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Altium Designer - 回路・基板設計ソフトウェア

簡単、効果的、最新： Altium Designerは、世界中の設計者に支持されている回路・基板設計ソフトウェアです。 Altium DesignerがどのようにPCB設計業界に革命をもたらし、設計者がアイデアから実際の製品を作り上げているか、リソースで詳細をご覧ください。

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SAPによるウルトラHDI PCB製造 超高精細HDI PCB製造における半加工プロセス（SAP）の探求 1 min Blog PCB設計者 電気技術者 購買・調達マネージャー +1 PCB設計者 PCB設計者 電気技術者 電気技術者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 製造技術者 製造技術者 PCB技術が進化し続ける中で、超高密度インターコネクト(UHDI) PCB製造のような新しい製造技術が信じられないほどの可能性を解き放っています。最も変革的な進歩の中には、従来の減算エッチングでは達成できなかったより細かいトレースとスペースを実現する、半加算プロセス(SAP)と修正半加算プロセス(mSAP)があります。これらの革新は、PCB設計の限界を押し広げ、前例のない精度で複雑な回路を製造することを可能にしています。 PCB製造の文脈では、半加算プロセス(SAP)は、従来の減算方法からの脱却を提供し、減算エッチングで可能だった2ミルの閾値をはるかに下回る、これまで達成できなかったトレースとスペースを可能にします。SAPプロセスは、銅のような導電性材料を追加して回路を形成することを可能にし、それをエッチングで取り除くのではなく。この技術は、先進的な材料と組み合わせることで、高性能で小型化されたデバイスを含む次世代の電子機器をサポートする超微細な特徴サイズの扉を開きます。 PCB製造における半加算プロセスの主な利点 極端なミニチュア化 SAPおよびmSAP技術で最もエキサイティングな機会の一つは、PCBフットプリントを大幅に削減できる能力です。トレースとスペースの寸法がサブミクロンレベルに縮小することで、設計者は全体的な電子システムのサイズを劇的に小さくするか、または解放されたスペースを利用して、より大きなバッテリーや強化された機能性などの追加コンポーネントを統合することができます。これは、スマートフォン、ウェアラブル、IoTデバイスなど、スペースがプレミアムなデバイスにとって特に重要です。 簡素化されたレイヤリングと向上したルーティング効率 これらのプロセスのもう一つの重要な利点は、PCB設計で必要なレイヤー数を削減できる可能性です。タイトピッチのボールグリッドアレイ（BGAs）を持つコンポーネントや標準的な設計であっても、より少ないレイヤーで複雑な信号をルーティングできる能力は、コストと複雑さの両方を削減できます。レイヤーが少ないということは、マイクロビアとラミネーションサイクルも少なくなり、製造時間が短縮され、全体的な収率が向上します。機能性を維持または向上させながらレイヤー構造を簡素化できる能力は、信頼性と性能の両方の観点から大きな勝利です。 改善された信号整合性と精度 ミニチュア化とレイヤー削減は具体的な利点ですが、SAPプロセスは電気性能を大幅に向上させることもできます。最も重要な改善点の一つは、信号の整合性です。半加算プロセスは、より広範な減算エッチングプロセスではなく、正確なイメージング技術に依存しているため、トレースの幅と間隔をより細かく制御できます。これにより、インピーダンスの制御がより厳密になり、信号の劣化が減少し、これらの技術を高速デジタルおよびRFアプリケーションに理想的にします。 半加算エッチング対減算エッチング：簡単な概要 従来の減算エッチングプロセスは、銅被覆されたラミネートから始まり、不要な銅をエッチングして回路パターンを形成します。このプロセスは効果的ですが、銅の厚さと使用されるエッチング方法のため、細かいトレースとスペースを達成することには限界があります。 対照的に、半加算プロセスは、非常に薄い銅層または純粋な加算方法の場合は銅が全くない状態から始まります。銅は選択的に追加され、望ましいパターンを作成し、薄いシード層のみが除去される必要があります。この精度により、製造業者のイメージング能力にもよりますが、トレースは25マイクロン（またはそれ以下）という非常に細かい特徴を実現できます。 改良半加算プロセス（mSAP） 変更された半加算プロセス（mSAP）は、SAPの拡張であり、スマートフォンのような消費者向け電子機器の大量生産によく使用されます。主な違いは、開始する銅層にあります。mSAPはやや厚い箔から始まり、その結果、やや精密でないトレースプロファイルになります。mSAPは優れた特徴サイズを可能にしますが、トレース/スペースの範囲は通常30ミクロンで、開始する銅が厚いためトレースはより台形の形状をしています。 これらの違いにもかかわらず、mSAPは従来の減算法よりもはるかに細かい特徴を実現し、標準的なPCBと高度な基板レベルの製造技術の間の橋渡しと見なされています。このアプローチは、コストに敏感な大量アプリケーションで重要です。 基板のようなPCB（SLP）と超HDIの未来 この分野で頻繁に使用される用語は「基板のようなPCB」（SLP）で、これは加算または半加算プロセスで構築された回路基板を指します。SLPは、半導体基板の精度に近づく細かい特徴を可能にしますが、はるかに大きなPCBパネル上です。これは、伝統的なPCB製造のコストとスケーラビリティの利点を犠牲にすることなく、ミニチュア化が求められるアプリケーションにとって特に有利です。 典型的なSAPおよびmSAPプロセスフロー SAPとmSAPの両方について、プロセスフローは類似した手順に従います： 記事を読む
高速設計における信号反射の理解 高速設計における信号反射の理解 1 min Blog シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア はじめに 信号反射とインピーダンスマッチングに関する工学は、高速デジタルシステムの設計に関連する基本的なトピックの一つです。高ビットレートのデジタルシステムの場合、ビットの状態「0」と「1」についての情報が矩形波信号の形で送信されるとき、上昇（または下降）エッジの立ち上がり（または下がり）時間は、バイナリ信号の周波数に対して無視できると想定されます。しかし実際には、デジタル信号が無限に速く上昇または下降することはありません。立ち上がり（および下がり）時間は、送信機、受信機のパラメーター、および伝送路の物理的特性を含む信号経路のパラメーターによって決定されます。 高速システムの場合、立ち上がり時間と下がり時間は1ns以下と短くなることがあります。デジタルシステムのバイナリ信号の周波数は数GHzに達することがあり、比較的矩形の形状を維持するためには、上昇および下降エッジはビット期間の一部であるべきです。 電磁波の伝播速度（伝送線路内の電圧と電流の伝播）は、伝送線路の種類や基板の種類など、いくつかの要因に依存します。例えば、FR4基板とマイクロストリップ伝送線路の場合、伝播速度は約160Mm/s（メガメートル毎秒）または525Mft/s（メガフィート毎秒）です。もしエッジの立ち上がり（または立ち下がり）時間が例えば200psであれば、立ち上がり（または立ち下がり）エッジは伝送線路を立ち上がりまたは立ち下がり時間中に32mmまたは1.25インチ移動します。 信号形状を保持するかどうかは、PCBに沿った伝送線が、立ち上がり（または立ち下がり）エッジが移動する距離と比較して長さがある場合に、インピーダンスの連続性を維持し、受信側で適切な終端を行うかどうかに依存します。非常に短い接続やデジタル信号の立ち上がり（立ち下がり）時間が遅い場合、ここで説明されている反射の現象は観察されないかもしれず、スキップされる場合があります。経験則として、信号エッジが移動する距離（つまり、伝播時間と伝播速度の積）が伝送長の10％以上である場合は、出力、入力、および伝送線を適切にマッチングすることが求められます。この手順はインピーダンスマッチングと呼ばれ、PCB上のトレースの設計および抵抗器で構成されるマッチングネットワークを含みます。 インピーダンスマッチングと抵抗マッチング インピーダンスマッチング条件を決定する関係はよく知られています。TXの出力インピーダンスが受信機のインピーダンスの複素共役であり、送信機と受信機を接続する経路の抵抗が送信機と受信機の実部と同じである場合、信号経路はマッチしています。デジタルシステムの実際のケースでは、送信機または受信機経路の複素共役インピーダンスマッチングネットワークを実装することによってマッチングは行われません（これは、任意の虚数インピーダンス成分をキャンセルするために信号線にインダクタとキャパシタを追加する必要があります。また、このタイプのマッチングは通常狭帯域なのでデジタルシステムでは実用的ではありません）。 一般的な実践は、送信および受信ICの抵抗部分のみをマッチさせ、伝送線の特性インピーダンスを純粋に抵抗的にすることです。この場合、必要なマッチングを提供するためには抵抗器のみが必要です。例えば、ドライバー出力に直列抵抗器を配置することは、送信機を伝送線にマッチさせる可能性のある解決策の一つです。受信機では、グラウンドへの並列抵抗器を使用できます（または、差動ペアの場合 - 差動ペアを形成するトレース間に抵抗器）。受信機の終端トポロジに関連するいくつかの例は、Altium Designerで利用可能なSignal Integrityツールから取られた図1に示されています。 図1: Altium Designer シグナルインテグリティツールで利用可能な終端トポロジー デジタルシステムにおける信号反射の例 この章では、50Ωシステムに基づいている反射波形との信号マッチング例について議論します - ラジオ周波数設計に共通のシステムですが、このセクションで提示される関係は、他のインピーダンスプロファイルを使用するデジタルシステムや、差動ペアによって信号が送信される場合にも適用されます 記事を読む
シグナル・インテグリティ記事 4 Altium Designer 24に基づくシグナル・インテグリティの原則 1 min Blog シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア シミュレーションエンジニア 高速および信号完全性への導入 デジタルシステムは、現代の電子機器の基本的な領域の一つです。高効率プロセッサーやFPGA、高速ADCコンバーターとDSPやFPGAを使用する広帯域データ取得システムなど、デジタルシステムの進歩は、さまざまな集積回路やモジュール間の相互接続を含むPCBを特に、電子設計に異なるアプローチを要求します。このアプローチは、現代の高速電子機器で使用される信号の種類に関連しています。 RS232やI2Cのような基本的でよく知られたインターフェースは、データスループットが秒間数百キロビットに限定されていますが、PCIeやUSB3.0のようなインターフェースを介して高速システムやモジュール間の相互接続は、秒間数ギガビット以上のデータレートを持つことがあります（これが高速システムや高速設計という用語の由来です）。 さらに、現代の高データレート相互接続のほとんどは、少数の信号線のみを使用するシリアル信号を使用します。そのようなシリアル線の一つが図1に示されています。いくつかの標準では複数の線が必要であり、ほとんどの場合、これらの線は差動ペアとして作られます。そのような標準の良い例はPCIeやJESD204です。 図1：シリアル高データレートリンク；送信機、受信機、および伝送路のインピーダンスマッチングは信号完全性にとって基本的です 高速設計の原則は、信号データレートとこの信号によって占められる帯域幅との間に直接的な関係があるため、無線周波数設計に似ています - データレートが高いほど、そのような信号によって占められる帯域幅も広くなります。また、高速信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間は、しばしば1ns以下で、スイッチング周波数は数GHzを超えることがよくあります。このような信号は、SPI、I2C、RS232などの低速規格で使用される信号とは異なる方法でPCBを伝播します。信号の帯域幅を念頭に置き、送信機（例：ADCのJESD204Bインターフェース）から受信機（例：FPGAの入力ピン）まで、データリンクの忠実度が維持されるように、PCBを正しく設計するためには、重要な注意が必要です。最も一般的には、LVDS（低電圧差動信号）規格が、高データレートモジュールやシステムを相互接続するため、または高速信号の標準化された仕様（例：電圧変動、論理レベル、インピーダンスなど）を提供するために使用されます。 高速信号の性質は、PCB上で伝送されるリンクと信号の高忠実度を保証するために、PCBと回路図の異なる設計ツールを必要とします（設計に費やされる時間の削減とともに）。信号の高忠実度は、信号の品質特性に関連するもので、信号整合性と呼ばれ、PCB/SCHの開発中だけでなく、専用ツールを使用したラボでの信号測定によっても検証できる伝送信号の多数のパラメータから構成されます。 Altium Designerは、高速プロジェクトに関連するすべての活動をサポートし、例えば以下のような多数の機能を提供することにより、信号整合性の制御手段を提供します： 回路図とPCBでの差動ペアの定義の可能性； 長さマッチングを伴うPCBエディタでの差動ペアのルーティング； 差動および単線信号線の制御インピーダンストラックの定義； 差動ペア内およびバス内での信号線の長さ調整； 信号整合性と高速のためのシミュレーションツールとDRCチェック； 消散因子、誘電率定数、銅の粗さを含むインピーダンスプロファイルでのPCBスタックアップの定義の可能性； コンポーネントの伝播遅延の定義の可能性 など。 これらの機能は、信号完全性に関連する設計エラーを軽減し、設計フェーズでの柔軟性を提供し、プロトタイピングコストを削減し、製品の市場への納品を加速させるのに役立ちます。 記事を読む
柔軟な回路設計で避けるべき一般的な間違い 柔軟な回路設計で避けるべきトップ10の一般的な間違い 1 min Blog PCB設計者 購買・調達マネージャー 製造技術者 PCB設計者 PCB設計者 購買・調達マネージャー 購買・調達マネージャー 製造技術者 製造技術者 フレキシブル回路の設計は、経験豊富なPCB設計者でさえも難しいと感じる独特の課題を提示します。フレキシブル回路は重量の削減、スペースの節約、複雑な形状への適応能力など、重要な利点を提供しますが、細部に注意を払う必要があります。この投稿では、フレキシブル回路設計でよくある間違いと、それらを避ける戦略について探ります。 1. 曲げ半径の要件を無視する 曲げ半径は、フレキシブル回路設計において重要なパラメータです。これは、 フレキシブル回路を損傷を引き起こさずに曲げることができる最小の半径を指します。この限界を尊重しないと、材料の疲労、亀裂、そして最終的には回路の故障につながる可能性があります。 間違い: 設計者は、スペースの制約やその重要性の理解不足のために、正しい曲げ半径を無視することがあります。この見落としは、限られた回数の曲げ後に故障しやすい設計につながる可能性があります。 回避する方法：問題を避けるためには、材料の厚さ、種類、層数に基づいて適切な曲げ半径を計算し、それに従うことが重要です。一般的なガイドラインとして、フレックス回路の厚さの少なくとも10倍の曲げ半径を維持することが推奨されます。この基準に従うことで、銅のトレースと誘電体材料への不当なストレスを防ぎ、回路の寿命を延ばすことができます。 フレックスPCBにおける静的曲げと動的曲げの詳細を学ぶ 2. 不適切な材料選択 フレキシブル回路設計における 材料の選択は、回路の性能、柔軟性、耐久性に大きな影響を与えます。間違った材料を選択すると、回路の効果が損なわれ、早期に故障する可能性があります。 間違い：よくある間違いは、特定の用途に適しているかどうかを考慮せずに、コストだけに基づいて材料を選択することです。例えば、頻繁に曲げる必要があるアプリケーションで、硬すぎる材料を選択すると、初期コストは抑えられるかもしれませんが、回路の故障につながる可能性があります。 それを避ける方法：材料選択は、アプリケーションの要件によって決定されるべきです。例えば、ポリイミドはその高い熱安定性と柔軟性のために人気がありますが、環境条件や特定の使用ケースに応じて、他の材料の方が適切な場合もあります。さらに、接着層にも注意を払うべきです。これは、回路の全体的な柔軟性と耐久性において重要な役割を果たします。 3. トレースルーティングにおける鋭角 フレキシブル回路のトレースルーティングは、特に回路が頻繁に動かされたり、曲げられたりするアプリケーションでは、機械的信頼性を確保するために慎重な検討が必要です。 間違い：一般的に、硬質PCBのトレースルーティングは鋭角で行われます。これは、曲げられたときにストレス集中の場所を作り出し、トレースに物理的な損傷を引き起こす可能性があります。 それを避ける方法：フレキシブル回路の場合、鋭角ではなく、滑らかで徐々に曲がるカーブでトレースをルーティングすることが望ましいです。鋭い曲がり角はストレスを集中させ、トレースの亀裂や剥離のリスクを高めます。さらに、可能な場合はより広いトレースを使用することで、曲げに対する機械的耐久性が向上します。 記事を読む
PCB設計者のためのコストのかかる遅延を避けるための重要なヒント コストのかかる遅延を避ける：PCBデザイナーのための重要なヒント 1 min Blog PCB設計者 技術マネージャー 製造技術者 PCB設計者 PCB設計者 技術マネージャー 技術マネージャー 製造技術者 製造技術者 PCB設計の注文を製造業者に保留されたことによるフラストレーションを経験したことはありますか？これは、特に新しいフレキシブル回路やリジッドフレックス設計において、多くのPCB設計者が直面する一般的な問題です。注文が行われると、スムーズな生産プロセスを期待していたものが、しばしばエンジニアリングに関する質問や明確化が必要であるために予期せぬ保留によってすぐに中断されることがあります。これらの保留は些細な不便ではなく、プロジェクトのタイムラインに重大な遅延をもたらし、スケジュールの乱れ、コストの増加、クライアントやステークホルダーとの関係に負担をかける可能性があります。 PCB製造の遅延は、しばしば予防可能であり、提出されたデータパッケージの問題から生じます。欠落している情報や不完全な情報、矛盾、見落とされた詳細が頻繁に生産を妨げ、保留を引き起こします。これらの一般的なエラーを事前に特定し、対処することで、プロセスを合理化し、PCBプロジェクトの成功率を向上させることができます。 ドキュメント：多くの遅延の根源 新しい設計の60％以上が、製造業者が工具設定とプロセスフローを整えている際に「保留」になることはよくあることです。この割合は、 フレックス回路とリジッドフレックス回路の設計ではさらに高くなることがあります。良いニュースですか？これらの問題のほとんどは予防可能です。注文を提出する前に、ドキュメントパッケージ全体と購入注文の要件を慎重に確認してください。すべてが含まれており、正確であることを再確認してください。 注目すべき主要領域 ドリルチャート：ドリルチャートは、PCBに必要な 特定のサイズ、数量、および穴の位置を概説します。ドリルチャートと提供されたドリルファイルの間の不一致は、プロジェクトが保留にされる最も一般的な理由の一つです。この不一致は、製造図面と実際の設計データが一致していないことを示しており、製造業者がプロセスを停止して説明を求めることを促します。これは、CAM（コンピュータ支援製造）プロセスを最初から遅らせ、不必要にプロジェクトのタイムラインを延長することがあります。 スタックアップ：スタックアップ情報は、PCB内の各層の配置、使用される材料、およびそれらの厚さを詳細に説明します。正確なスタックアップデータは、正しいインピーダンスを達成し、ボードが期待通りに機能することを保証するために不可欠です。 インピーダンス表： インピーダンス制御は高速回路にとって重要であり、インピーダンス表の誤りは、要求された電気的性能を満たさないボードを引き起こす可能性があります。指定されたインピーダンス値が実際の設計と一致していること、および必要な計算がすべて正しいことを確認することが重要です。ここでの不一致は、電気的仕様を満たさない製品につながり、再作業や、さらに悪いことに、完全な再設計を必要とする可能性があります。 PCBの寸法：PCBの全体的な寸法、エッジの許容差、および重要な特徴の位置は、正確に文書化されなければなりません。図面と実際の設計データとの間のいかなる逸脱も、製造中に重大な問題を引き起こす可能性があります。たとえば、寸法が正しくない場合、PCBが意図されたエンクロージャに適切に収まらなかったり、他のコンポーネントと正しく整列しなかったりする可能性があり、これはコストのかかる修正やスクラップボードにつながる可能性があります。 製造図面を提出する前に、すべての注記、寸法、および詳細を徹底的に確認し、最新の設計改訂との正確性と一致を確保してください。データセットが完全であることを確認し、回路層、ドリルファイル、はんだマスク、レジェンド、ネットリスト、アレイ指示、および図面が含まれ、正しい改訂と一致していることを確認してください。一般的な間違いとして、更新された回路層を使用しながら古いドリルファイルを提出することがあり、これは大幅な遅延を引き起こす可能性があります。一貫性と完全性を二重に確認することで、コストのかかる後退を避け、製造プロセスを合理化することができます。 例：NFP内のアニュラーリングとドリルから銅までの距離 特徴のサイズが品質、コスト、および納期に影響を与える一般的な例は、アニュラーリングのサイズとドリルから銅までの距離であり、特に 非機能パッド（NFP）に関連しています。柔軟な材料は硬いものよりも扱いが難しく、内層の登録を維持することがより困難になります。可能な限り、これらの課題に対応するために、フレックス層に大きなアニュラーリングを設計してください。複数の積層サイクルが必要な設計の場合、最初のサイクル後にアニュラーリングを増やすことで信頼性を向上させることができます。 さらに、トレースを配置する際には、非機能パッドを取り除く誘惑に抵抗してください。これらのパッドは、ドリルと導体の間の安全な後退距離として機能します。それらを取り除くと、PCBの信頼性が損なわれ、IPC設計ガイドラインに違反する可能性があります。 非機能パッドを取り除いた場合に何が起こり得るかの例をここに示します： 設計仕様：ドリルから銅まで.008インチ。 許容される接触：.005インチの環状リングがドリルから銅までを.003インチにすることを許可する前にエッチングバック。 記事を読む
Customer Success Stories SpaceQuest Find out how SpaceQuest used Altium to develop an experimental identification system from concept to flight hardware in six weeks.
EMI制御をマスターするPCB設計：EMCのためのコンポーネント配置 EMI制御の習得：EMCのためのPCB設計における部品配置 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 この PCB設計におけるEMI制御をマスターするシリーズの第2記事では、電磁干渉（EMI）の低レベルを維持するための重要な概念の1つについてさらに詳しく掘り下げます。 ボードの分離、または ボードのパーティショニングとしても知られているこの方法は、プリント回路基板（PCB）の異なる回路部分を整理して分けるために使用されます。これにより、特にEMIの観点から、ボードの全体的な性能が向上します。この技術は、電磁干渉を減少させるだけでなく、PCB設計の信号整合性を向上させるのにも役立ちます。 これらの技術の背後にある原則には、次のものが含まれます： 高周波デジタル信号の高エネルギー内容を含有する。 ボード内の異なるタイプの回路間での共通インピーダンス結合を避ける。 外部干渉への免疫を向上させ、放射を減少させるために電流ループ領域を減少させる。 高速信号と低速信号及びその高調波 最初の概念は、急速に切り替わる信号によって生じる高エネルギー高調波の内容を制御し、その電流が時間とともにどれだけ迅速に変化するかについてです。電流の変化率が高いほど、信号の高調波エネルギーが増加し、放射の可能性が高くなります。 第二の概念は、信号のリターン電流が信号の周波数によって変化するということです。これは、信号が伝播中に遭遇するインピーダンスが、導体の抵抗だけでなく、その容量と、最も重要な、そのループインダクタンスも含むためです。信号の周波数が増加するにつれて、周波数に依存するインダクタンス成分（インピーダンスの一部）が大きくなります。 リターンパスの違い 電流は常に最小のインピーダンスの経路を求めるため、信号の周波数が増加すると、リターン電流はインダクティブループを最小限に抑えるために信号電流に密接に従うことが重要です。逆に、信号の周波数が低い場合、インダクタンスが小さくなり、インピーダンスの抵抗成分が支配的になります。 この段階では、リターン電流は最小の抵抗の経路を見つけるために導体の表面全体に広がります。PCB設計者にとって重要な点は、リターン電流の源への戻り経路が信号の周波数に依存するということです。 図1 - Altium Designerにおける周波数に基づく異なるリターン電流経路の例 PCB設計者としての私たちの仕事は、これらのリターン電流間の干渉を最小限に抑え、共通インピーダンス結合を避けることです。これにより、電磁放射を引き起こす可能性があります。これを実現するために、PCB内に特定のゾーンやセクションを作成し、それぞれを特定のタイプの回路に専用することができます。これにより、電流ループも減少し、差動モード電流からの放射が少なくなります。 異なる回路のリターン電流経路をさらに隔離するために 記事を読む