基板設計とは？

この記事では、基板設計について紹介しています。

基板設計とは

基板設計はとは、電子機器や回路を構築するためのプリント基板（Printed Circuit Board、PCB）を設計します。基板の大きさや取り付ける電子部品の制約などを考慮しながらプリント基板は電子部品が配置されていて必要なピン同士が結線されています。結線された銅箔が信号や電力を伝達します。基板設計は、電子機器がうまく動いてくれるか？を担う不可欠なプロセスとなっています。

回路設計

以前は回路図を作成して基板設計もしていたという先輩方の話を聞くこともありますが、現在では回路設計と基板設計は別部署が行うことが当たり前の認識でいます。

設計の目的や要求事項を明確に定義します。どのような機能を持つ回路を実現するかを検討し、回路図を作成します。この段階で、電子部品の選定や回路の構造を決定します。

CADツールの使用

コンピュータ支援設計（CAD）ツールを使用してPCBの設計データを作成します。CADツールを利用することで、部品の配置やトレースの結線を視覚的に行うことができます。CADツールは、設計の効率化と正確性向上に貢献しています。

部品の配置

電子部品を基板上に配置します。部品の配置は、信号の経路、部品同士の距離、冷却や電源供給の考慮など、多くの要因に影響を与えます。適切な配置は、信号のクオリティや回路全体の性能に大きな影響を与えます。

パターンの結線

電子部品を配置が完了したら、回路図情報に従い必要な部品のピン同士を導線で結線します。動作速度が速い信号などをしながらの作業になります。低速の回路の場合は気を使わなくていいのですが高速信号の場合、適切な幅や間隔、配線の長さなどを考慮します。

検証とシミュレーション

高速信号の場合、シミュレーションツールを使用して回路の挙動や信号の特性を検証します。この段階で問題を特定し、必要に応じて設計の修正を行います。

プリント基板製造ファイルの生成

基板設計が完成したら、プリント基板の製造に必要なファイル（ODBファイルやガーバーファイルなど）を生成します。これらのファイルは、基板の実際の製造工程で使用されます。

まとめ

基板設計は、高度な技術と専門的な知識を要するプロセスですが、適切なツールと知識を駆使することで、効率的で信頼性の高いPCBを設計することが可能です。