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Elementary technics for quality control of PWB

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Elementary technics for quality control of PWB

  1. 1. x っz プリント配線板の作り方と 歩留まりのいい設計について
  2. 2. x っz このスライドは • この記事は キーボード #2 Advent Calendar 2020 の、 17日目の記事です。 • 前の記事は、ackylaさんの”作ったキーボードの話”でした。 • 次の記事は、t2kobさんの”作成中の右手用キーボードと物理 Raise機能について何か書きたい気持ち。”です。
  3. 3. x っz 目次 • スライドの目的 • 用語 • プリント配線板の製造プロセス • 製造プロセスに影響する設計 • まとめ • 参考文献
  4. 4. x っz • 実際に勝てるかはわからん スライドの目的 • プリント配線板の作り方を念頭に,歩留まりの良い配線板設計を 心がけることで, • でも設計とか配線とかデータの出し方とかの,基礎の基礎みたいな 話題には • スライドのくせに文字が多い
  5. 5. x っz Q. そもそも歩留まりは製造側の責任では? A. • 基本的に,製造側はデータ提出時に文句を言わないのであれば そのとおり作って収める責任があるはず. • ただし,数量が不足すれば困るのはこちらである. • 責任が0:10でも車に轢かれれば痛い 足りなくなったものがどこかから出てくるわけではない. 数量,スケジュールがシビアな品物を設計するときには気をつけたい • そうでない品物,例えば最小発注数を発注するけどそのうち一枚が 動けば良いとかいった配線板であれば気にしなくてもよいだろう
  6. 6. x っz 用語 対象 本スライド JISC5603 備考 プリント配線が形成された板 PWB プリント配線板 (printed wiring board) プリント板 部品が乗っていない生の板. “プリント基板”はJISに定められていな い謎の単語である プリント配線と搭載部品から なる回路が形成された板 PCB プリント回路板 (printed circuit board) PWBに部品をはんだ付けしたもの. PCBAするとこれが送られてくる. 壁面をメッキされ,基板の各 導体層を導通させた穴 PTH めっきスルーホール plated through-hole JISB0163-1等,スルーホールをただの 貫通穴とする業界もあるため区別する 壁面がメッキされない穴 NPTH プレインホール non-plated through hole プレインホールは死語(偏見) はんだめっき仕上げ HASL はんだレベリング Hot Air Solder Levelling 金めっき仕上げ ENIG - Electroless Nickel Immersion Gold • よく揉める単語に関し本スライドでの表記を下記のように定める • 参考:JISC5603-1993 「プリント回路用語」
  7. 7. x っz プリント配線板の製造プロセス カッティング PTH用穴あけ PTH用銅めっき エッチングレジスト 形成 エッチング ソルダレジスト塗布 マーキング印刷 HASL or ENIG NPTH・ルータ加工 テスト エッチングレジスト 露光→現像 ソルダレジスト 露光→現像 エッチングレジスト 剥離 start GOAL 詳しいことはググって……
  8. 8. x っz • メーカによっては工程を示してくれたりする
  9. 9. x っz 製造プロセスに影響する設計 • 90度の隅をつくらない(十字配線,Tの字配線しない) • 配線の幅を太くする,配線と配線の間を広く取る • 銅箔に尖った部分,小さい部分を作らない • PTHのランドを広く取る • PTHの穴サイズを大きくしすぎない • 銅箔の面積を表裏で揃える(@HASL,PCBA) • 小さな銅箔の露出を作らない(@HASL) • 以降,各項目についてかんたんに説明する. 下記に気をつけることをすすめる.
  10. 10. x っz 90度の隅をつくらない • パターンは,表層銅箔を薬液でエッチングして形成する. • 銅箔に鋭角の抜きがあるとそこに薬液が滞留しやすく, 所望の形状より多く削れてしまう(オーバーエッチング) • ただの90°配線ならまだしも,2方向から削れる十字配線は 断線の可能性が格段に高まる. 互い違いは 少しマシ ここに溜まる こうしたい
  11. 11. x っz 配線の幅を太くする,配線と配線の間を広く取る 銅箔に尖った部分,小さい部分を作らない • エッチングミスは常に起こりうるので,どうでもいいところは 最初から余裕を持って設計するのが板 • 回路に関係ないし消えてもいいでしょ,と思っていても, エッチング後の自動外観検査(AVIとか呼ぶ)で元データからの 乖離が大きいと判断されると自動でゴミ箱行きだったりする
  12. 12. x っz PTHのランドを広く取る PTHの穴サイズを大きくしすぎない • エッチングの前後で,PTHはエッチングレジストにて 保護されている. • エッチングレジストは,PTHのランドを足場に, PTHの穴の上にテントを張ったような状態になるが, • ランドが狭いとエッチングレジストが剥がれる • 穴が大きいとエッチングレジストのテントが破れる 等で決壊し,穴内にエッチング液が侵入してビアが破断する. • 逆に, ことで回避できる. • ビアはぎりぎり導通していてPWBメーカの検査を突破, 客先での温度負荷で断線,とかが最悪のパターン
  13. 13. x っz 銅箔の面積を表裏で揃える(@HASL,PCBA) • 当たり前だが,銅箔と樹脂部分の熱膨張係数はぜんぜん違う • 加熱する工程があるとその違いが顕著に現れ,配線板が反り, 組み上がらない,部品がクラックする等の被害に合うことに. • 特に大きな熱のかかる工程であるHASL,リフローを通る場合 に気をつけたい • HASLは,加熱され溶融したはんだのプールにPWBをくぐらせた 後,熱風でPWB表面に残ったはんだを吹き飛ばして完成.
  14. 14. x っz 小さな銅箔の露出を作らない(@HASL) • はんだは銅と良く馴染むが,言い換えれば銅をよく溶解する. (銅食われ) • HASLは,前ページのTipsでも述べたとおり,ハンダの中に PWBを浸漬する方法である.この最中,小さいパッドは はんだ槽の中に溶けてなくなることがある.
  15. 15. x っz おわりに • 本スライドでは配線板の歩留まり向上について各論した. すべてを語りきれたわけではないが,少しでも 各位の設計生活に役立てば幸いである. • 本スライドで参考にしたカラー・スキーム • Mito LASER • 本スライドの作成に用いられたキーボード • Keeb:KBD67V2 MKII -w/ 〈ELI”MICROADAPTOR”〉,
  16. 16. x っz 参考図書 • JIS C5603 ……いい加減そろそろ改定してほしい • JIS B0163-1 • 日本電子回路工業会 小林正 ぷりんとばんじゅくⅠ 2版第1刷 ……超頼りになる,入手機会が限られるのが残念 • ピーバンドットコム webサイト https://www.p-ban.com/ ……国内PWB試作大手.ここのノウハウ集に載っているか どうかで勤務先の社内ノウハウか一般知識かを判断した. 大体全部書いてあるので一通り目を通したほうが良い
  17. 17. x っz
  18. 18. x っz このスライドを書いた人 • ふゆえのき twitter:@fuyu_enoki • 昨年からこんなのとかこんなのとかを作っている • 副業として.電機メーカの基板購買部門で基板の評価とかをしている →ので今日はこういう話をすることにした. 本業は星輝子さんのプロデュースです.一票ください!

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