電子製品の設計では、回路図の作成から PCBレイアウト 配線や配線作業においては、経験不足や知識不足により様々なエラーが発生し、作業の進捗を妨げたり、最悪の場合、回路基板が使用不能になったりする可能性があります。このような問題を防ぐには、この分野に関する理解を深め、よくあるミスを避けることが不可欠です。
この記事では、掘削作業中によくある問題について解説します。 PCB設計 同じミスを繰り返さないために、ドリル加工はスルーホール、ブラインドホール、埋め込みホールの3種類に分類できます。スルーホールには、メッキスルーホール（PTH）、非メッキスルーホール（NPTH）、ビアがあり、いずれも層間の電気的接続を確保するために役立ちます。種類に関わらず、穴あけが不十分だと重大な機能障害につながる可能性があるため、適切なドリル加工設計が不可欠です。
問題1: Altium Designでスロット穴が間違ったレイヤーに配置されている
- 問題の説明: スロット穴が見当たらないため、製品が使用できなくなりました。
- 原因分析設計者はパッケージ設計時にUSBコンポーネントのスロットを作成し忘れていました。基板設計時にこの問題に気づきましたが、パッケージは変更せず、代わりに穴あけ層にスロットを追加しました。このアプローチは理論的には問題ないように見えますが、製造工程ではドリル層を用いて穴あけを行うため、他の層のスロット穴が見落とされ、穴が空かず、製品が機能しない可能性があります。
- 落とし穴を避ける方法PCB設計ファイルの各レイヤーには特定の機能があります。ドリル穴とスロット穴は、設計にあるからといって製造可能であると想定するのではなく、ドリルレイヤーに配置する必要があります。
問題2：Altium設計における直径ゼロの穴
- 問題の説明: ビアが欠落しているため、回路がオープンになり、導電性が失われます。
- 原因分析: このケースでは、設計ファイルにはビアが欠落しており、製造性設計（DFM）チェックでフラグが付けられていました。Altiumでさらに調査したところ、ビアの直径が0に設定されており、設計ファイルには事実上ビアが存在しないことが判明しました。
- 原因となるこの問題は、設計者がビアを配置する際にエラーが発生し、直径がゼロのビアが配置されたために発生しました。DFMチェックでこの問題が検出されない場合、ビアの欠落が認識されず、電気的な断線や機能障害につながる可能性があります。
- 落とし穴を避ける方法回路図が完成したら、必ずDFMチェックを実施して製造性を確認してください。ビアの欠落は見つけにくい場合が多いですが、製造前にDFMチェックを実施することで、そのような問題を特定しやすくなります。
問題3: PADS設計でビア出力が見つからない
- 問題の説明: ビアがないと回路が開き、導電性が失われます。
- 原因分析PADSのDFMチェック中に、多数のビア欠落がフラグ付けされました。調査の結果、あるビアセットが誤って半導体ビアとして設計されていたため、PADSがこれらのビアを出力ファイルから省略していたことが判明しました。このケースでは、両面PCB設計では半導体ビアが許可されておらず、エンジニアがビアを半導体として誤って設定したことが原因でした。このミスにより、ドリル加工工程でビアが出力されず、ビア欠落が発生しました。
- 落とし穴を避ける方法: この種のエラーは、DFM解析なしでは検出が困難です。特に異なるビアタイプを持つ複雑な設計の場合は、設計完了後に必ず徹底的なDFMチェックを実施し、ビア出力に問題がないことを確認してください。
問題4: Allegro Gerberファイルのスロットが見つからない
- 問題の説明: HDMI コンポーネントのピン穴が欠落しているため、ピンを挿入できません。
- 原因分析: DFMチェック中に、スロット穴の欠落がフラグ付けされました。さらに調査したところ、ガーバーファイルにスロット穴レイヤーが含まれていないことが判明しました。この問題は、ドリルファイルは正しく出力されたものの、スロット穴レイヤーが省略されていたために発生し、HDMIコネクタなどのコンポーネントのスロットが欠落していました。この場合、コンポーネントのピンを挿入できず、スロットがグランドネットワーク用の場合、後でドリル加工するとグランドネットワークがオープンになる可能性があります。
- 落とし穴を避ける方法: このタイプのエラーは初心者によく見られ、スロット穴レイヤーの出力を忘れがちです。設計を製造に送る前に必ずDFMチェックを行い、スロット穴を含む必要なすべてのレイヤーがガーバーファイルに含まれていることを確認してください。
PCB設計における穴の重要性
PCB設計における穴は、配線、構造的サポート、そして部品配置に不可欠です。スルーホール、位置決め穴、そしてDIPパッケージなどの部品用の穴は、すべて適切に設計・配置する必要があります。穴の欠落や不適切な配置は、設計の失敗につながる可能性があります。適切な穴設計と徹底的なDFMチェックの実施は、コストのかかるエラーを回避し、最終製品が意図したとおりに動作することを保証するために不可欠なステップです。
