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コラムニストのケリー・ダックは、非常に幅広い経験をしています。 PCB 設計者として、彼は NPI 会社、OEM、製造会社のデスクに座っており、現在は EMS プロバイダーです。 私たちは彼に、材料の選択プロセスとそれをどのように改善できるかについていくつかの考えを共有してもらいました。

ケリー氏はまた、過度に熱心な PCB 設計者が材料を過剰に指定することで物事を非常に複雑にし、基板が海外で量産されると混乱が生じることについても説明しています。 素材の選択を制限しすぎていませんか?

アンディ・ショーネシー：ケリーさん、素材選びはどのようなプロセスで行っていますか？ 手順を追って説明します。

ケリー・ダック：もちろん。 実際に、お客様向けに材料の選択プロセスを説明したガイドラインを作成しました。 前述したように、EMS 領域ではオーバースペックが蔓延しており、海外で製品を量に応じて拡大するという観点からは問題があります。 このガイドには、シンプルで実証済みの材料仕様を含むラミネート材料に関するセクションがあります。 「材質：積層ガラスエポキシ樹脂タイプ FR-4 シリーズまたは IPC-4101 に準拠した同等品、Tg が xxx 以上」と記載されています。 これは変更できる数値です。 たとえば、170°C、Td (剥離時間) 温度は 3XX°C を超えます。 これらはすべて、デザイナーが編集できる移動可能な数値です。

これは、高性能シグナルインテグリティの制約、インピーダンス制御、特殊な材料など、性能基準でさらに踏み込んでより具体的にする必要があると指示されていない限り、プリント基板のラミネート材料を指定する方法です。 しかしそれ以外の点では、FR-4 ラミネートはお客様の設計要件の 85 ～ 95% をカバーします。

ショーネシー:デザイナーは通常、この情報を見つけるためにどこにアクセスしますか? どのような文書やガイドラインを使用する必要がありますか?

頻繁：多くのデザイナーは、会社のドキュメント テンプレートを使用したり、先輩たちのところに行って、受け継がれてきた知識を通じて学んだりしています。 顧客の設計と製造図面を大量に調べたところ、顧客の材料仕様の例がたくさん見つかりました。 それらの多くは特定の IPC-4101 スラッシュ番号を呼び出しますが、通常は毎回同じスラッシュ番号です。 4101/26 または /21 です。

ショーネシー: IPCは、スラッシュシートはデザイナーが使用することを意図したものではなかったと述べた。 これらは主に、PCB サプライヤーの購買部門とマーケティング部門がバイヤーとコミュニケーションをとるための手段です。

頻繁：私もそれを理解していたので、その確認を聞いてうれしく思います。 これらはすべてミルスペック時代の MIL-S-13949 仕様に由来しており、そのほとんどは IPC 標準に置き換えられています。 しかし、お客様のデザインの中にはスラッシュ番号を使用してラミネートを指定しているものもありますが、それは単なる部族の知識によるものだと感じています。 ほとんどのデザインを見ると、特定の素材を必要としない基本的なものに見えます。 基板にはインピーダンス制御や性能基準がないため、一般的なガラスエポキシ積層板でも問題なく動作します。 その上に銅を印刷してエッチングし、回路を作成するだけで、電子が移動します。

通常、損失正接と誘電率について考え始める必要があるのは、ギガヘルツ範囲の超高速設計に入るときだけです。 課題は次のとおりです。どれだけ制限するかです。 地元の試作工場で PCB 設計を構築している場合、基板を好きなように構築してくれるので、誰もが太って幸せそうに見えます。 しかし、100 万枚のボードを構築したい場合は、ボードあたり 1,000 ドルを支払って利益を上げることはできないため、低コストの制約を導入する必要があります。 コストを削減するには、ボリュームに合わせてスケールします。 最大限のコスト削減を実現するために、これは常にオフショアで行われてきました。 しかし、設計者は、海外のサプライヤーが米国の試作会社が持つすべての材料や機能にアクセスできるわけではないことを認識する必要があります。 組成、性能特性、または商標登録されたソースによるラミネート材料の過剰な仕様は、ひどい、しかし回避可能な注文状況を生み出し、毎日見積もりが保留されます。 単純な事実は、これにより当社のオフショア PCB サプライヤーは、作業を進める前に材料の代替を要求し、承認を得る必要があるということです。

Design007 マガジン 2023 年 5 月号に掲載されたこの対談全文を読むには、ここをクリックしてください。