基板レイアウト設計受託

 

WTIの基板レイアウト設計の特長

当社は、設計専門会社として回路設計から構造設計までワンストップで製品の開発設計を行っております。WTIの基板のレイアウト設計では、この利点を活かし社内技術部門（デジタル、アナログ、高周波、電源、熱/応力、筐体）とも連携し、電気的な視点、構造的な視点を考慮した設計を行えることが特長です。

また、大学や研究機関向けにベアチップを用いたCOB(Chip on Board)の基板設計、BGAパッケージ設計などの特殊基板の少量試作サービスも行っております。

• 回路的視点、構造的視点に基づく小型、高密度実装の基板設計
• 熱解析、応力解析と連携した基板設計
• アナログ／デジタル回路、高周波・無線回路、電源回路、高速信号回路の基板設計
• お客様のご要求に応じ、SI(Signal Integrity)/PI(Power Integrity)/EMIの電気解析を反映した基板設計が可能
• 紙ベースの回路図は回路図CADにて再トレースも可能
• 通常のリジット基板以外にフレキシブル基板、アルミ基板などの特殊基板の設計/試作対応が可能
• 試作（基板製作、部品実装）は弊社が協力会社と連携し、短納期にて対応
  （お客様は基板仕様の調整や実装指示などの手間が省けます。）

設計CAD

回路図CAD	OrCADCaputre（Cadence）
	CR8000 Design Gateway（図研）
基板設計CAD	CR8000 Design Force（図研）
	CR5000 Board Designer（図研）

 

案件事例のご紹介

基板名	概要	特徴	部品点数 基板仕様
ウェアラブル 端末用基板	製品の小型を追求した基板 回路⇔基板⇔筐体の協調設計にて製品の小型化を実現（基板サイズ31x34mm）	小型化、高密度 アンテナ 社内技術連携	約120点 4層ビルド
LANユニット 基板	BGAが約35点の大規模回路基板 大規模回路、高密度、高速信号を貫通基板で設計、高速信号はSI解析を実施	大規模回路 高密度、高速信号 電気解析	約2180点 12層貫通
制御装置基板	電源やモーター駆動回路の大電流系、アナログマイコン/FPGAの制御系を一体にした基板 ワークサイズレベル(600x500mm)の大型基板	大規模回路 大電流、大型基板 社内技術連携	約4090点 6層貫通
GNSS通信 基板	GNSS/LTE/WLANの各通信モジュール、マイコン、各I/F(Ether、CAN、USB)を搭載した基板 高密度、且つ、アンテナとの干渉を考慮した設計	アンテナ、高密度 高速信号	約400点 6層貫通
センサ/無線 通信端末	センサ、マイコン、無線モジュールを搭載した基板 筐体設計と連携(各センサ位置、アンテナ干渉)	小型化、アンテナ 社内技術連携	約210点 4層貫通
据え置き型 無線通信基板	LTE,Bluetooth各通信モジュールを搭載した基板 回路/構造設計がお客様で構造部品と各通信モジュールの干渉を考慮した設計	小型化、高密度 アンテナ	約1300点 6層貫通
高周波基板	ドライバーアンプ、ファイナルアンプ、検波回路、フィルダを搭載した基板 高周波設計者の電磁界解析と連携	高周波 社内技術連携	約250点 2層貫通
電源基板	AC/DC電源で出力電力700W級の電源基板 電源設計者と連携した設計	高電圧、大電流 社内技術連携	約370点 4層貫通
GPSモジュール基板	マイコン、電源回路、GPS、アンテナを搭載し、片面実装、片面配線不可の基板 高密度でアンテナとの干渉を考慮した設計	小型化、高密度 アンテナ 社内技術連携	約80点 4層ビルド
Zigbee モジュール基板	ZigbeeIC周辺回路、アンテナを搭載した基板 サイズ27x15mmで端面スルー構造の基板 モジュール搭載する基板も合わせて設計	小型化、アンテナ高密度、特殊基板社内技術連携	約40点 2層貫通
リモコン用 基板	近距離無線IC、SWなどを搭載した基板 リジット基板、フレキ基板の2枚構成	小型化、アンテナ 高密度、特殊基板	約80点 4層ビルド
操作装置基板	LCD、SW、マイコン、AC/DC電源などを　搭載した基板 基板2枚構成で基板間部品干渉を考慮した設計	基板間干渉	約320点 4層貫通
通信機器基板	LTE、BLE、マイコン、SIMカード、各種IF回路を搭載した基板 部品概略配置検討にて製品サイズを算出	小型化、高密度 アンテナ、熱	約1050点 6層貫通
Ethernet基板	マイコン、DDR3、eMMC、電源回路を搭載した基板 マイコン/DDR3間SI解析、PI解析(AC/DC解析)、プレーン共振解析、熱解析を反映した設計	高速信号、 電気解析、熱 社内技術連携	約530点 8層貫通
インバータ用 基板	IPM、電源/アナログ回路、リレーなどを搭載した基板 沿面距離、電流(配線幅)を考慮した設計	高電圧、大電流	約580点 8層貫通
BGAモジュール基板	マイコン、DDR、電源回路を搭載したモジュール基板 端子がBGA構造で小型で超微細配線で設計	小型化、高密度 高速信号 特殊基板	約30点 10層ビルド
半導体PKG 評価用基板	半導体PKGの実装信頼性用のDaisy-chain基板 Daisy-chain接続仕様検討や応力解析と連携	仕様検討 社内技術連携	約30点 2層貫通
LEDフレキ基板	LED、駆動回路を搭載した基板 フレキ基板で配線断線を考慮した設計	特殊基板	約3030点 2層フレキ
アンテナ モジュール基板	パターンアンテナのみの端面スルー基板 基板厚が3.2mmt、5.0mmtの厚基板	アンテナ 特殊基板	搭載部品なし 2層貫通
EOL対応基板_事例1	現行基板をできるだけ維持した基板 ガーバーデータをCAD化し、生産中止部品(EOL)部分のみ変更	維持設計	約480点 2層貫通
EOL対応基板_事例2	生産中止部品(EOL)対応を合わせて、基板を小型化	小型化、低コスト	約280点 2層貫通

 

熱解析、熱応力解析を反映した設計事例

①　熱解析を反映した設計事例

～熱解析の活用で、熱対策と基板制約を最適化～

近年の電子部品の小型化や高機能化に伴い、電子部品単体だけではなく、実装基板を含めた、熱設計が重要となっています。
熱解析（シミュレーション）を活用することで、熱対策を反映した基板設計が可能です。

【部品の発熱イメージ】
実装基板上の発熱部品（電源IC）を想定した熱シミュレーション結果

温度分布	熱流束分布（熱の流れ）

 

via数：0本

via数：4本

via数：16本

大半は実装基板へ熱が伝わるため、実装基板での対策が効果的
パッケージ下のサーマルビアは、熱対策に効果大

部品下のvia 数のPKG 表面温度分布

 

部品下にviaを設けることで対策が可能ですが、部品形状や消費電力により、効果が変わります。 実装基板の設計制約（実装密度など）とトレードオフの関係があるため、熱解析を活用することで、最適な設計が可能です。また、周辺部品への熱温度分布の確認も可能です。

 

②　熱応力解析を反映した設計事例

～3Dモデルの非線形有限要素法シミュレーションを用いた
ランド径の最適化設計により、長寿命化のボトルネックを解消～

電子機器の小型化に伴い、BGAなど小型部品の採用機会が増え、実装信頼性の重要度が増してきております。
特にBGAでは温度サイクルなどの熱衝撃に対して、部品側のランド形状や実装基板側のランド形状のバランスが悪いと、実装信頼性が低下します。（熱衝撃で半田ボール部にクラックが発生します）
基板設計時に応力シミュレーションを活用することで、実装信頼性を考慮した基板設計（ランド設計）を行います。

実装基板上のICパッケージ(BGA)を想定した構造シミュレーション結果

 

ベアチップを用いた基板設計/試作サービス

• 大学や研究機関向けにベアチップを用いたCOB(Chip on Board)の基板設計、BGAパッケージ設計や少量試作サービスを行っております。
• ご要求仕様を満足するよう、ベアチップのパッド配置のご提案や試作協力会社と連携し、ワイヤリング/基板設計、及び、試作製造を行います。
• チップ研磨、チップ積層、ポッティング、COB/SMT部品混在の試作が可能です。
• 簡単な接続仕様やポンチ絵からの回路設計/回路図作成も実施します。

【3段積層】
【異なるチップサイズの積層】

 

【チップオーバーハング実装】	【BGAパッケージ設計】

 

【関連リンク】

• 電気設計受託サービス
• 機構設計（防水設計・小型化設計・改良設計）
• 高周波(RF)・無線　設計受託
• 電源（パワエレ）・ワイヤレス給電（WPT）
• 解析（シミュレーション）
• EOL対応（生産中止・ディスコン）
• WTIブログ（基板設計関連）
• 基板アートワークの紹介（YouTube動画）