)可能であれば、軸要素の挿入コストが比較的低いので、半径要素の軸型をできるだけ少なくし、空間が非常に貴重であれば、径方向要素も好ましい。

4)基板上に軸要素が少ない場合には、すべて半径方向の形に変換し、その逆の挿入処理を完全に除去できる。

5)基板面を配置する場合は、ピンの曲げ方向と自動挿入機の部品によって得られる範囲とを電気的な間隔の観点から考慮すべきであり、同時にピンの曲げ方向がブリキブリッジにつながることがないようにする必要がある。


ワイヤー及びコネクタ


1)ワイヤやケーブルを直接PCBに接続しないでください。ワイヤが直接ボードにはんだ付けされなければならないならば、ワイヤーの端は板の端末にワイヤーで終えられなければならない。回路基板から出ているワイヤは、それらが他のコンポーネントに影響を及ぼすのを避けるために一緒に入れ子にされることができるように、ボードの確かな領域に集中されなければならない。

2)アセンブリプロセスのエラーを防ぐために異なる色のワイヤを使用する。各製品データラインの上位ビットは青で表され、ロービットは黄色等で表される。

3)コネクタは、より大きな機械的接続を提供するためにより大きなパッドを有する必要があり、高ピン数コネクタのリード線を容易に挿入するために面取りする必要がある。

4)組立ラインの延長に加えて、この追加の機械的接続は長期的な信頼性を低下させる。また、ディップフィールド置換がメンテナンスのために必要とされるときにはソケットが使用される。ディップの品質は、今日は長い方法が来ており、頻繁に置換を必要としない。

5)コネクタを設置する際のエラーを防止するため,基板の方向を識別するためのマークを刻まなければならない。コネクタはんだ接合は機械的な応力が集中する場所であるので、キーやスナップなどのいくつかのクランプツールを使用することを推奨します。


システム全体


1)プリント回路基板を設計する前に、レイアウトを可能とし、本論文で説明したdfm原理を実装するのに役立つ部品を選択すべきだ。

2)ワイヤピンやリベットなどの機械圧力を必要とする部分を低速設置に加えて避けることで、回路基板に損傷を与えることがあり、保守性も低い。

3 )ボード上で使用されるコンポーネントの種類を最小限にするために以下のメソッドを使用します。単一の抵抗器を行抵抗器に置き換えます。つのピンコネクタで6つのピン・コネクタを取り替えてください。いくつの構成要素の値が類似しているが、公差が異なるならば、両方の場所でより低い許容性で1を使用してください。ボード上の様々なヒートシンクを確保するために同じネジを使用してください。

4)現場で構成できる汎用ボードとして設計します。中国で使用されているボードをエクスポートモデルに変更するか、ジャンパを使用して別のモデルを変更するスイッチをインストールするなど。


一般要求事項


1)共形コーティングが回路基板に適用されるとき、コーティングを必要としない部分は、エンジニアリングデザインの間、図面にマークされるべきです。また、配線間の静電容量に対するコーティングの影響を考慮して検討しなければなりません。

2)貫通孔については、溶接効果を確保するために、ピンと開口の間隙は0.25 mm〜0.70 mmとします。より大きな孔サイズは機械挿入のために有益である一方、より小さい孔サイズは良い毛細管効果のために必要があります。

3)工業規格に従って前処理された成分を選定します。コンポーネントの準備は、生産プロセスの効率的な部分の一つであり、追加のステップを追加することに加えて(静電損傷とより長いリードタイムの対応するリスクで)。それはまた、エラーの機会を増加させます。

4)回路基板のはんだ付け面のリード長が1.5 mmを超えないように、購入された手挿入部品の大部分に仕様を設定し、部品準備やピントリミングの作業負担を軽減でき、ウエーブはんだ付け装置を通して基板をより良く研削できます。

5) 小さなマウントとラジエータをインストールするためにスナップを使用しないでください。これは非常に遅く、ツールが必要です。袖を使うように, プラスチッククイックリベット、両面テープ、または、機械接続のためにはんだ接合を使用するします。


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