デザインレビューの危険を乗り越える

デザインレビューは、経験豊富なエンジニアでさえも背筋が凍るような恐怖を感じさせます。どれだけの時間、努力、チェックを投じても、何かが見落とされているかもしれないという恐れが常にあります。この論文では、重要なコンポーネントやネットを視覚的に隔離するための簡単なフィルタリングとハイライト技術に触れ、次回のデザインレビューを少しでもストレスの少ないものにするための努力を紹介します。

はじめに

PCBデザインレビューの接続を確保することは、設計の最も重要な部分の一つです。たった一つのネットが不適切に管理された場合、製品に問題を引き起こし、それを解決するために莫大な費用がかかる可能性があります。設計が理論的にどれほど優れていても、コンポーネントの配置、熱イベント、ノイズ、電力の適切な設計フローなど、さまざまな障害に対して製品をテストすることに大きく依存しています。

今日では、ソフトウェアは、プロトタイプや最終製品の生産が行われる前に、こうした可能性のある問題をシミュレートするための、すべてのエンジニアの最良の友です。これは、問題に対する認識を促進し、「初回での成功」と呼ばれる設計の聖杯を達成するための抑止力となります。

PCBのバーチャルリアリティ

すべての製品は、それがどのように機能すべきかというコンセプトから始まります。大局的には、製品はスキーマティックデザインで始まり、アイデアが現実に変わります。私たちの人体の各部位が一体となってタスクを実行し、私たちの周囲と生活の仕方を変えるように、PCBスキーマティックデザインの世界では、電気的な接続は通常、コンポーネントのピン間でワイヤーを使用してスキーマティックレベルで始まります。しかし、これらの接続を識別するためには、出発点から終点まで簡単に追跡できるように、これらの接続に名前を付けることが良い習慣です。ネットラベルは、デザイナーが物理的にワイヤーで接続することなく、回路上のポイントを接続することを可能にする人間に優しい識別子です。

設計の骨組みがスキーマティックで完成したら、次の課題はPCBレイアウト環境でこれらを管理することです。従来のソフトウェアはしばしばネットリストをPCB環境にエクスポートするため、フットプリントやデカールはそれぞれの着地パッドに指定されたネット名を取得します。現代の技術では、この方法が直接ECOプロセスを使用して転送プロセスを自動化することにより強化され、手動でネットリストファイルをエクスポートする必要がなくなりました。

設計プロセスの各段階に別々のツールを使用すると、設計データの管理が非常に困難になります。各ツールは、全体の設計パズルの一部をモデリングする独自の方法を持っています。異なるコンポーネントモデル、ファイル形式、およびネットリストをすべて結びつけることは悪夢です。Altium Designerでの設計プロセスは異なります。スキーマティックを編集しているか、ボードをレイアウトしているか、またはFPGA設計を行っているかにかかわらず、各段階で、設計の単一統合モデルと対話しています。Altium Designerの設計プロセスコンポーネントは、この統合データを含んでいます。これは、実世界でコンポーネントが実際に何であるかの完全な表現です。この統合データモデルは、設計の各部分の迅速かつ正確な同期を容易にするだけでなく、製造にリリースする時が来たら、すべての出力データが検証され、一貫性があり、生産の準備ができていることを自信を持って言えることを意味します。

針の中の麦わら

レイアウトでコンポーネントを見つけることは、特定のコンポーネントに接続されるべき他のコンポーネントが何かわからない場合、特に面倒です。Altiumは、ユーザーがビューのフィルタリングオプションを簡単にカスタマイズして、PCB設計フロー上で必要なコンポーネントのみを表示するようにするソリューションを提供します。これにより、設計レビュープロセス全体が簡単に表示およびナビゲートできます（図1）。

統合データモデルを使用する利点は、プリント基板環境内のオブジェクトを見つけることに限定されないことです。クロスプロービング機能により、ユーザーはスキーマティックからコンポーネントのグループを選択し、そのフットプリントの対応物をPCB環境で自動的に選択できます。

図1: Altium Designerを使用すると、設計内のコンポーネントを簡単かつ迅速に見つけることができます。

デザインが完成に近づくにつれて、ボード全体に銅のトレースが走っているため、PCB上での接続がスペースの制約の結果としてより困難になります。不要な情報を隠したり、マスクしたり、ビューからフィルタリングすることが重要です。RFデザインはこれの良い例で、特に注意を払う必要がある特定のネットがあります。通信デバイスの一部であるネットを特定し、これらのネットをフィルタリングすることは、製品の成功と信頼性を決定することができます。デザイナーは、表示する必要があるネット、トレースの全長、および未配線の他のパッドがあるかどうかを完全に制御できるべきです。

図2: RF回路などのネットはマスクして制御できます。

図3: 選択されたRFネットのパッドが強調表示されます。

実際のボードの前の仮想ボード

PCBデザイナーは通常、Gerberファイルを使用して、製造後のボードの見た目を把握します。これは2Dでしか見ることができないという制限があります。ボードを本当に見る良い方法は、図4に示すように、3Dで内部をナビゲートして、層間のビアやパッドを介した導体トレースの経路とその接続を見ることです。

図4: 3Dを使用すると、ボード内の導体パスを見ることができます。

はんだマスクも、図5に示すように、適切なカバレッジが達成されていることを確認するために見ることができます。これは、通常、製造プロセス中の酸化を防ぐために銅トレースに適用されるポリマーの薄いラッカー層です。これの別の使用法は、導体間に意図しない接続を引き起こす可能性のあるはんだの塊の形成を防ぐことです。これははんだブリッジと呼ばれます。

図5：ここでは青で表示されているはんだマスク。

結論

プリント基板の設計は複雑かもしれませんが、検索とフィルターパネルの助けを借りて、課題を克服することは十分に可能です。これらの機能を使用することで、あなたがPCB設計の初心者であろうとベテランであろうと、前進する以外に道はありません。ここで、設計ツールが設計の欠陥を最小限に抑え、その環境を自動化することで生産性を向上させるべきです。