PCB設計：フットプリントライブラリで3Dコンポーネントを作成する
現代のPCB設計プロセスでは、設計およびCADツールが機械設計ワークフローを電気設計ツールに統合できる必要があります。フットプリントライブラリで3Dコンポーネントボディを作成する方法について学びましょう。
現代のPCB設計プロセスでは、機械設計ワークフローを電気設計ツールに統合できる必要があります。ECADとMCADの世界の間で不正確な設計データを行き来させることは、設計チームの両方にとってイライラを引き起こすだけでなく、PCBを最終組み立てに適合させるために必要な設計スピンの数を大幅に増加させる可能性があります。そして、電気設計ツールの3D機能に関係なく、正確なコンポーネント3Dレイヤーモデリング情報がなければ、機械的クリアランスを正確に分析することはできません。
あなたの設計ツールは3Dモデリングをサポートしていますか？
異なるEDA環境は、3Dモデリングに対するサポートレベルが異なります。全くサポートしていないものもあれば、すべての機械情報をMCADツールによって提供する必要があるものもあります。他のものは、DXFやIDFのような古い方法を使用して情報を交換します。
スナップポイント用のSTEPモデルを使用できない、または使用したくない状況があるかもしれません。社内にMCAD部門がないかもしれません。3D MCADツールを所有していないかもしれません。または、組織が外部からのCADデータを一切許可していないため、モデルをダウンロードできないかもしれません。他のPCB組立てのセキュリティ制限により、インターネットへのアクセスが完全に制限されている場合もあります。
幸いなことに、Altium DesignerはPCBレイアウトツールを提供しており、コンポーネントの機械的詳細を完全に確立できます。その情報は、将来の回路図やPCBレイアウトプロジェクトに引き継がれます。これは理想的にはフットプリント自体(.PcbLib)で行われますが、一回限りの状況ではボードレベル(.PcbDoc)で行うこともできます。
Altium Designerで表示されたコンポーネントモデルの3Dビュー
独自の3Dコンポーネントボディを作成する方法
Altium Designerは、機械モデルを作成するための3つの基本的な3D形状タイプを提供しています：押し出し、円柱、球体。これらは単独で使用することも、互いに組み合わせて使用することもできます。円柱と球体のタイプは自明です。
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これらのシンプルな形状を使用して、単純な回路から驚くほど複雑なコンポーネントまで、さまざまな表面実装およびスルーホールコンポーネントを作成することができます。Altium DesignerでPCBレイアウトプロセスを加速するために、独自の3Dプリント基板コンポーネントボディを作成する方法を学び、無料のホワイトペーパーをダウンロードしてください。
Altium Designerのアクションをチェックしてください...
フレックスマウントコンポーネントの3Dクリアランスチェック
現在のPCB設計プロセスでは、機械設計ワークフローを電気設計ツールに統合できる必要があります。ECADとMCADの世界の間で不正確な設計データを行き来させることは、設計チームの両方にとってイライラするだけでなく、PCBを最終組み立てに適合させるために必要な設計スピンの数を大幅に増加させる可能性があります。そして、電気設計ツールの実際の3D機能に関係なく、正確なコンポーネント3Dモデリング情報がなければ、機械的クリアランスを正確に分析することはできません。
3Dコンポーネントボディの作成入門
異なるEDA環境では、モデリングを通じて3Dコンポーネントボディを作成するためのサポートレベルが異なります。全くサポートしていないものもあれば、機械的情報をMCADツールによって提供する必要があるものもあります。また、DXFやIDFのような古い方法を使用して情報を交換するものもあります。
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Altium Designer PCB設計ソフトウェアは、STEPモデルを埋め込むことをサポートしており、正確なモデリング情報を提供することができます。これは、MCADの世界に渡すことができるだけでなく、ホストのECADツール内でも直接使用することができます。
STEPモデルを取得して埋め込むプロセスは比較的簡単であり、このドキュメントで詳しく説明されています。しかし、STEPファイルモデルを使用できない、または単純に使用したくない状況が発生するかもしれません。社内にMCAD部門がないかもしれません。3D MCADツールを所有していないかもしれません。または、組織が外部からのコンピュータ支援設計データを一切許可していないため、モデルをダウンロードすることができないかもしれません。他のセキュリティ制限により、インターネットへのアクセス自体が防がれることもあります。
幸いなことに、Altium Designerは、ツール内で直接コンポーネントの機械的な詳細を作成するための方法論を提供しています。これは理想的にはフットプリントライブラリ自体（.PcbLib）で行われますが、一回限りの状況ではボードレベル（.PcbDoc）で行うこともできます。この文書では、3Dモデルの作成方法と、一般的なコンポーネントの作成のためのヒントを提供します。
内部3Dモデルタイプ
Altium Designerは、機械モデルを作成するための3つの基本的な3D形状タイプを提供しています：押し出し、円柱、球体。これらは単独で使用することも、互いに組み合わせて使用することもできます。押し出しモデルはおそらく最も一般的に使用されます。任意の多角形を描き、その形状に高さの値を与えます。その高さによって形状は上方（または下方）に押し出されます。
円柱と球体のタイプはその名の通りです。円柱の半径、高さ、および回転値が入力され、システムがそれに応じて形状を描きます。球体には半径のみが必要です。これらの単純な形状を使用して、単純なものから驚くほど複雑なものまで、大きな種類の表面実装およびスルーホールコンポーネントを作成することができます。
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モデル作成
3Dモデルを扱っているとはいえ、それらを作成する最良の方法は2Dレイアウトモード（表示 -> 2Dレイアウトモード）で行うことです。その後、モデルに変更を加えるために3Dに切り替えることができます。各モデルタイプは同じ方法で始まります。まず、配置 -> 3Dボディに移動します。次に、適用可能な「3Dモデルタイプ」オプションを選択します：
モデル作成
押し出しモデル
押し出しモデルを作成するには、「全体の高さ」フィールドのみが必要です。
他の領域はオプションであり、後で編集することもできます。
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押し出しモデルの作成
OKをクリックすると、設計ワークスペースに戻り、描画モードになります。その後、標準のAltium Designerの方法を使用して、モデルの形状として機能する完全に閉じた多角形領域を作成します。形状の開始をクリックし、マウスをドラッグして次の角を追加するために再度クリックします。形状を終了するには、マウスを右クリックするか、「Escape」キーを押します。2番目の形状を追加する必要がある場合は、3Dボディダイアログが再表示されます。1つの形状のみが必要な場合は、キャンセルボタンをクリックします。
望む多角形を作成するためのいくつかのヒント：
形状を開始する前に、「G」ショートカットキーを使用してスナップグリッドを設定します
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「Shift+E」を使用して、異なる「Snap To...」モード間で切り替えます
「Shift+Space Bar」はコーナーモードを変更します（例：直交、対角、アークなど）
スペースバーだけで、追加される次のセグメントの方向が変わります
描画プロセス中に「Delete」キーを押すと、最後に入力されたコーナー/頂点が削除されます
形状の完成時には、2Dワークスペースモードでクロスハッチングされた領域が表示され、以下の例のピンクのハッチング領域のように、本体を示します：
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2Dワークスペースモード
3Dモードに切り替える（表示 -> 3Dレイアウトモード）と、3Dモデルが表示されます：
3Dモデルの表示
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Altium Designerの3Dコンポーネントボディは、ボディをクリックしてドラッグすることでX/Y平面内で移動できます。ドラッグ中に、スペースバーを使用して回転させたり、「X」または「Y」のショートカットキーを使用してX軸またはY軸に沿って反転させることができます。
モデルの他の側面、例えばその色やスタンドオフ高さ（つまり、モデルが基板表面の上に位置する高さ）などを変更することができます。これらの編集は2Dモードでも行うことができますが、3Dモード内で即時の視覚フィードバックを得られるといった状況では役立つことがあります。一方で、形状自体のアウトラインを編集する場合は、常に2Dモードで行うべきです。
円筒と球
円筒と球の形状タイプは作成が少し簡単です：寸法を入力するだけで、システムがそれらの寸法を使用して形状を自動的に描画します。
円筒は、スルーホール抵抗器や電解キャップのボディなどのモデルを作成するのに便利です。また、スルーホールピンやワイヤースタブ自体の代わりとしても使用できます。
Easy MCAD-ECAD Integration
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円筒形状タイプ
球は押し出しモデルや円筒モデルほど多用途ではありませんが、他の形状タイプと組み合わせることで非常に役立つことがあります。例えば、以下のLEDモデルは、3つのモデルタイプすべてを使用して作成されました：
Ledモデル
LEDが構成されている個々の部品はこちらです：
Cloud Storage and Version Control
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LEDモデルの個々の部品
既存のアウトラインを使用して押し出し形状を作成する
コンポーネントのランドパターンを作成する作業の一部には、コンポーネント本体の形状を定義するシルクスクリーンやその他の機械的アウトラインデータが含まれる場合があります。例えば、このBGAパッケージを見てください：
BGAパッケージ
手間のかからない<br>製造
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黄色のオーバーレイ（シルクスクリーン）アウトラインは、実際のコンポーネント本体と同じ形状およびサイズで作成された可能性が高いです。なので、それを手動で再描画する代わりに、その情報を再利用しない理由は何でしょうか？Altium Designerには、既存の2D形状に基づいて押し出された3D本体を作成する機能が含まれています。
フットプリントライブラリ（.PcbLib）で、ツール -> 現在のコンポーネントの3D本体を管理...に進みます。結果として表示されるダイアログには、フットプリントで見つかった形状のリストが表示されます：
フットプリントライブラリの形状リスト
リストに挙げられている形状の中には、「...上のプリミティブから作成されたポリゴン形状」と記述されているものがあります。これらは、フットプリント内に実際に存在する2Dの線や弧です。また、「...上の境界矩形から作成された形状」もあります。これらの場合、システムは特定の層（銅層を含む）上に存在する任意のオブジェクトを見て、最も外側の点の周りに矩形を描きました。
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基本形状のプレビューが右側のプレビューエリアに表示されます（上のピンクのボックス）。BGAの例では、「TopOverlay上のプリミティブから作成されたポリゴン形状」を使用します。これが実際のシルクスクリーンのアウトラインです。
「ボディステート」列は、その特定の形状がコンポーネントに追加されたかどうかを示します。「コンポーネントになし」リンクをクリックすると、その状態が切り替わり、その形状がコンポーネントに追加されます：
コンポーネントボディマネージャーのボディステート列
ボディステートが「コンポーネント内」に変更され、左側のフットプリントプレビューには、ランドパターン上に重ねられた形状が表示されることに注意してください。これにより、選択した形状が正しいかどうかの一般的なアイデアが得られます。
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「全高」列は、最初の例で押し出されたポリゴンを手動で作成したときと同様に、ボディの高さを設定します。以前と同様に、ボディカラーなどの他のフィールドはオプションで、後で変更できます。閉じるをクリックすると、下の図に示すように、形状がコンポーネントに追加されます：
ポリゴン形状
ツール -> ライブラリ用3Dボディ管理… メニューコマンドは、ライブラリ内のすべてのコンポーネントのリストにアクセスするためのものです。また、ライブラリ内のすべてのコンポーネントの同じレイヤーから形状を追加するための「バッチ更新」モードも含まれています。たとえば、フットプリントがすべて、機械レイヤーの1つに2D「バウンディングボックス」で作成されていた場合、そのアウトラインを一括処理でライブラリのすべて（または一部）のコンポーネントに一度に追加できます。
PCBへの3Dボディの追加
特定のボード用の既存のPCBフットプリントライブラリがない場合、または一度限りの形状高さの編集が必要な場合、プリント基板PCBエディタ環境も同じ「3Dボディ管理」機能を提供します。ツール 3Dボディ管理 コンポーネント用… に移動すると、「ライブラリ用3Dボディ管理」と同様のダイアログが表示されます。さらに、コンポーネントを右クリックしてメニューのコンポーネントアクション -> 3Dボディ管理に移動することで、個々のコンポーネントに3Dボディを追加することができます。そこでの機能は、ライブラリエディターの「現在のコンポーネント用3Dボディ管理」と同じです。
Manufacturer Part Search
コンポーネントの作成プロセスを省略して設計時間を短縮できます。
3Dボディの作成と管理に関する詳細情報は、こちらで見つけることができます：
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