ハードウェアエンジニアリングの世界

電子機器の量産開発を通じて学んだことを書くブログ

基板外形の設計 - 基板の位置決めを考えていますか?

今日は基板について話をします。

会社によると思いますが、機械設計者が製品の基板の形状を設計しています。

実際に、僕も基板の外形を設計していました。

もちろんただ設計するだけでなく、生産技術の面も踏まえて設計するということで、基板が複数あった場合は基板集成の設計も行います。

基板集成というのは複数の基板を1つの基板として作ってしまうものです。

個人で1つの基板を作る時はほとんど気にしませんが、量産となると、基板をフロー半田付けやリフロー半田付けといった方法で半田付けをするため、基板をジグに固定しても問題ないように捨て基板を設け、位置決め穴を作ったり、基板が反りにくいようにレイアウトするといったことを行います。

今回はこの集成基板の手前の、1つの基板に着目した話になります。

(集成基板についてはまたどこかのタイミングで。)

 

 基板の形状というと、回路を実現するために必要な面積を確保することが第一の目的と考えます。それは正しいです。これに関しては回路設計者と密に話をし、どうしたら実現できるか決めましょう。例えば基板の層を増やすことで実現できるのか、それとも基板を2階建てにしたら回路が実現できるのか・・・特に最初は回路設計者と話をしましょう。自分が知らないようなテクニックがいっぱい出てくると思います。構造的にどこまで小さくできるかというところも最近の設計で求められるポイントだと考えています。

 実現するにはチームプレーを大切にしましょう。

 

 基板の形状に続き、基板をどう固定するかというのが機械設計者の課題になるかと思います。基板によってはタクトスイッチや、可変抵抗などのUIとなる部品が実装されることが多くあります。また、金属筐体の場合は接触してショートすると問題なので、ショートしないように考える必要があります。

 結局普通の部品設計と同様に、基板も固定位置のばらつきを抑えるようにしなければならないのです。(もちろん十分なマージンが取られている構造であれば、割と適当でなんとかなってしまいます。)

 

例えば、タクトスイッチが実装された基板を想像してみてください。ネジ通し穴としてM3のネジを通すため、φ3.6の穴を基板に設けるとします。

これをすべての固定用の穴で行うとどうなるでしょうか?

・筐体の穴の位置とボタンの位置がずれている

・筐体とボタンが接触している

このような問題が発生する恐れがあります。

特にタクトスイッチの場合、剥き出しで使うことは少ないです。ボタン部品とタクトスイッチの位置関係が狂ってしまい、製品ごとに押した感触が変わるということもあります。

基板も結構悩ましいですね。

 

図面などの話をしましたが、少しプロセスは前に戻って次回は部品と部品の合わせ方について話をします。今回の基板の話も関係します!