基板設計
基板設計（アートワーク設計）について
プリント基板設計（アートワーク設計）の特徴
基板設計30年
経験と実績が物語る
リスク回避能力
図研CADをはじめ
幅広いソフトに対応
難題、設計不良を見抜く
不具合解決事例
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メモリICのような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（ネットリスト、回路図との1:1）
- テキストデータであれば形式は問いません
- 当方でネットリストの作成も可能です
-
設計仕様書
- 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 等
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。
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 他、各種ソフトに対応
| ZUKEN | Design Force（CR-8000 DF） |
|---|---|
| Board Designer（CR-5000 BD） | |
| PWS（CR-5000 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 |
基板の改版にも対応
基板の改版をするのには様々な理由があります。
使用部品の変更、製造メーカーの生産中止（EOL）部品の変更、基板の小型化、保守基板のコスト低減、製品のバージョンアップに伴う設計変更など・・・
短期間で改版が必要な場合もあれば、中には十数年前に設計をした基板の改版が必要な場合もあります。
下記のようなお困りごとは
ご相談ください
CADデータが
古い
ガーバデータ
しかない
データがなく
基板の現物しかない
標準ガーバや拡張ガーバはもちろんですが、DXFデータや条件次第ではPDFデータ等、多様なデータを取り込んで基板の改版や復元に対応致します。また、設計データやガーバデータ（Gerber Data）などのデータがなく、現物基板しかない場合にも条件次第ではありますが基板の改版や復元にも対応致しますので是非ご相談ください。
他社様で作成したCADデータでも様々なバージョンで対応する事が出来ますので、バージョンやリビジョンなどについてはお問い合わせください。（ 例：BD rev9等 対応可能 ）
プリント基板設計（アートワーク設計）とは
基板設計（アートワーク設計）
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。
回路設計
スマホ、パソコン、テレビなど機器を動かすのに必要なのが電子回路。その電子回路を設計することを回路設計と言います。
回路設計は大きく「デジタル回路」と「アナログ回路」に分類されます。
・デジタル回路：0と1で構成される論理的なもので、オンとオフの2種類の信号を表したもの。
・アナログ回路：音、電波、光といった連続した信号を制御するもの。
デジタル回路設計は自動化が進んでいますが、アナログ回路は信号をどのように制御するかは設計者の経験と知識に頼る部分が大きいです。昨今の目覚ましい技術開発により、デジタル回路とアナログ回路が混在した電子回路も広まっています。
プリント基板とは
プリント基板とは今や私たちの生活に欠かせなくなっている電子機器の司令塔の役割を担う電子コンポーネントです。プリント基板は基板の状態により2種類の名称があり、電子部品の実装前の基板をPWB（Printed Wired Board）、電子部品の実装後の基板をPCB（Printed Circuit Board）と言います。
私たちがよく目にする一般的な基板はリジット基板と言われるもので、主に緑色の固い基板（Rigid＝固い）の事を言います。リジット基板の中でも基板のもとになる材料が異なる事によりプリント基板に求める性能や特性が大きく変わります。
その他にもフレキシブル基板と呼ばれるFPC（Flexible Printed Circuits）はリジット基板と反対に薄くて柔らかい基板の事を言い、ケーブルの代わりに基板間の接続をしたり、特性を活かした部品実装用の基板として使用されます。
■リジット基板
| 種類 | 材料 | 使用される製品 | 特徴 | メリット | デメリット | コメント |
|---|---|---|---|---|---|---|
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紙フェノール 基板（FR-1） |
紙にフェノール樹脂を含浸させたもの |
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主に片面基板で古くから使用されていた |
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プレス機の金型が必要になるため量産向けである（少量でも対応可能） |
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ガラスエポキシ 基板（FR-4） |
ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたもの |
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現在のプリント基板の主流 |
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試作基板から少量、量産基板全てに◎ |
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金属基板 （アルミ基板） |
アルミニウムや鉄、銅などの基材の上に絶縁層を形成したもの |
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基板の片面がアルミ板などの金属 |
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放熱性に優れている分、部品実装時に熱不足になりやすいため注意が必要 |
| セラミック基板 | アルミナ（酸化アルミニウム）などの高熱伝導性材料を主成分とし、耐火性の金属でパターンを形成し積層し焼成したもの |
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誘電率が安定している |
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衝撃に弱いため、部品実装時にも取り扱いに注意が必要 |
| テフロン基板 | フッ素樹脂（テフロン、PTFE）を絶縁層としたもの |
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高周波特性に優れている |
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- |
■フレキシブル基板
| 種類 | 材料 | 使用される製品 | 特徴 | メリット | デメリット | コメント |
|---|---|---|---|---|---|---|
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フレキシブル 基板（FPC） |
ポリイミド樹脂やポリエステル樹脂などのベースフィルムに銅箔を貼り合わせたもの |
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柔らかくて曲げて使用出来るため蝶番の箇所に使用される |
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プレス機の金型が必要になるため量産向け（少量でも対応可能） 実装時には特殊な治具が必要 |
類似しているFPC/FFCの違い
FPC・・・薄型の基板 実装可能
FFC・・・薄型のフラットなケーブル 実装不可能
■リジット基板＋フレキシブル基板
| 種類 | 材料 | 使用される製品 | 特徴 | メリット | デメリット |
|---|---|---|---|---|---|
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リジット フレキシブル 基板 |
フレキシブル基板にリジット基板を重ねたもの |
| リジット基板とフレキシブル基板が一体化になっている |
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プリント基板の種類や役割
電化製品や車、パソコンなどあらゆる電子機器には必ずプリント基板が搭載されています。プリント基板には様々な種類や役割があり、一つの製品の中に何種類ものプリント基板を組み込み機能を果たしたり、製品どうしを繋げる役割の基板もあります。
下記はあくまで一例ですが、私たちの身近な製品の中での簡易的な基板の種類と役割です。機能や性能を果たすためにはまず土台となる基板設計が重要です。
- ■メモリ基板
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パソコンに搭載される、容量や機能などを拡張するための基板
DDR、DDR2、DDR3、DDR4とメモリーの規格の数字が大きくなるほど転送速度が速くなる - ■電源基板
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家庭用電源から電化製品を使用出来るように電源を変換するなど、交流電源（AC）から直流電源（DC）への電流の変換をしたり、入力電圧（DC）から出力電圧（DC）を変換するための基板
例：AC/DCコンバータ・・・家庭用コンセントからACアダプタで変換
DC/DCコンバータ・・・ハイブリッド車の高電圧バッテリーからライト等に供給するための変換 等 - ■制御基板（CPU基板）
-
CPUを搭載し、あらゆるものを制御して、動作をしたり止めるなどコントロールする基板
例：モーターを稼働させる、速度を変えたりキープする、逆転させる 等 - ■I/F（インターフェース）基板
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別の規格の物どうしを繋げたり中継する役割などの基板で、一つの基板に収まりきらない時に経由させて機能を果たす
例：パソコンと接続するUSB 等
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