製造出力とドキュメンテーション

プリント回路基板の手動配線が非常に楽しい作業であることに疑う余地はありません。最良のシグナルインテグリティを備えた最短の配線ができるよう、できる限り無駄がなくきっちり収まって、誤りのない配線をすることは、魅力的な挑戦です。配線が完了し、きっちり計った配線が完璧であること、差動ペアが適切であること、全てがすばらしいできばえに見えることを知って誇りを感じることができます。唯一の問題は、そのレベルの正確さで手動配線を行うには多くの時間がかかるということです。 今日のPCB設計ソフトウェアには、配線時間を短縮できるさまざまな配線手段が用意されています。本格的なバッチオートルータからトレースのクリーンアップツールまで、あらゆるものを見つけることができます。非常に便利になったアプリケーションの1つに、自動インタラクティブルータがあります。これにより、自動ルータと同じ速さで、ユーザ自身が配線の方向を指定できます。Altium DesignerのActive Routeテクノロジーは、自動インタラクティブルータとしては最も優れたものの1つとなっており、障害物を避けた配線では特に、非常に便利な機能を提供します。 手動インタラクティブ配線 プリント回路基板が作成された当初から、PCB設計者は手動で配線してきました。初期の頃はマイラー上のテープでしたが、現在は高度なPCB設計ソフトウェアとルール指向の設計により行っています。配線がより複雑になるにつれて、PCB設計者は、短時間で障害物を回避するための配線に役立つ自動化された手段がますます必要になっています。 Altium DesignerのPCBエディタには、このような配線に役立つ、以下に示すようなツールが用意されています。以下の単純な例では、PCB設計で未配線のエリアにフィルを追加しています。 これから作業する未配線のPCBのエリア PCB設計者は、障害物周りの手動配線に精通しており、少しの時間で、配線したい場所にトレースを巧みに配置できます。上図の右側に垂直方向のネットを4つ配線するには、通常は各ネットを個別に選択してから各頂点をクリックしてフィルの周りで配線操作を行います。 この場合、アルティウムは配線エンジンを通じた自動化により設計者をサポートします。下図では、トレースが下方向に引かれ、自動的に最短経路で障害物の周りに沿って（hug）配線されています。これにより、設計者は、経路上の各フィルやパッド、その他の障害物に沿って手動で配線する必要がなくなります。 インタラクティブ配線の「hug」機能は障害物回避に有効です 上図では、緑色の十字マークのところまで単純にトレースを引いたセグメントが表示されています。インタラクティブルータは自動的に障害物の周りに沿って（hug）そのままトレースを配置しています。この配線を行うため、Altium Designerのインタラクティブルータにはいくつかの設定が用意されています。これらの設定にアクセスするには、[Tools] プルダウンメニューから [Preferences] を選択し、[PCB Editor] カテゴリで [Interactive

学校のテストでも運転免許のテストでも、仕事で日常的に口にする類のテストでも、「テスト」という語は、普段落ち着いている人を不安な気持ちにさせる可能性があります。反対に、テストに関わりがなければ同じ人でも明らかにリラックスしています。おそらく、PCB設計者は、自分の設計へのテストポイントの割り当てを終えると、大きな安堵のため息をつくでしょう。ただし、テストポイントを割り当てただけでは作業は終わりではありません。 PCB設計でのテストポイントの割り当ては、プロセスの前半部分に過ぎません。割り当て後は、テストポイントの割り当てを検証して、テストポイントの情報をレポートする必要があります。幸いAltium Designerには、テストポイントをチェックする高度なDRC機能と、テストポイント情報を使いやすいファイルに出力するためのユーティリティが用意されています。テストポイント割り当て後のそれらの手順の進め方について、以下で説明しましょう。 テストポイントの設定と割り当てのおさらい ここでは、製造中に自動的に行われるテストで使用される、プリント回路基板のテストポイントについて復習します。ベンチテストを実行するために技術者に提供されるPCBのテストの位置については説明しません。自動的に割り当てられたテストポイントの位置は、bare-board（製造）テストと、基板の組み立て後に行われるin-circuitテスト（ICT）の両方で使用されます。 Altium Designerには、テストポイントとしてビアおよびパッドを割り当てる機能があります。この割り当ては、特定のビアまたはパッドの属性を変更することにより手動で行うか、Testpoint Managerを使って自動で行うことができます。Testpoint Managerには、テスト対象のネット、テストポイントの候補とすべき特定サイズのビアまたはパッド、テストポイントのグリッド、その他のオプションなど、テストポイントの制約に関する設定があります。 Testpoint Managerを動作させるには、テストポイントのデザインルールを設定しておく必要があります。このルールは、後続の手順で行うテストポイント割り当ての検証にも適用されます。テストポイントの設定および割り当ての詳細については、 Altium DesignerでPCB設計のテストポイントを使用する方法をご覧ください。 割り当てられたテストポイントの検証 テストポイントを割り当てた後は、それらを検証して確認する必要があります。Altium Designerは、テストポイントのスタイルとデザインルールで設定した使用ルールに沿って、テストポイントの割り当てをチェックします。テストポイントのチェックは、製造担当に基板を送る前に実行する必要があるもう1つのDRCです。 テストポイントの割り当て後に基板を編集した場合、何らかの形でテストポイントに影響を及ぼした可能性があります。設計を次のフェーズに移行させる前に全てをチェックしておくことはよい設計習慣です。 テストポイントの割り当てについての最初の記事と同じ設計例を使用して説明します。 最初に行うのは、検証プロセスを実際に実行するためのエラー条件を組み込むことです。テストポイントの候補が全てオフグリッドのスルーホールパッドだったので、テストポイントのグリッドの使用はオフにしていました。エラーを見つけるため、テストポイントのグリッドを以下のように表示します。テストポイントのデザインルールは、[Design] ≫

Altium Designerを使った経験がある方なら、この強力なライブラリプラットフォームの使いやすさとシンプルさにすでに馴染みがあるでしょう。しかし、これらのライブラリを使っていると、時には自分で手を汚さなければならないこともあります。たとえば、単純な部品番号の変更であったり、いくつかの重要なパラメーターを再設計することであったりしますが、編集は瞬時に簡単に更新できます。 この具体的な例では、プロのデザイナーの設計旅路でよくあるシナリオを見てみましょう：これらの統合ライブラリ内のコンポーネントにサプライヤーリンクデータを追加します。しばしば、お気に入りのサプライヤーやベンダーから特定の部品を頭に描いています。しかし、これらのコンポーネントは現在使用しているライブラリには存在しないかもしれません。ライブラリに入り、手動で情報を追加および編集する必要があります。 アンプ回路設計を例に取り上げて作業します 以前の記事では、プロトタイピングの準備が整ったと仮定する非常にシンプルなアンプ回路設計について探求しました。 回路図を作成し、基板の形状を決め、いくつかの コンポーネントのフットプリントを配置しましたが、それらは プロトタイプ/ガーバーに適しています。今回は一歩戻って、すべてのライブラリサプライヤーデータが正しく、最新の情報で満たされていることを確認しましょう。 サプライヤー指定のデータリンクの追加 この例では、標準のAltium Designer管理データベースで一般的なLM386 ICを見つけることができると思います。しかし、使用する予定のスピーカーは特定の部品なので、手動で追加する必要があります。これをどのように行うか見てみましょう。 LM386を検索するのは簡単です。インターフェースの右下隅にある「Panels」に移動し、「Part Search」を選択します。 そこにいると、既にインストールされているライブラリを検索して、探しているものを見つけることができます。LM386の検索結果では、リンクするためのいくつかのオプションがあります。 Digikeyがファンのお気に入りであるため、「Add Supplier Link and Parameters

プリント基板設計に配置したコンポーネントが機械的な特徴と干渉するために、設計がやり直しになった経験はありますか? 1つでも干渉を見逃していた場合、最終的なシステムに回路基板を組み入れる段階で、大きな面倒を引き起こす可能性があります。私の実体験でも、部品の1つが最終的にデバイスの筺体に収納できなかったため、多大な労力を費やす結果となりました。そのレイアウトでは、大きな電解コンデンサに合わせて筺体に穴を開けるしか解決策はありませんでした。 今日のプリント基板設計では、基板のレイアウトを決定し、他の部分は別の担当者に任せるのではなく、真のECAD/MCAD共同設計を使用して、迅速かつ正確に作業を完了する必要があります。残念ながら、プリント基板CADの多くはこのタスクに適しておらず、設計者は依然としてレビューとプロトタイプの構築によりコンポーネントの配置を確かめる必要があり、このプロセスには多大な労力を必要とします。 幸い、いくつかのプリント基板CADでは部品の配置について機械的なチェックが可能で、しかもレイアウトの作成中に自分で行うことができます。私の使用している設計ツールに搭載されているこの機能により、多くの時間とコストを節約でき、面子も大いに守られました。そして、この機能はおそらく他の設計者の皆様にも同様に役立つことでしょう。もう少し詳しく説明しましょう。 従来型プリント基板CADでは部品の配置に苦労します 設計者である私たちは、コンポーネントの配置において多くのルールに従って作業を行ってきました。コンポーネントを信号の整合性や電源供給を考えてグループ分けし、基板上の様々なゾーンやリジョンに配置して、コンポーネントが最良に動作できるようにすることは、私たちにとって本能にも近い習性です。しかし、機械的な制約はまったく別種の問題で、従来の基板レイアウトツールで形状が3D表示されなければ、非常に面倒な作業となります。 基板レイアウトのシステムでは一般に、コンポーネントが2 ½ Dの形状として表示されます。つまり、コンポーネントの形状自体は2Dで、最大高のプロパティが付加されています。このため、コンポーネントのうち最大の高さなのはごく一部だけであったとしても、コンポーネント全体が同じ高さとして扱われます。 例として、直角D-Subコネクタを考えてみましょう。コネクタの基板側の端がもっとも高い部分ですが、直方体であるかのように、コンポーネント全体がその高さとして扱われます。設計を3Dで表示できないと、2Dでしか作業できず、最大高のプロパティに違反したときにDRC通知が行われるだけです。 従来の2D のPCB 配置表示では、クリアランスチェックを高さプロパティに頼っています 従来の配置のレビューとプロトタイプの構築は時間を要し高価です 私たちは何年にもわたり、2 ½ DのCAD環境での作業に満足していました（コンデンサがデバイスの屋根から飛び出したような場合は別ですが – しかし、嫌なことは思い出さないようにしましょう）。しかし今日では、IoT、航空宇宙、通信機器などにおいて、より小さなデバイスに収納できる、小型の基板が求められるようになり、従来よりも密集したコンポーネント配置を扱わなければならなくなりました。 2

たぶん、小学校のときの抜き打ちテストの古い記憶のせいだと思いますが、「テスト」というものが心底好きな人はいないようです。「A Christmas Story」の小学生が 課題の作文に否定的な反応を示すように、世界中の人々は大抵テストを受けるということにやはり否定的な反応を示すものです。 それでもPCB設計者になろうとするなら、基板のテストポイントの使い方を学ぶことが必要になります。幸いなことにテストポイントの使い方は難しくはなく、どちらかといえば楽しみでさえあります。基板のテストポイントの使い方を以下に説明します。 ステップ1: テストポイントの再確認 回路基板上のテストポイントを必要とするテストには2種類があります。技術者によるベンチテストと製造中の自動テストです。ここでは後者について説明します。テストポイントを使う自動テストには2つのタイプがあります。基板の製造のためのベアボードテストと実装のためのインサーキットテスト（ICT）です。 実装の前に行われるベアボードテストは、全てのノード間の電気的接続が正しいことを確認するためのものです。ICTは、コンポーネントが正常に動作していることを確認するための、実装後のより機能的なテストです。どちらの場合も、テストを行うために試験装置のプローブを回路基板上のテストポイントと接触させます。 テストポイントのサイズ、間隔、クリアランス要件など、テストポイントのデザインルールを決定する方法についてはここでは触れません。これらのルールは、御社と基板製造業者のニーズによって異なるためです。代わりに、Altium Designer 18を使った回路基板へのテストポイントの割り当て方法と、使用しているテストポイントの設計ルールの設定方法について説明します。 ステップ2: テストポイントの手動での割り当て 回路基板のテストポイントの一般的なルールは、テストのためのプローブ可能な点を各ネットが持っている必要があるということです。これらの「テストポイント」は、製造業者が完成した基板をテストする際に使用するレポートを生成できるように、基板設計システム内で認識および分類されている必要があります。これを行うため、プローブ可能な点としてパッド、またはビアを追加することで基板上にテストポイントを作成します。Altium Designerは、これを手動と自動の両方で実行する機能を備えています。 テストポイントとしてパッド、またはビアを手動で追加するには、該当するパッド、またはビアを選択しそのプロパティを編集するだけで済みます。Altium Designerを使うと、そのテストポイントを製造（ベアボード）テストポイント、実装（ICT）テストポイント、またはその両方として設定できます。 Altium Designerを使うと、後で説明するようにテストポイントのデザインルールを設定することもできます。しかし、テストポイントを手動で設定すると、現在のルールはすべて上書きされます。下図に、スルーホールパッドのプロパティ設定を示します。このプロパティ設定では、下までスクロールして、基板の表面と裏面の製造テストポイントと実装テストポイントを両方とも有効にしました。