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量産製造を見据えたプリント基板設計

課題

量産製造（実装最適化）を見据えた基板設計を行いたい。

電子機器開発には、仕様通りの動作であるかを評価する機能試作、使用環境や輸送・量産性を確認する量産試作、その後の製品作成　という様に複数回のプリント基板設計を行う事になります。
その際の課題として、以下の様な問題が発生することがあります。
①量産実装工場設備に対応した部品のPAD形状となっておらず、量産時の良品率（歩留り）の低下の一因となります。例えば、0603サイズ等の小型部品でマンハッタン現象（チップ部品が立ち上る現象）が発生してしまった、ランドと部品端子のサイズ比率により実装時半田ボールが発生して、他端子間でショートが発生してしまった、赤目（ランドに銅箔の露出部が残る現象）等の不具合が生じ易くなってしまった、等が具体的な事例になります。
②試作段階で製造終息部品（EOL）を選定してしまい、量産設計時に再度部品選定が必要となります。例えば、量産前改版で終息部品である事を考慮に入れていなかった為、再度改版を行う事となってしまった、等が具体的な事例になります。
③試作設計時には、実装工程を考慮したパターン設計となっておらず、削減可能な工程が考慮されない。例えば、片面実装可能な部品配置がコストを意識せずに設計を行ったため両面実装となってしまった、等が事例になります。
④試作で機能評価を行った後に量産に向けた改版を実施する為、設計回数が増え、製品化までの期間が長くなります。

当社のご提案

この問題を解決するため、当社グループはプリント基板設計、基板製造、部品実装を自社内で連携し対応しています。基板設計～部品実装をご用命頂く事で、量産製造（部品実装）を見据えた基板設計の課題を解決致します。

各課題に対応した解決策

① 実装部品のPAD形状を量産実装工場設備に対応した形状（図1）で試作基板設計を行う事で量産時の良品率（歩留り）を高くする事に寄与します。

 

図１　製造工程を考慮した1005チップ部品のPAD形状

 

②試作段階から製造終息部品（EOL）を考慮した代替部品提案が可能。これにより試作段階で量産時に使用する部品の評価も可能となります。代替部品の提案とともにパターン設計に反映させます。

 

③実装工程の低減を考慮した部品配置をCAD(CR-5000/CR-8000)のチェックツール(DRC)を用いて行う事で、良品率の向上に寄与します（図2）。なお、高速信号配線等　部品配置よりもパターン配置を優先すべき配線を見極め適切に対処します。

 


図２　挿入実装部品自動実装の為の部品配置禁止指定

④試作の段階で、機能評価と同時に量産製造(部品実装)に向けた改版を行うことで設計回数を減らすことで製品化までの期間を短縮させることができます。

結果

量産製造（実装最適化）を考慮した最適設計

試作時から量産を考慮した部品配置、製造工程とする事で、製品品質の向上、価格の低減、試作回数の低減や製品化までの期間短縮を実現することができます。

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