PCB プロトタイプ 製造 の 危険: 時間 と お金 を 浪費 する こと を 避ける ため に エンジニア が 確認 し なけれ ば なら ない 5 つ の 詳細

1. はじめに：プロトタイプの失敗の苦い経験はありませんか？

多くのエンジニアがPCB設計に1週間を費やし、プロトタイピング中に小さな見落とし（シルクスクリーンの方向をマークし忘れたり、部品の向きを間違えてはんだ付けしたり、間違った基板材料を選択して高温耐性が不足したりするなど）が原因でプロトタイプが失敗することがあります。PCBプロトタイピングのコストはわずかですが、繰り返しのやり直しはプロジェクトの進捗を著しく遅らせます。今日は、プロトタイピング前に確認すべき5つの詳細についてご紹介します。

2. プロトタイピング前に確認すべき5つの詳細

1. 詳細1：はんだ付けエラーを避けるために、シルクスクリーンは「明確で重ならない」ように

    

   シルクスクリーンははんだ付けのガイドとなります。ぼやけた、重なり合ったシルクスクリーンや、誤った極性表示（ダイオード、コンデンサなど）は、部品の向きを間違えてはんだ付けし、基板の直接的な故障を引き起こします。

    

   確認方法: 設計ソフトウェア（例：Altium）で「3Dビュー」を有効にして、シルクスクリーンがパッドを覆っていないか、他の部品と重なっていないかを確認します。極性のある部品の「±」または「PIN1」のマーキングに焦点を当て、明確であることを確認します。

2. 詳細2：基板材料は「アプリケーションシナリオに合致」させる—高価なものを盲目的に選ばない

    

   さまざまなシナリオには、さまざまなPCB材料が必要です。たとえば、FR-4は一般的な家電製品に適していますが、工業用の高温環境（温度>85℃）にはFR-4 high-Tg（Tg ≥170℃）が必要であり、高周波通信（例：5G）にはPTFE高周波材料が必要です。間違った材料を選択すると、使用中にPCBが変形したり、性能が低下したりします。

    

   選択のアドバイス: 一般的なプロジェクトにはFR-4（Tg 130-150℃）、工業用プロジェクトにはFR-4 high-Tg（Tg ≥170℃）、高周波プロジェクトにはPTFEまたはRogers材料を使用します。誤った納品を避けるために、プロトタイプ注文で材料モデルとパラメータを明確に記載してください。

3. 詳細3：基板の焼損を避けるために、銅の厚さは「電流要件を満たす」ように

    

   銅の厚さは、PCBの電流容量を決定します。銅が薄すぎると、高電流が流れたときに銅箔が過熱して焼損します。たとえば、1Aの電流には少なくとも1oz（35μm）の銅が必要であり、2Aには2oz（70μm）が必要です。多くの初心者は、電流の必要性を無視して、デフォルトで1ozの銅を選択します。

    

   計算方法: 公式「電流容量（A）= 銅の厚さ（oz）×トレース幅（mm）×0.8」を使用します。たとえば、幅2mmの1oz銅トレースの電流容量は約1.6Aです。電流が2Aを超える場合は、2oz銅に切り替えるか、トレースを太くしてください。

4. 詳細4：挿入の問題を避けるために、穴のサイズは「部品ピンに合わせる」ように

    

   小さすぎるスルーホールまたはピンホールは部品の挿入を妨げ、大きすぎる穴はコールドはんだ付けを引き起こします。たとえば、0.8mmのピンを持つ部品の場合、ピンホールの直径は約1.0mm、スルーホールの直径は約0.6mm（パッド直径1.2mm）にする必要があります。

    

   確認方法: 部品のデータシートを参照して、設計ソフトウェアでピンの直径を確認します。ピンホールはピンの直径より0.2〜0.3mm大きく、スルーホールは0.1〜0.2mm大きくします。0.3mm未満の穴は避けてください（メーカーが処理するのが難しく、ドリルが破損しやすくなります）。

5. 詳細5：「パネル化設計」は、容易な製造のために「プロセスエッジ」を確保する

    

   パネル化プロトタイピング（複数の小さなPCBを組み合わせる）のプロセスエッジを省略すると、機械はんだ付けができなくなり、手はんだ付けのみが可能になり、非効率でエラーが発生しやすくなります。

    

   設計要件: パネルの周囲に5〜10mmのプロセスエッジを確保します。機械的な位置合わせのために、エッジに位置決め穴（直径3mm、銅なし）を追加します。後で簡単に分離できるように、「Vカット」または「マウスバイトホール」でパネル内のPCBを接続します。

3. 結論：プロトタイピング前の「最終ステップ」—メーカーに確認する

プロトタイピング前に、Gerberファイルをメーカーに送信し、穴のサイズ、銅の厚さ、材料が処理能力を満たしているかどうかなど、設計上の問題がないかエンジニアに確認してもらいます。多くのメーカーは、無料のDFM（Design for Manufacturability）チェックを提供しており、これによりやり直しを効果的に回避できます。覚えておいてください：プロトタイピング前に10分間のチェックを行うことは、後で10日間のやり直しを行うよりも優れています。