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2016.01.06

PCI Express基板がショートしていた原因

昨年のブログで、作った基板の内層がショートしていたりオープンになっていたという話を書きました。

Np1080a_2

  • ガーバのミスか、内層が全然つながっていない
  • なのに、電源入力5VとGNDとか、ありえない箇所がつながっている

という謎の現象でしたが、ようやくこの原因がわかりました。

私はProtel99SEを未だに愛用しているのですが、内層がつながっていないのはこのCADでの面付けのやりかたに問題がありました。

複数の基板を面付けしたときに、内層はメインとなる基板でのネット名でつながるので、つまり、メインとなる基板がAGNDという名前のネットをGNDプレーンに割り当てていて、サブ基板がGNDという名前のネットをGNDプレーンに割り付けていても、コピー&(スペシャル)ペーストしたときに内層への接続が解除されてしまうためです。

つまり、Protel99SEでのコピー&(スペシャル)ペーストは、コピーされた対象のデザインルールが適用されてしまうということでした。

電源がショートしているという件は、

Np1080a1


このようにショートしているのですが、これは長穴の作り方に問題がありました。

L1層とL2(GND)層のガーバを見てみると

Np1080a2

電源ジャックのVCCの部分はGNDの穴の周りに●の絶縁部分があるので、これだけならショートはしていないはずなのですが、●のサイズを越えて長穴をあけているため、長穴の淵の部分にスルーホールメッキがされて、L2、L3層とショートしてしまったようです。

では、今までの基板では大丈夫だったのかという問題になります。

下の図は別の基板のDCジャックの長穴の部分のGND内層です。3つのドリル穴があるのですが、真ん中のところしか内層がマスクされていません。

Np1080a3

これだとショートしてしまうはずですが、過去に作った基板ではショートしていませんでした。

なぜかというと、P板.comの工場の人がデザイン・ルール・チェックで問題を見つけてくれて、修正をしてくれたからだそうです。ガーバ通りに作るとショートしてしまっていたそうです。

この基板は長穴の端の部分と真ん中の3か所に穴をあけたので、製造の人が気付いてくれたのかもしれません。失敗した基板のほうは真ん中だけにしか穴をあけていなかかったので、その微妙な差が明暗を分けたのでしょう。

さらに言えば、Protel99SEでは穴のあるPADを作る場合には、MultiLayerにしないといろいろな問題が生じます。これらの問題の起きた原因は、穴をあけるためのPADの存在するレイヤーがTopLayerになっていたからです。

様々な理由で基板に穴をあけたい場合、下の図のようなMultiLayerのPADにしておけば、内層には自動的にマスクが付くので問題はありません。

Np1080a4_2


しかし、下の図のようなTopLayerの穴ありPADを作ると、内層のマスクが作られないのでショートします。

Np1080a5_2

つまりまとめると、

  • Protel99SEで、コピー&(スペシャル)ペーストを使って面付けすると、内層が切れることがある
  • 長穴をあける場合は、内層は自分でマスクする。マスクされているかどうかを必ずガーバで確認する
  • TopLayerあるいはBottomLayerの穴ありPADは、Protel99SEが自動で内層マスクを作ってくれないので、内層がショートする。

ということです。

この記事が、私と同じくProtel99SEを一生使い続けるつもりの人の何かの役に立てば幸いです。

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