PCB設計

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次の設計をすばやく開始あるプロジェクトが完了し、次のプロジェクトに進む準備ができています。しかし、新しいプロジェクトのプロパティの多くは、前のプロジェクトで完成させたものと同じです。こうしたプロパティを次のプロジェクトに、すばやく簡単に引き渡す方法があるはずです。 Read Article

高密度なBGAの配線を容易にするAltium Designerの機能端子数の多いLSIでは、BGAパッケージが良く利用されます。このBGAは、端子の密度が高いのでパッケージを小さくでき、小型化が求められる携帯機器に最適です。しかし、密集した端子の周辺にはわずかなスペースしか残っておらず、全ての端子から配線を引き出すのは至難の業です。これは、高密度な端子配列の代償として突き付けられた課題であり、端子密度に見合うところまで配線密度をあげる事しか解決の道はありません。そこで、今回はこの高密度な配線を可能にするAltium Designerの機能を紹介したいと思います。 BGAパッケージは、普及し始めてから20年以上経ちます。今では携帯機器に当たり前のように使われており、その特徴は皆さんご存知のはずですが、今回は念のため要点のおさらいから始めたいと思います。 BGAパッケージについて BGAパッケージはBall Grid Arrayの略でその名の通り、格子上に配置されたボール状の端子を持つ表面実装部品です。端子数は Read Article

Protel世代のデザインデータを再利用する Altium Designerの登場からすでに十数年が経過しており、以前のProtelツールを目にする機会は殆ど無くなりました。しかし、Protelツールは1986年の発売から2005年まで、長期に渡って販売きれてきた為、世界中の至る所にProtelで保存されたデザインデータが残っています。 Altium Designerはこれらの古いProtelデータの読み込みをサポートしており、30年以上も前に使われていた初期のバージョンのデータであっても、読み込んで再利用する事ができます。古いProtelデータの読み込み手順古いProtelデータはAltium Designerのファイルを開く場合と同様に、[ファイル] - [開く] コマンドで読み込む事ができます。ただし、Protel 99 SEのDDBファイルを読み込む場合には、[インポートウィザード] を実行します。読み込みがうまくいかない時には多くのProtelデータは、DXFインポートウィサード Read Article

ガーバーからAltium Designerの完全なPCBデータを復元するガーバー(Geber)はアートワークフィルムの作画の為のフォーマットとして定着しており、市販されているPCB-CADツールでは例外なくサポートされています。このガーバーデータはアートワークフィルムの作成だけでなく、CADツールに読み込んでアートワークイメージを再現し、それを編集するという用途にも利用できます。このガーバーの読み込み手順を、以前のブログ記事「Altium DesignerでGerber編集」で紹介しましたが、その手順によって再現される基板のデータはCAMデータの範囲を超えるものではありません。例えば、パッドスタックは再現されているものの、コンポーネントの概念は存在せず、Altium Designerの本来のPCBデータとはほど遠いものです。そして、この事はPCBデータを再利用する際に、Altium Designerが持つ機能の、ほんの一部しか利用できない事を意味します。そこで、今回は一歩前に進み、この不完全なPCBデータに対してインンテリジェントな情報を付加し Read Article

Altium Designerで完璧なPCBスタックアップを設計する方法過去20年以上にわたり、電子機器は複雑になり続けてきました。基板の密度は限界に達しつつあります。EMC/EMI規制は進み、より厳格化しました。高速化できる余地は小さくなりました。このため、PCBレイアウト技術者が今日のPCBを確実に設計するには、EMC、PDN、EMI、SIを十分に理解することが必要です。この記事では、PCBスタックアップを正しく作成するための考慮事項についていくつか解説します。解説する内容このブログでは、PCBスタックアップをどのように計画し、基板設計CADのAltium Designerで実装するかについて解説します。HSD(High Speed Digital Design、高速デジタル設計)を行うときのSIの問題を最小化するための設計最適化について検討します。学習内容 PCBの積層材料のデータシートを理解する方法信号層の数を推定する方法 AltiumでPCBスタックアップを設計する方法についてのいくつかの推奨事項一般的な誤りと落とし穴 Read Article

面パターンで繋ぐ - フィルとリジョンとポリゴンプリント基板設計では、回路図通りに正しく接続するだけでなく、信号を正しく伝える事や電流容量に対する配慮が必要になります。この為、細い均一な線幅で配線するだけでなく、広い多角形による配線が必要になります。この広い面パターンの配置はベタ塗りとも呼ばれ、GNDの配線によく利用されます。基板設計CADのAltium Designerには、この面パターンのために「フィル」「リジョン」「ポリゴン」の３つのオブジェクトが用意されています。そこで、今回はこれらの併用や使い分けの為に、それぞれの特徴をおさらいしたいと思います。「フィル」– 狂いの無い四角形を素早く作成フィルは、PCB-CADの機能が十分に進化していない、未成熟な段階のベタ塗りオブジェクトです。四角形しか作成する事ができず、多角形が必要な場合には、複数のフィルを貼り合わせたり、トラックを併用したりする事が必要です。形状が単純な為、PCBデータやGerberデータのサイズを節約できますが、複雑な形状の作成は困難です。そのため Read Article

片面基板の設計の要点プリント基板は電子回路の配線手段として登場し、電子部品と歩調を合わせて進化してきました。 1960年代に入りトランジスタが使われるようになると、真空管時代の空中配線に変えてプリント基板が使われるようになりました。そしてその後 IC・LSI が現れ、その進化に合わせて基板の多層化が進みまました。その結果、現在のデジタル機器では当り前のように多層基板が使われるようになりました。片面基板はプリント基板の原型であり、今では時代遅れなものに見られがちです。しかしまだ役目を終えた訳ではなく、いたるところで使い続けられています。例えば、回路規模が小さく実装スペースに余裕がある家電製品などでは、さほど実装密度を上げる必要は無く、片面基板で充分な場合があります。そして、なによりも片面基板は安価ですので、今後も需要が途絶えるは無さそうです。そこで今回は、このシンプルな片面基板を取り上げ、設計上の要点を解説したいと思います。片面基板の特徴と課題片面基板では Read Article

多層基板の内層設計電子機器の精密化に伴い、多層基板がよく使われるようになりました。多層基板は表面と裏面だけでなく、その間にも内層とよばれる配線層を持つ基板です。基板設計CADのAltium Designerでは最大48層の多層基板が設計できますが、ここではまず4層基板を取り上げて、その設計方法の要点をまとめました。内層のネガ設計とポジ設計多層基板は、配線密度を上げたい場合や電源配線を強化したい場合などに利用されます。電源とグランドの配線を内層で行うと、配線密度の向上と電源配線のインピーダンスの低減を同時に実現できます。内層で電源やグランドの配線を行う場合、ポジ設計とネガ設計のいずれかを選択できます。ポジ設計では配線パターンなどのオブジェクトを実際の銅箔イメ―ジのとおりに配置しますが、ネガ設計では逆に、銅箔の無い（不要な）ところにオブジェクトを配置します。このネガ設計は、実際の配線とは逆のイメージで編集作業を行わなくてはなりませんので、大変わかりにくく、配線には手間がかかります。しかし Read Article

Altium Designerでガーバー編集既存のPCBレイアウトを再利用したい場合がよくあります。しかしそのプリント基板がAltium Designerで設計されているとは限らず、思い通りにはいかない場合があります。例えば、Altium DesignerのPCBエディタは他社のフォーマットで保存されたPCBデータを直接読み込める機能を備えていますが、社外に設計を委託した場合などでは、Altium Designer ではサポートされていない形式で保存されている事も稀ではありません。そこで役立つのがガーバーデータです。基板設計ツールのAltium Designerでは基板の製造に使用されるガーバーデータを読み込んで、使い慣れたPCBエディタのコマンドを使って編集する事ができます。ガーバーデータはネイティブなCADデータとは違い、標準化により良好な互換性が保たれています。そこで今回は、他社のCADから出力されたガーバーデータとNCデータをAltium Designerに読み込んで、再利用するための手順を紹介したいと思います。 Read Article

xSignalによる高速伝送路のサポート高速伝送路では、反射による信号の劣化を避ける為にさまざまな配慮が必要です。まず、伝送路の特性インピーダンスを整合させる事が必要です。配線パターンのフィジカル（トラックの幅と間隔・プレーンとの間隔）に一貫性を持たせ、ビアなどのスタブ要素を最小限に留めます。そして、電流ループ内のインピーダンスを全て整合させるため、必要に応じてダンピング抵抗（送端終端抵抗）や終端抵抗（遠端終端抵抗）を入れます。そして、最適な配線トポロジーを選ぶことも重要です。高速回路では一筆書きが基本とされていた時期もありましたが、近年では配線の分岐が避けられないケースが増え、Ｔ分岐型のトポロジーがよく用いられるようになってきています。このＴ分岐型のトポロジーでは、複数の終端に対して対称に配線を行う事が求められます。デザインルールによる高速伝送路のサポート Altium Designerは、このような高速伝送路の配線をサポートする機能を数多く備えています。例えば、等長配線や差動ペア配線ツールを備えており Read Article

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。 Read Article

スニペットでデザインを再利用検証済の回路を再利用する事により、確実に動作する機器の設計を短期間に仕上げる事ができます。基板設計CADのAltium Designerには再利に役立つ機能が数多く用意されています。スニペットはそのひとつであり、手軽さと柔軟性を兼ね備えた大変便利な機能です。回路を再利用しようとする時、まず思いつくのはコピー・アンド・ペーストです。スニペットはこれと良く似ていますが、コピーしたものをすぐに貼り付けるのではなく、一旦ファイルに保存します。この事により、コピー・アンド・ペーストと同様の手軽さに加え、システマティックな再利用が可能です。スニペットの保存と呼び出しスニペットは、回路図とPCBドキュメントの両方で利用できます。その利用手順について、回路図を例にとって紹介します。 ● スニペットの保存まず、回路図上の任意の領域(再利用を目論む回路ブロック)をセレクトします。そして、右クリックで表示されるポップアップメニューから、[スニペット] - [セレクトしたオブジェクトからスニペットを作成 Read Article

ルームを使ってエリアごとにデザインルールを設定電子機器の小型化に伴い、一枚の基板上に複数のテクノロジが混在する場合が増えてきています。例えば、デジタル回路とアナログ回路が混在していたり、電源回路が含まれていたりします。これらには、それぞれ異なった設計上の制約があり、個別にデザインルールを設定しなくてはなりません。そこで役立つのがAltium Designerのルームです。ルームは、デザインルールのスコープとして利用できるので、いろいろな種類の回路が混在するような場合にも、各エリアをルームで囲む事により、それぞれの制約条件を満たすデザインルールを設定する事ができます。ルームの作成マルチシートの回路図では、シートごとにルームが自動生成されます。しかし、基板上でエリア指定を行う場合には通常、このルームを使用せず手作業で作成します。ルームを作成する為のコマンドは、[デザイン] - [ルーム] メニューに用意されており、新規に作成するだけでなく分割などの編集や移動が可能です。このルームの作成と編集については、 Read Article

ピンスワップとパートスワップで配線を最適化基板設計CADのAltium Designerは、洗練されたユーザーインターフェイスに加え、機能や使い方を解説した資料も豊富です。まさに、使いやすく学びやすいCADツールであり、初心者でもすぐに使えるようになります。しかし、より良い設計を行う為には、Altium Designerの持つ多彩な機能を有効に活用しスキルアップしなくてはなりません。例えば、配線の密度を上げたい場合があります。これは、線幅を細くしたり配線の間隔を狭くしたりすれば可能ですので、初心者はすぐにそうするでしょう。しかし、配線ルールの微細化は百害あって一利なしですので、できれば避けたいものです。そこで、必要なのが配線の最適化であり、それに役立つ代表的なものがピンスワップとパートスワップです。ひとくちにいうと、ピンスワップとパートスワップは配線のねじれを解消するための手段です。配線にねじれがあるとビアが増え配線も長くなります。要するに Read Article

ルームをより有効に活用するプリント基板の部品配置を効率よく行うために、ルームは欠かせない機能です。ルームは、回路図シートごとに生成され、回路図上の部品が１つにグループ化されます。そして、回路図データをPCBに転送すると、ルームは四角い箱で表現されその中に回路図上の部品が呼び出されます。さらに、このルームはマウスを使って中の部品ごと移動させる事できます。このルームのグループ配置機能については、部品配置を能率よく行う為のヒントで紹介しましたが、今回は、もう少し踏み込んでこのルームの機能を紹介します。ルームの用途ルームは、部品のグループ配置に大変役立ちます。しかし、それだけでは無くルームによって生成されたコンポーネントクラスをデザインルールのスコープとして利用する事によって、DRC等の自動処理に利用する事ができます。手動でルームを作成する回路図データの読み込み時に自動生成されるルームは単なる四角形ですが、レイアウトプランの段階でのグループ移動にはこれで充分です。しかし Read Article

Altium DesignerとAltium 365を使用したEMIフィルターシミュレーションによるノイズ抑制 Altium DesignerとAltium 365を使用したEMIフィルターシミュレーションによるノイズ抑制 Read Article

PCIe 5.0のレイアウトと配線について高速のアドインカードやマザーボードでPCIe 5.0デバイスを対応するための、PCIe 5.0のレイアウトと配線のガイドラインを紹介します。 Read Article