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カスタム パッド スタック
PCB設計には精密さと適応性が求められます。熱接続からパッド形状に至るまで、細部にわたって重要です。パッドはもはや単なる点ではなく、ユニークで特別な解決策が必要とされています。Altium Designer 24は、パッド形状のカスタマイズ、熱リリーフの微調整、製造基準を満たし、狭いスペースを克服し、本当にあなたの設計ゲームを向上させるための丸みを帯びた/面取りされた長方形パッドのマスタリングを可能にします。この強化された機能について、私たちの新しいマニュアルでさらに深く掘り下げてみましょう。
はじめに
技術開発の速い世界では、プリント基板（PCB）のための精密で適応性のある設計を持つことがますます重要になっています。周波数と信号の複雑さが増すにつれて、PCB設計の各側面は熱リリーフ接続からパッド自体の形状に至るまで、慎重な注意を要求されます。
例えば、パッドはもはや基本的な導電点ではありません。異なる形状や複雑な設計に発展し、しばしばそれら専用に作られたユニークな解決策が必要とされています。さらに、パッドとポリゴンプアー—熱リリーフ接続—の相互作用は、標準ルールを超えて特別に作られた処理を要求するようになりました。
コンポーネントの複雑さが増し、より狭いスペースに配置する必要があることを考慮すると、通常のペーストやはんだマスクの形状について異なる考え方が必要です。これらの形状を自由にカスタマイズする能力は、設計者が厳格な製造基準、コンポーネントのフットプリントを満たし、はんだ付け能力と保護の最適なバランスを実現することを可能にします。
Altium Designerの最新の追加機能により、PCB設計のこれらの重要な要素が適切な注意を払われるようになりました。カスタムパッド形状、熱リリーフのカスタマイズ、角丸や面取りされた長方形パッド、およびカスタムペースト/はんだマスク形状が、Pad Stackセクションで設計者の直接制御下に置かれるようになりました。
Altium Designerカスタムパッドスタックの利点
- 回避策が少なくなるデータシートやプロセス要件を設計に直接実装することで、場当たり的な解決策や後の調整が減ります。例えば、スルーホールコンポーネントに直接ペーストマスクを追加することで、余分なはんだ付けステップを省略できます。
- より正確なエンジニアリング詳細な熱リリーフ、カスタマイズ可能なパッド形状、正確なはんだマスク寸法により、製造の整合性が向上します。これらの機能は、高周波アプリケーションに不可欠な、より信頼性の高いPCBアセンブリを作成するのに役立ちます。
- より高い精度正確なパッドとマスクの形状を提供することで、PCB製造の成功率や生産効率を向上させることができます。これは、小さなコンポーネントのフットプリントを扱う場合に特に重要であり、わずかな不一致でも不良基板の原因となり得ます。
- 設計の柔軟性パッド形状と熱リリーフ接続を詳細に制御することで、より幅広い組み立て方法とコンポーネントを使用できます。たとえば、独自のフットプリントを持つコンポーネントを収容したり、SMTとスルーホールの自動組み立ての両方をサポートする基板を設計することができます。
- 問題のリスク低減仕様をコントロールすることで、潜在的な製造問題を防ぐことができます。はんだブリッジ、はんだボーリング、トゥームストーニングなどの一般的な問題を避ける設計が可能です。
- 標準化の強化PCBの重要な特性を改善することで、製造中の精度と品質に関する新しい標準を確立します。これらの改善により、はんだマスクのより良いアライメントを実行できます。例えば、これは高密度インターコネクト（HDI）ボードにとって重要です。
- 互換性の追加カスタマイズ可能なパッド形状と寸法は、さまざまなコンポーネントとの互換性を高めます。これは、標準および非標準のコンポーネントを設計に混在させる場合に便利です。
- 合理化されたプロセスこれらの機能は、設計ワークフローを簡素化し、回避策を減らし、設計フェーズに直接要件を組み込むことができます。この合理化は、特に複雑な多層設計において特に価値があります。
- コスト効率改訂や編集の量を限定することで、生産コストを大幅に削減できます。例えば、リフローはんだ付け用にスルーホールコンポーネントを設計することで、手作業によるはんだ付けコストを節約できます。
- スペースの最適化カスタムパッド形状と寸法は、利用可能なPCB表面積をより効率的に使用することをサポートします。これは、高密度設計や小ピッチのコンポーネント、特にビアインパッド構成を利用するボールグリッドアレイ（BGA）にとって有益です。
Custom Pad Stackに含まれる最新機能の要約
Altiumの多くの機能と同様に、Custom Pad Stackは開発と改善の継続的なプロセスの一部です。時間をかけて、個々の機能が徐々にAltium Designerに追加されました。現在、それらは完全なツール、Custom Pad Stackに統合されています。
PCB Layout
An integrated PCB editor along with real-time connection to multiple domains.
以下は、Altium designer 23.8から利用可能な最新の機能のリストです。これらが何を可能にするか見ていきましょう。
- 最適化されたパッドスタックパネル：すべてのレイヤーとオプションが1つのコンパクトな表に整理され、各レイヤーやオプションごとに個別に編集できるようになりました。
- 拡張されたカスタム形状：カスタム形状を銅層だけでなく、ペーストマスク層やはんだマスク層にも適用できるようになり、各レイヤーを個別にカスタマイズできます。
- 高度な事前定義形状：デザイナーは、各レイヤーに独立して事前定義された定数を設定するオプションを持っています。
- すべてのレイヤーでのオフセットサポート：すべてのレイヤーで事前定義された形状のオフセット調整を導入することで、さらなるカスタマイズの層を提供します。
High-Speed PCB Design
Simple solutions to high-speed design challenges.
- ペースト用の統合ウィンドウ形状：単一のパッドスタックに複数の形状を組み込む能力により、ペースト用のウィンドウ形状を作成できます。
- ピン・イン・ペースト（PIP）技術サポート：多層/スルーホールパッドのペースト層に対するサポートを拡張します。
- 自動調整されるサーマルリリーフ接続：ソフトウェアは、パッドの設計に応じてサーマルリリーフの数を自動的に調整することができるようになりました。
- 手動でのサーマルリリーフ編集：強化されたユーザーコントロールにより、設計者はパッド上のサーマルリリーフ接続点を手動で追加、編集、または削除できます。
カスタムパッドスタックの使用例
カスタムパッドスタックは、PCBの設計および製造プロセスを大幅に改善する可能性を秘めています。それらは、ユニークなコンポーネントのフットプリント、設計要件、および製造上の制約に対する柔軟な解決策を提供します。さらに、設計パラメーターをより強くコントロールできることで、より効率的でコスト効果の高い、堅牢なPCB生産を可能にします。
カスタムパッドスタックは、PCBの設計および製造プロセスを大幅に改善する可能性を秘めています。それらは、ユニークなコンポーネントのフットプリント、設計要件、および製造上の制約に対する柔軟な解決策を提供します。さらに、設計パラメーターをより強くコントロールできることで、より効率的でコスト効果の高い、堅牢なPCB生産を可能にします。
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例1：
この例では、QFN-24-4x4mmを使用し、標準のIPCライブラリを変更して、製造業者と生産プロセスの両方の推奨パラメーターを達成する方法を示します。これにより、はんだの不正確さ、はんだボールの形成、コンポーネントの不整列、および不適切な熱分布などの問題を最小限に抑えることができます。
入力パラメーター：
- ピンパッドは一方の側が丸くなっている必要があり、丸い側がサーマルパッドに近いです。
- 0.1mm未満のはんだスリバーを除去。
- 上部左側を0.25mmで面取りした正方形のサーマルパッド。
- サーマルパッドのペーストをパッド表面の60%を覆うように減少させ、4つのセクションに分割し、それぞれ0.2mm間隔を空ける。
I. ピンパッドの形状を片側丸型に変更：
1. 事前に作成されたIPCフットプリントで、ペーストレイヤーを編集したいパッドを選択し、プロパティパネルで下にスクロールしてパッドスタック領域に進む。
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2. パッドスタック領域で、トップレイヤー行で、形状列のドロップダウンから角丸長方形を選択。
3. 次に、コーナー半径ボックスに、丸めるための希望の値を入力—100%は、単一のコーナーまたは対角のコーナーを選択した場合は短いパッド側と同等の半径を表し、隣接する2つのコーナーを選択した場合は短いパッド側の半分を表す。
コーナー半径ボックスに、丸めのための望ましい値を入力します。ここで、100%は、単一のコーナーまたは対角のコーナー2つを選択した場合には短いパッド側と同等の半径を、隣接するコーナー2つを選択した場合には短いパッド側の半分の半径を表します。
II. 0.1mm未満のはんだスリバーの除去：
注意: この場合、ピンパッド間の間隔が0.15mmであるため、ピンパッドのはんだマスクの間の隙間を完全に埋める必要があります。
1. すべてのピンパッドを選択し、パッドスタック領域のトップはんだマスク行で、カスタムシェイプをシェイプ列のドロップダウンから選択します。
2. 次に、はんだマスクレイヤーに切り替え、最も近いパッド間の空間を埋めるために、正方形の塗りつぶしまたは領域を追加します。
コマンド: 右クリックボタン > 配置 > 塗りつぶし。
3. 塗りつぶしまたは領域のサイズを望む寸法に調整します。
4. 次に、追加された要素とパッドを選択し、両方を一緒にマージします。
コマンド: 右クリックボタン > パーツアクション > 選択したカスタムマスクをパッドに追加
5. 各行の最も外側のピンパッドを除いて、他のすべてのピンパッドに対して同じ操作を繰り返します。
修正されたはんだマスクは、銅層上に重ねられた別の塗りつぶし/領域ではなく、パッドの構造の一部となっていることに注意してください。
III. 左上の角が0.25mmで面取りされた正方形のサーマルパッド：
1. サーマルパッドを選択し、パッドスタック領域で、トップレイヤー行で、形状列のドロップダウンから面取りされた長方形を選択します。
2. ▶ トップレイヤーカテゴリを展開し、コーナー半径ボックスに面取りに必要な値を入力します。ここで、100%は選択した単一の角または2つの対角の場合は短いパッド側と同等の面取りを、2つの隣接する角を選択した場合は短いパッド側の半分の面取りを表します。
その後、Select Cornersオプションをチェックした後、丸めを適用したくない角をチェック解除できます。この場合、1つの角のみをチェックし、0.25mmの面取りを実現するために10％の値を入力します。
IV. サーマルパッドのペーストは、パッドの表面の60％をカバーするように減少し、互いに0.2mm離れた4つのセクションに分割されます：
1. サーマルパッドを選択し、Pad Stack領域で、Top Paste行のPercentage %ボックスに-40％の値を設定して、ペーストのサイズが60％のカバレッジに等しいことを知ります。
2. 今、マージン値が-0.317mmであることを知っているので、大きなパッドの1/4のサイズの4つのパッドを作成し、この場合は0.2mmという重要な値でそれらを離して配置できます。
3. 今、ペーストパッドとサーマルパッドを選択し、それらを一緒にマージします。コマンド：右クリックボタン > パートアクション > 選択したカスタムマスクをパッドに追加
現在、変更されたペーストレイヤーは、銅層の上に重ねられた別の塗りつぶし/領域ではなく、パッドの構造の一部として統合されています。
例2:
回路基板を設計する際、熱は大きな問題になることがあります。現在、Altiumでは、基板が熱をどのように処理するかをよりよく制御するために、熱リリーフ設定をカスタマイズできます。これをどのように行うか見てみましょう。
1. パッドを選択した後、パッドスタックウィンドウに進みます。次に、変更を加えたい信号層で、熱リリーフのチェックボックスをオンにします
2. リリーフ設定をクリックした後、ポリゴン接続スタイルの編集ウィンドウを開くことができます。
3. 2つ、4つの導体といった既知のオプションに加えて、新たにオートモードが追加されました。このモードでは、導体間の最小距離を考慮して、パッド/ビアの各側に導体が配置されます。
4. もう一つの追加機能は、熱リリーフを手動で編集できるようになったことです。新しいものを追加したり、編集したり、選択した接続を削除したりすることができます。これを行うには、パッドを右クリックしてPad Actionオプションを選択し、実行したいアクションを選択します。適切なオプションを選択した後、接続に対して簡単に変更を加えることができます。
結論
Altium Designerのカスタムパッドスタックは、PCB設計においてより高度な制御を提供し、独自のコンポーネントフットプリントに合わせたアプローチを可能にし、回避策の必要性を効果的に減らします。
ペーストとはんだマスクの形状を独立して定義できる能力は、PCB製造を向上させ、欠陥を減らし、適切なコンポーネントの配置を保証します。これにより、最適なはんだ付けと最終製品の機能性および耐久性の向上により、より信頼性の高い生産プロセスと改善されたデバイス性能が実現します。
熱リリーフに関する新たに導入された機能は、設計者により大きな柔軟性と制御を提供します。特定の接続を追加、編集、または削除するかにかかわらず、これらのカスタムオプションにより、任意のPCB設計プロジェクトのユニークな要件を満たすことが容易になります。全体として、よりカスタマイズされ効率的な設計プロセスに向けた重要な一歩です。
カスタムパッドスタックを使用することで、設計者はより大きな創造的自由を持つことができ、データシート/プロセス要件を満たすだけでなく、それを超えることが可能になります。彼らはより厳密な許容誤差やより密集した設計を考案することができ、従来の基準を超えるPCBの性能を向上させ、電子設計における革新を促進します。
Altium Designerは成長を続けており、カスタムパッドスタックの開発によって、電子設計のための高度で精密なツールをユーザーに提供することへのコミットメントを強調しています。これは、電子業界のプロフェッショナルにとっての主要なソフトウェア選択肢としてのその位置を強化します。
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