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Altium Designer - 回路・基板設計ソフトウェア

電子部品データ

電子部品データの監視を自動化する方法最新の設計ツールは、電子部品データの収集と監視を自動化するのに役立ちます。ここでは、Altium Designerがコンポーネントを正常な状態に保つ方法を紹介します。

PCBリファレンスデザイン使用のベストプラクティス

PCBリファレンスデザイン使用のベストプラクティスリファレンスデザインは新システムの構築を始める際には役立ちますが、PCBに使用する場合は、次の落とし穴に注意してください。

Altium Designerがサポートするガーバーとその後継フォーマット

Altium Designerがサポートするガーバーとその後継フォーマット設計を終えたPCBを製作する場合には、ガーバーデータを出力してプリント基板メーカに渡します。そして、基板メーカーではこのガーバーデータからアートワークフィルムを作成して基板上に配線パターンを形成します。このガーバーのフォーマットは標準化されたもの(または、標準的に利用されているもの)が複数存在します。Altium Designerはこれらを広範囲にサポートしています。これらのフォーマットの中で業界標準として使用されているのがガーバー RS-274Xです。これは、拡張ガーバーと呼ばれ、基板メーカとのデータの受け渡しは、ほとんどどこのフォーマットで行われています。ガーバー RS-274Xは全ての基板メーカが例外なくサポートしており、標準中の標準であるといえます。しかし、プリント基板の多層化が進む中で、よりインテリジェントなフォーマットへの移行が進みつつあります。そこで、今回はAltium Designerがサポートする新旧のフォーマットを、時系列的に見ていきたいと思います。ガーバーRS-274DとRS-274X 業界標準として普及しているガーバーフォーマットにはRS-274DとRS-274Xがあり、それぞれ標準ガーバー、拡張ガーバーと呼ばれています。ガーバーフォーマットは、もともとはフィルム作画機(フォトプロッタ)メーカーGerber-Systems社(現Ucamco社)の社内規格でしたが、デファクト・スタンダードとして定着したため、1979年にEIA(米国電子工業会)でRS-274D として規格化されました。このガーバーRS-274Dは、アートワークを「点」と「線」の組み合わせだけで表現するベクトルデータです。これには、作画するすべての「点」と「線」の座標が示されています。そして、この「点」をFlash、「線」をDrawと呼んでいます。しかし、この「点」と「線」には形状とサイズが示されておらず、Dコードと呼ばれる作画に使用するツールの番号が示されています。このため、実際に作画する際には、このDコードに対してツールの形状とサイズを与えなくてはなりません。初期の作画機(フォトプロッタ)では、シャッター付きの穴に光を通して光束を制御していました。このため、作画ツールをアパーチャ(穴)と呼び、そのサイズを示すリストをアパーチャ・テーブルと呼んでいます。RS-274Dで作画する際にはガーバーデータだけでなく、必ずこのアパーチャ・テーブルが必要になります。また、RS-274D には面(ポリゴンやリジョン)を表現するパラメータがありませんので、ベタで塗りつぶす部分には、多数の「線」を並べなくてはなりません。このため、基板の配線パターンが単純であってもベタ領域が多いとデータ量が激増します。このようなRS-274Dの改良版としてガーバーRS-274Xフォーマットが策定されました。これには、アパーチャの定義が含まれており、別個にアパーチャ・テーブルを用意する必要はありません。また、ラスタープロッターへの対応として「点」と「線」だけではなく「面」の表現が可能になっています。これらの利点によってRS-274X への移行が急速に進み、今ではRS-274Dが使われる事は無くなりました。しかし、何十年も電子機器を作り続けている企業では、新旧のガーバーファイルが残されており、再利用の際にはそれらがRS-274D(標準ガーバー)なのかRS-274X(拡張ガーバー)なのかを知らなくてはなりません。これは、ファイルをテキストエディタで開いてみるとすぐに見分けられます。RS-274Xでは座標値の記述の前にDコード(ツールの形状とサイズ)が定義されており、この記述が無ければRS-274Dである事がわかります。

回路基板の熱解析の完全ガイド

PCB熱解析の完全ガイド回路基板が動作中にどのように熱くなるかは、主にPCB基板と銅伝導体の物理的特性で決まります。回路基板の熱解析方法は、動作中に基板がいつどこで熱くなるか、また基板がどれだけ熱くなるかを予測することを目的としています。この重要な解析の部分は、コンポーネントレベルと基板レベルの信頼性を確保することを目的としており、設計に関する多くの決定に影響することがあります。最適なプリント基板設計ソフトウェアを使用すれば、信頼性が高く、動作時に温度が低い基板を簡単に設計できます。Altium Designerには、信頼性を確保する材料ライブラリを備えた最高の回路基板設計ツールがあり、PCBレイアウトとスタックアップで熱管理のベストプラクティスを実施するために必要なものがすべて揃っています。ここでは、回路基板の熱解析について理解を深め、次に基盤を設計する際に高い信頼性を備えた基板にする方法を説明します。 Altium Designer 高度なレイアウト機能、包括的な基板材料ライブラリ、生産計画機能を統合する統合PCB設計パッケージ。回路基板とコンポーネントの材質によって、動作中に基板内で熱がどのように移動するかが決まります。残念ながら、PCB基板の材料は絶縁体であり、高温のコンポーネントからの熱の放散を妨げます。銅伝導体とプレーン層は役に立ちますが、動作中の基板の平衡温度に影響を与える設計上のシンプルな選択肢がいくつかあります。これらの設計面での決定は、次の3つの領域に焦点を当てています。回路基板のスタックアップ設計基板材料の選択コンポーネントの選択とレイアウト電動ファンやヒートシンクなどのほか、いくつかのシンプルな設計の選択肢によって、基板を低温で動作させ、早期故障を防ぐことができます。適切な設計ツールのセットを使用すると、熱管理のベストプラクティスを簡単に実装できます。熱解析を使用して回路基板を設計する回路基板設計の熱解析の目標は、温度を制限内に保つためにファン、ヒートシンク、追加の銅箔、またはサーマルビアなどの冷却手段が必要となるタイミングを判断することです。設計者は、基板内のコンポーネントの最大許容温度を選択し、コンポーネントが消費する電力に基づいてコンポーネントの温度がどのように変化するかを調べる必要があります。コンポーネントの温度が許容温度制限を超える場合は、ヒートシンクやファンなどの追加の冷却手段が必要になる場合があります。まず、集積回路のコンポーネントのデータシートに通常記載されているコンポーネントの熱インピーダンスを確認します。この値は、低電力アンプやICでは最高20℃/Wと低く、強力なマイクロプロセッサーでは最高200℃/Wと高くなることがあります。動作温度を求めるには、コンポーネントの消費電力に熱インピーダンスを掛けます。SOTパッケージ内のMOSFETの例では、これは次のように定義されます。熱インピーダンスで定義されるコンポーネントの温度。コンポーネントの温度が高すぎる場合、PCBレイアウト内のコンポーネントの熱インピーダンスを下げるため、コンポーネントから熱を放散するために実行できる手順がいくつかあります。接地されたポリゴンを使用してサーマルビアをコンポーネントの下に追加する熱伝導率の高いPCB基板材料を使用するコンポーネントに放熱板を追加するプレーン層など、コンポーネントの下にさらに多くの銅箔を含める

Connectors Benefit from Compatible ECAD/MCAD Tools

Altium Designerでのコネクタのモデリングと配置 Altium Designer 専門家を対象とする、効果的で使いやすい最新のPCB設計ツール。 I/OによるPCBシステム統合でのコネクタの使用統合された電子機器とそれらの内部装置を踏まえると、プリント回路アセンブリにはたくさんのコネクタが使用されます。デジタルシステム時代に突入してから数十年が過ぎた今、データはあらゆる場所にあふれ、世界の通信のニーズに対応しています。イーサネットやユニバーサル・シリアル・バス（USB）などの入出力のプロトコルには、機器とプリント回路アセンブリの間で物理的な電気機械コネクタが必要です。プリント回路アセンブリ上にコネクタを構築するには、 ECADとMCADの両方のモデリングツールで通信経路を定義しなければなりません。これにより、選択したコンポーネントの情報がコネクタに提供されます。こうしたコンポーネントでは、領域のパターンを示すフットプリントのほか、コネクタの導電体の筐体寸法線も確認できます。 Altium Designerでは、フットプリントや3Dモデルとともに、数千種類のコネクタが登録されたライブラリが提供されています。フットプリントエディタでは、ベンダーから提供されている最新の優れたコネクタを追加することも可能です。また、統合環境でSTEPファイルのインポートとエクスポートを行って、機構設計者と簡単にファイルを共有できます。コラボレーションが容易なため、I/Oに向けて洗練された設計が促進されます。電気系統でのコネクタの使用電気設計でコネクタを使用すると、プリント回路アセンブリに出入りする信号が接続されます。これらはプリント回路アセンブリ上の大型の電気機械コンポーネントになり、回路基板のパッドへの接続のための導電ピンの格納に使用されます。ここでは、システム内の機器とI/O信号が結び付けられます。コネクタは2つの部分で構成され、1つの電気システム内でPCBを他のPCBやケーブル、機器に接続できます。PCBでどのコネクタを使用する場合も、必ずシステム機器の対象となるポイントで接続を行う必要があります。 3DモデリングでPCBのコネクタの配置を確認する PCBでの入力と出力を可能にするコネクタコネクタはプラグとソケットのペアで指定します。検討の必要がある機構的な要素としては、サイズ、材料、ロック機構が挙げられます。電気的特性については、ピン間の絶縁と接続点の接触抵抗について検討します。入力と出力の観点からすると、コネクタは信号伝搬の種類によって分類されます。USB、RS-485、イーサネット、MIDI、SVGA、HDMI、無線周波数の基準が、コネクタでの標準的な機構設計になります。電子信号伝送に使用されるコネクタは何千とあります。PCBでは内部接地プレーンとの確実な接続とロバスト性を確保するために、スルーホールコネクタが使われることが多いものの、実際に最も適しているのは表面実装コネクタです。 PCBでは多くの種類のI/Oコネクタを使用できます。スポーティーな3Dコンポーネントモデルドライバーでレイアウト向けの機能を組み込むメモリPCB設計パッドはマザーボードのソケットに接続します。

Customer Success Stories SpaceQuest Find out how SpaceQuest used Altium Designer to develop an experimental automatic identification system from concept to flight hardware in just six weeks.