先日、私の親友の一人で、5年以上ドレスメーカーとして働いているスージーが、ある顧客について私に不満をこぼした。その顧客は、いわゆるスージーの不注意のせいだと彼女を非難したのだ。その女性はデザイン画をスージーのところに持ち込み、それに基づいてドレスを作るよう求めた。ところが、出来上がったドレスは満足のいく仕上がりではなく、スージーは提示されたデザイン画を厳密に守ったと主張した。結局、スージーは、その顧客に悪い評判を広められたくなかったので、新しいドレスをもう一着作ることに同意し、この争いはようやく決着した。
スージーはよく、一般の顧客はデザインスケッチについてほとんど知らないため、デザインファイルと完成品との関連性をいつも無視してしまうのだと私に話します。
そのため現在スージーは、誤解を最小限に抑えるために、実際の作業に入る前にデザインスケッチの重要な詳細を顧客に説明することに多くの時間を費やしています。
ドレス作りと比べて、PCB（プリント基板）の製造はハイテクと密接に関係しているため、はるかに複雑です。さらに、高速化と小型化に対する需要の増加により、PCB製造は微細配線およびマイクロ製造へと向かっています。製造ライン全体を通して、PCBボードはPCB設計ファイルに基づいて作られます。この設計ファイルは、各回路がどこをどのように走るか、部品をどこに配置すべきか、対応する機能を実現するためにビアをどのように配置すべきかを指示することができます。
PCB設計者にとって、自分のアイデアが実際の製品へと成功裏に形になることほど、心を躍らせるものはありません。しかし、PCB設計者からPCB製造業者へとつなぐ道のりは、双方が重要かつ不可欠なポイントに注力しさえすれば、決して難しいものではありません。
PCB設計前に決定しておくべき要素
・PCBサイズ
PCBサイズは、電子工学（EE）の段階でPCB設計者によって決定される完成品のサイズによって決まります。PCBサイズには基板の長さと幅だけでなく、PCBの厚さも含まれます。
・PCB層数
PCBの層数は、PCB基板の複雑さを決定する重要な要素であり、それによってPCBの製造プロセスにも影響を及ぼします。
・PCB材料
PCB材料のグレードと特性は、PCBの性能とコストを決定し、それはまた電子製品に対する要求の反映でもあります。
・表面仕上げ
表面処理は、基板製造の複雑さと製品の環境への配慮の度合いを左右します。PCB設計段階において、設計者が表面処理について理解しておくことが最適です。もし表面処理について漠然とした印象しか持っていない、あるいはどの種類を選ぶべきか見当がつかない場合は、この記事必ず手を貸します。
・銅箔厚さ
電子製品においては、サイズと重量の重要性が高まり続けており、これは現代の人々の期待によるものです。銅はPCB基板全体の重量に大きく寄与しているため、PCB設計者は、動作に十分でありつつコスト削減も可能な、最適な銅箔厚（銅重量）を把握しておかなければなりません。
インプロセスPCB設計
PCBメーカーは、PCB設計ファイルを完全に踏襲することで、PCB設計者のアイデアのみに応えています。その結果、PCB設計者は、自分の考えをファイルという言語を通じて、細部に至るまで正確に表現することを学ぶ必要があります。PCB設計ファイルという観点では、回路設計、PCBレイアウト、およびガーバーデータの生成が大部分を占めます。
・回路設計
PCB設計者は回路設計ソフトウェアを使ってこの作業を進めることができ、各PCB設計者にはそれぞれお気に入りのPCBソフトウェアがあります。もしあなたが初心者であれば、十分に考え抜かれたPCBソフトウェア調査は必要不可欠です。代表的なPCB設計ソフトウェアには次のものがあります。
√Altium Designer
√PADS
√OrCAD
√イーグル
√KiCAD
高い効率性と性能を得るためには、適切なPCB設計ソフトウェアを選択できるよう、必然的に比較を行う必要があります。ひとたびお気に入りのPCB設計ソフトウェアが決まれば、そのソフトを使って、システム内で電気がどのように流れるか、そしてシステムがどのような機能を果たすのかを記述した回路図ファイルを生成することができます。
・PCB レイアウト &ガーバーファイル
同じPCB設計ソフトウェアは、PCBレイアウトやガーバーデータの設計にも使用できます。しかし、PCB設計ソフトウェアごとに機能が異なりますGerberファイルのさまざまな生成手順・回路設計は基板の機能面について多く語られるのに対し、PCBレイアウトやガーバーファイルの作成は、よりPCBの製造面に関するものである。PCBレイアウトとガーバーファイルは、PCBメーカーに所属するエンジニアにとっての直接的な参照資料である。
PCB レイアウトは、基板上のどこに部品を配置すべきか、部品間でどのような接続を実現すべきか、そしてすべての基板層がどのように分配され互いに接続されるかをエンジニアに示します。信号の伝送経路は Gerber ファイル上で明確に示されるべきであり、干渉は可能な限り低減しなければなりません。回路全体の EMC（電磁両立性）を高めるために、デジタルモジュールとアナログモジュールは合理的に配置する必要があります。
PCB製造
さあ、いよいよ本物のプリント基板の製造を正式に開始する時が来ました。各プロフェッショナルなPCBメーカーという名前の部門を含める必要がありますDFM（製造容易化設計）現在の技術と設備を用いて、PCB設計者のアイデアが実際に本物の製品へと具現化できるかどうかを見極めようとするものです。
DFMチェックが完了し、あらゆる不確定要素が双方によって確認され次第、機械は稼働を開始します。PCB設計者にとって、PCB製造の全工程、少なくとも主要なステップを理解しておくことは非常に重要であり、そうすることで自分たちの設計が実現不可能なものになることを防ぐことができます。
・撮影および印刷
PCB設計の図面は、設計ファイルに示された完全な形状と回路を取得するために、まず透明フィルムに印刷する必要があります。フィルムが完成したら、そのパターンを銅箔に印刷して、銅配線パターンのガイドラインを作成することができます。
・エッチング
銅のエッチングは、不要な銅を除去し、必要な銅を保持することを目的としています。エッチングを通じて、銅のパターンはPCB設計ファイルに記載された内容どおりに完全に形成することができます。
・ドリルによる
層間の接続は、ある程度、スルーホールを含むビアや穴によって決定される。ブラインドビアおよびベリードビア
・重ね着をする
PCBの層数に基づき、すべての層の準備が整ったら、プリプレグを用いてそれらを一体化する段階になります。すべての層が恒久的に結合されると、本物の多層PCB生まれた。
・ソルダーマスク
ソルダーマスクは、銅がはんだ付けされるのを防ぐうえで重要な役割を果たします。ソルダーマスクの色は、実際には私たちがPCB上でよく目にする色です。
・電気試験
どのようなPCB基板も、その機能が検査されないまま工場から出荷されることは決してありません。電気試験完成したPCBが、PCB設計の要件および機能を完全に満たしていることを人々に認識させるのに役立ちます。
世界で最も遠い距離とは、PCB設計者とPCBメーカーの物理的な距離ではなく、PCB設計者が素晴らしいアイデアを持っていても、それがPCBメーカーに正しく理解されないときのことです。
しかし、PCB設計者が設計ファイルを詳細に準備し、PCBメーカーに完全に理解される形で提示し、PCBメーカーもまたその設計に的確に応えようと努めるなら、その距離は決して長くはならないでしょう。
役立つリソース:
•PCBメーカーまたはPCB実装業者を評価する方法
•中国のEMSリソースを最大限に活用し、電子機器メーカーからコストと性能の最適なバランスを実現する
•中国からのフル機能PCB製造サービス
