基板設計・アートワーク設計

プリント基板設計(アートワーク設計)の特徴

基板設計とは

基板設計は電子機器の主要部品となる、電子回路を構成しているプリント基板を設計することをさします。電子回路に利用する電子部品を実装する場所を決め、それぞれの電子部品を配線するためのアートワークを作成します。

基板を製作するには回路図を作り、それを元に基板設計をして、初めてプリント基板が製作されます。回路図はロジカルに作られたものなので、実際の物のサイズは関係なく図面を描くことができます。しかし、基板設計は回路図を元に回路が正しく動作するように電気的特性をクリアし、かつ製品に合わせた基板サイズに収める設計をする必要があります。

それぞれの位置関係を基板のサイズを考慮しながら、ありとあらゆる基板製作における制約をクリアすることに日々奮闘しています。

30年の基板設計実績、蓄積した経験でリスク回避

誤作動のないパターンを設計

一口に、基板設計と言っても、回路図を見てつなげていくだけでも、基板の形にはなってしまいます。しかし、単純な回路以外では、基板設計のノウハウがないと、基板を作ってしまった後、不具合が発覚してしまう場合が考えられます。これを未然に防ぐには、経験とスキルが最も重要です。

例えば、何十アンペアの電流が流れ何百ボルトの電圧がかかる回路の場合、パターン幅、パターン同士との間隔を考慮しないと、誤動作を起こしたり、電子部品が破壊されたりします。 また、DDRのように高速で信号を伝送する場合、様々な条件を考慮した上で、部品配置を含めた配線仕様でパターンを接続しなければなりません。 (インピーダンス整合のマッチングによるパターン幅、間隔、各信号のパターンの等長配線並びに、許容誤差、配線のクロストーク、基板の層構成など)

昨今、基板設計は自動化が進んでいますが、あらゆる問題に関しては、それを事前に読み取り、設計に反映する経験と技術が必要となっています。長い経験と蓄積したノウハウを元に対応します。

お客様からご提示していただく資料

回路図
部品表(回路図との1:1)
結線情報(NET:回路図との1:1)(当方でNET作成も可能です)
設計仕様
  位置指定部品等の情報
  配線、配置の禁止情報
  基板仕様(外形、層構成、材質、板厚等)
  部品位置data,半田maskdataの要、不要
  回路上のコメント

ZUKEN Design force 他、各種ソフトに対応

古いCADデータも復元可能

プリント基板設計用CAD世界市場シェア2位のZUKEN製CADを保有しており、数多くのお客様へご対応が可能です。30年以上の図研システム運用実績から、PWSなどの古いデータでも復元することができます。

ZUKEN Design Force
Board Designer
PWS
CADVANCEaⅢ-Design
CADVANCE
NEC DEMITAS NX(NEC)
Altium Altium Designer
メンター・グラフィックス・ジャパン PADS
Mentor Graphics Xpedition
ケイデンス Cadence Allegro
OrCad

EMIシミュレーションでリスクを最小限に

電源/信号の完全性(P/S インテグリティ)、これに電磁妨害を加えるEMIシミュレーションを実施することが可能です。

例えば、メモリーICを用いたコントロール基板、DDRメモリーを使って高速で信号を伝送するような基板は、部品配置だけでなく配線の接続方法次第では正常に動作しない事があります。また、製品が小型化するにあわせて電子部品も小型化されてきたことにより、電源を生成するスイッチングレギュレータなどが高い熱を発し、他の回路に影響を与えたり、その物自体がノイズの発生元になるリスクがあります。
部品メーカーから部品配置・配線の推奨図がありますが、製品の小型化により、実際には限られた基板スペース内ではその通りに設計できないことが多々あります。

そのためにもAW設計の段階で、SI解析(信号品質)、PI解析(電源品質)などを行えば、より品質の高い基板や、試作回数の削減に繋がりコストダウンのメリットが大きくなります。

製品搭載までの作業性を考慮した設計、社内の連携で工数削減

基板実装部門と綿密な連携で、実装工数削減によるコストメリットのあるお見積もりをご提案いたします。実装にかかる工数を減らすために部品の選定や配置など細かな部分の積み重ねによるコストカットを大切にいたします。

あわせて、製作した基板が製品に搭載されるまでをしっかりと想像し、ユーザーの作業性などにも配慮した取り扱いやすい部品配置を心がけています。

不具合を解消、弊社への相談事例

基板設計の長年の経験をもとに、他社で設計した基板の不具合を解析する事例もございます。不具合の原因が分からないといった場合でもご相談いただけましたらご協力させていただきます。

当社基板設計に切り替えたら動作が可能に

お客様:医療機器関連事業
コスト削減の為、回路設計以外を一貫生産できる外国企業へ発注。ところが、生産数の大部分で不具合が発生。原因追及の結果、基板設計に問題があると発覚したため、取引先であった当社へお話を頂きました。
問題の基板設計を解析したところ、電気的特性が得られない事が推測された為、その問題を解消すべく再設計し、お納めしたところ不具合が解消されました。

配線幅が、使用条件に耐えられなかった

お客様:電源保護事業
お客様既存の基板設計会社にて製作された基板で、発熱する不具合が発生。ある日ご担当者様から、この不具合の件でお話を頂きました。
基板設計図を確認したところ、配線幅が足りていない箇所を発見。このため発熱し、断線を引き起こしていたと推測。ご担当者様へご報告後、すぐさま再設計して不具合は改善しました。