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プリント基板製造プロセスにおけるガーバーファイルとは？ プリント基板製造プロセスにおけるガーバーファイルとは？ 1 min Blog PCB設計者 製造技術者 プロダクションマネージャー PCB設計者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 プロダクションマネージャー プロダクションマネージャー ごちそう、セーター、それと歓声はさておき、ホリデーパーティーで 本当に一番大事な要素は何でしょう？もちろん、写真を撮ることですよね。そこで私は、ホリデーパーティーの準備をしている時に、携帯電話よりも質の高い写真を撮ろうとHDカメラを取り出しました。しかしカメラを取り出した時、以前に使用して以来、実にどれほどの時間が経っているのか気づいたのです。それに、しばらく使用していないテクノロジーと同じように、画像ファイルをどうやってコンピュータに転送したらいいかをすっかり忘れてしまっていました。 横に隠れたUSBポートが付いていることをすぐに思い出しましたが、おかしな考えが浮かびました。プロセスのバックエンドを理解することなくプリント基板設計の世界に関わっている人のことを想像したのです。CADシステム内のこれらのパッドとトレースは全て、何らかの方法でプリント回路基板に変換する必要があります。私が撮影しようとしていた写真へのアクセス方法を思い出せなかったのと同じように、設計データを製造業者に送ることに何が関わっているのかを理解していない人は、何人ぐらいいるのでしょうか。 設計データを製造業者に渡す最も一般的な方法は、「ガーバー」と呼ばれるファイル形式を使用することです。ホリデーパーティーの最初の数時間をどのように過ごすのか、去年のパーティーのおふざけを回想するのと同じ具合に、ガーバーファイルはちょっとした背景知識があると最適です。ガーバーファイルの由来を知ることで、それがどのように成長してきたか、また将来どのようになるのかについての理解が深まります。そのプロセスと発展を理解した後には、製造業者と設計チームの橋渡し役となるための最適な準備が整っていることでしょう。 プリント基板製造プロセスの最初のステップである、ガーバーファイル CADシステムでプリント回路基板を設計すると、様々なスタイルの線や形状で表される回路基板の金属が表示されます。これらのグラフィック画像は何とかして、基板製造業者が回路基板の作成に使用できるデータに再フォーマットする必要があります。これが、ガーバーファイルの仕事です。 ガーバーファイルは、 4つの要素で構成されているASCII テキストファイルです: 構成パラメータ アパーチャ定義 ドローコマンドとフラッシュコマンドのXY座標値 ドローコマンドコードとフラッシュコマンドコード ほとんどのプリント基板CADシステムは、設計データからガーバーファイルを生成する機能を備えています。スルーホールピンの丸パッドは、いくつかの位置座標と共に、フラッシュコマンドによってガーバーファイル内で表されます。クロックライントレースは、トレースの各頂点に対する一連の座標置と共に、ドローコマンドコードによって表されます。 これらのコマンドコードの理由は、フィルム上に基板レイヤーを作成するプロッタを駆動するように、元々ガーバーファイルが設計されていたためです。このフォトプロッタは、ランプまたはレーザーからの光を使用してフィルムを露光し、それを使用してPCB製造者が必要とするツーリングを作成します。その種々のコードは、光を点滅させるか、光で描写するか、光なしで移動するかのどれかです。また、アパーチャとして知られている光のサイズと形状を決定するためのコードもあります。従来のフォトプロッタは今日もまだ広くつかされていますが、ガーバー情報が回路基板材料上に直接画像化される レーザ直接描画（LDI）技術によって、取って代わられ始めています。 ガーバーファイルによってプリント基板CADシステムから データを取り出し、製造業者に手渡す ガーバーファイルの過去、現在、そして未来 元々のガーバーファイルは、RS-274-Dフォーマットとして知られていました。初期のファイルは、XY座標位置とドロー＆フラッシュコマンドのみで構成されていました。基板設計者は、ガーバーファイルの作成プロセス中、手動でアパーチャコードを割り当てる必要がありました。その後、全てのアパーチャデータを構成パラメータと共に個別のファイルに抽出しました。正確なガーバーファイルを作成するには、正確なコードの割り当てに入念に取り組む必要がありました。 記事を読む
OnTrack Newsletter 2017年12月 OnTrack Newsletter 2017年12月 1 min OnTrack On Track Newsletter 2017年12月 第1巻第9号 AltiumのOn Trackニュースレター12月号へようこそ。世界に広がるグローバルコミュニティを祝して、今月は、ノルウェーの優秀なPCB設計者に注目します。Tor-Anders Lunderは、Staakerというスタートアップ企業で基板を設計しています。この会社は、スポーツファン向けに、カメラマウントを備えた追跡ドローンを製作しています。 「メーカー各社が集う場所」では、ロボットを製作して Robocupの国際大会に参加しているブラジルの学生グループに着目します。Chris Carlsonは、PCBの熱伝達について論じた熱管理ビデオシリーズをまとめています。また、読者の皆様の明晰な頭脳を維持するため、栄養たっぷりの頭脳食をお届けします! 2017年も間もなく終わろうとしています。この1年を振り返り、さまざまな方法で非常に多くの方々と直接つながりを持てたことに心から感謝しております。ミートアップ、AltiumLiveサミット、展示会、さらにはこのニュースレターなど、方法は異なりますが、この1年を通じてともに築き上げてきたコミュニティ意識の高まりに、私たちは励まされています。Altiumを継続的にご利用いただき、また、当社製品の絶え間ない改善と企業としてのAltiumの成長に役立つ、貴重なフィードバックを共有していただき、ありがとうございます。皆様が、幸多く健やかなクリスマスシーズンと新たな2018年をお迎えになることを願っております。新しい年も、コミュニティとして引き続き成長できることを楽しみにしております! 敬具 Judy Warner コミュニティー管理担当責任者 ロックスターとスーパーヒーロー 優秀なPCB設計者に注目 Tor-Anders Lunderは、ノルウェーのベテラン技術者です。自分のPCB設計が製造業者や組み立て業者に与える影響と、ECADとMCADの統合を含む製品設計全体の複雑さを、常に意欲的に理解しようとしています。このことが、最終的に彼をStaakerというやりがいのある刺激的なスタートアップ企業に導きました。この会社は、アウトドアスポーツファン向けの自己追跡ドローンを開発しています。Lunderは、10月にミュンヘンで開催されたAltiumLive 記事を読む
ブラジルのヒューマノイドロボット サッカーチーム「ITAndroids」のAzevedo氏 ブラジルのヒューマノイドロボット サッカーチーム「ITAndroids」のAzevedo氏 1 min Newsletters Judy Warner: ITAndroidsチームはいつ、どのように結成されたのですか？ Arthur Azevedo: ITAndroidsチームは2005年にJackson Matsuraによって結成されました。当時、彼は修士課程の学生でした。現在は、電子工学科の教授です。大学生2人と、もう1人の修士課程の学生がチームに参加しました。彼らはその年のLatin America RoboCup（LARC）2Dサッカーシミュレーションで勝利しました。彼らはすぐにラテンアメリカの上位チームのひとつになり、2006年から2008年のRoboCupで優勝しました。その後チームは2つに分かれました。 ITAndroidsチームは2011に再結成し、2012年のRobocupの2Dサッカーシミュレーションリーグに参戦することができました。チームの順位は10位でした。同じ年、2012 LARCでチームは3つのトロフィーを獲得、つまり2Dサッカーシミュレーションで優勝、3Dサッカーシミュレーションで優勝、ヒューマノイドロボットレース（HRR）で3位を獲得しました。またこの年、チームは新しいメンバーの募集とトレーニングを開始し、その後急成長を遂げました。ITAndroidsはLARCの2Dサッカーシミュレーションで4回優勝しました。 2012年、チームは超小型リーグ専用ハードウェアの設計に着手し、2017年に、2017 Robocupのキッズサイズヒューマノイドリーグへの参加資格を得ました。この年、私たちは、商用ロボット（Darwin-OP2）と、チーム内で設計および製作したChapeというロボットでLARC HRRに参加し、ここでも1位および2位の成績を収めました。私たちは、小型リーグに参加するためのロボットの設計も開始しており、2018 LARCにはチームメンバー全員が参加できる予定です。 Warner: 大成功を収めた長い旅だったようですね!チームには何人の学生が参加しているのですか? また電気関連のサブチームメンバーと、回路基板設計担当者は、何人いるのですか? Azevedo: チームにはおよそ60名の学生が所属しており、さまざまなロボットプロジェクトに分かれています。3種類の物理的なロボット（超小型、小型、ヒューマノイド）があるので、各タイプのロボットに固有の設計を専門に担当する電気技術者のグループが3つあります。ヒューマノイド担当の電気設計グループは、1年、2年、4年の学部生で構成されており、経験豊富な技術者が指導者としてサポートしています。このグループには、仕様要件、設計、基板のテストと製造、ロボットの組み立てと統合などのコンセプトで構成されたプロジェクトがあります。 記事を読む
Staaker社のPCB設計者 Tor-Anders Lunder氏と自己追尾型ドローン Staaker社のPCB設計者 Tor-Anders Lunder氏と自己追尾型ドローン 1 min OnTrack Judy Warner: Tor-Andersさん、PCB設計者になり、​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​Staakerの一員になられるまでのいきさつを少しお話いただけますか。 Tor-Anders Lunder: はい。トロンハイムにあるノルウェー科学技術大学（NTNU）で修士号を取った後、既にPCB設計に関するいくつかのプロジェクトに参加していたのですが、そのうち設計から実装までの工程全体に興味を抱き、この分野をもっと掘り下げて学びたいと思うようになりました。私は2000年から、RFICのスタートアップ企業であったChipconでアプリケーションエンジニアとしてのキャリアをスタートしました。Chipconは2006年にTexas Instrumentsに買収されています。Chipconで、私はリファレンスデザインを担当したのですが、ここでPCBプロセスや設計段階で避けなければならない落とし穴について多くのことを学びました。2007年にRadiocraftsに移り、無線モジュールの設計とそのリファレンスデザインを任されました。フォームファクターが小さいため、ここではPCB設計の新たな課題に取り組むことになりました。2016年に入って、私は自分の「パズル」に欠けている最後のピースを認識するようになりました。それがECADとMCADの統合です。私は最終製品の開発により深く携われる機会を求め、Staakerはまさに理想的な場所だったのです。 Warner: 先頃ドイツ、ミュンヘンで開催された​​​​​​​​「AltiumLive​ ​2017: 年次​​PCB​​設計​​サミット」​でプレゼンターを務められましたが、​​​​​その概要とプレゼンターを引き受けた動機についてお聞かせいただけますか。​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​ Lunder: このプレゼンテーションでは、マルチボードシステムのPCB設計を実現するためにAltium Designerの3D機能を使用するメリットを中心にご紹介しました。あるStaakerのドローン設計を例として取り上げ、複雑な製品開発を3Dモデルが「最初から正確に」進めることを可能にする理由とその仕組みを解説しました。以前から私は、Altiumについて詳しく学ぶ非公式の場、それに加えてPCBの製造や実装に関わる業界とのつながりも求めていました。「AltiumLive 2017」の資料ではその全てが強調されていましたので、ぜひ参加したいと思ったのです。また、Altiumの使いやすい点をご紹介することで、全てのプレゼンターがこの素晴らしいイベントに招待を受けることは、スタートアップ企業の一員として互いにメリットがあると思えました。 Warner: Altiumのプログラムがプレゼンターにとっても有益であったとうかがい、とてもうれしく思います。お引き受けくださり、ありがとうございました。ドローン用の電子部品を設計するにあたって、何か固有の課題に直面することはありますか。きわめてスポーツ性の高い活動に親しむ人々を特に意識して設計されていると思うのですが。​ ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​ Lunder: 最大の課題はドローン内部のサブシステム間のノイズをどのように低減するか、またあらゆる状況下でセンサーをどのように最適に動作させるかということです。それに加えて、FCC/CE準拠のためのEMCに関する検討事項の解消があり、これはやっかいで時間もかかります（Staakerのドローンの動画を見る）。 記事を読む
多層PCB設計の『パーフェクト・ワールド』を見つける 多層PCB設計の『パーフェクト・ワールド』を見つける 1 min Thought Leadership 私はずっとクリント・イーストウッドの大ファンです。20世紀の都会にいた私としては、 ダーティーハリーが銃を少々使いすぎだという印象がありましたが、名無しの男のほうは手に負えない無骨さが時代にぴったりとマッチしていました。言うまでもなく、私は彼がごろつきを打倒したり、やくざ者よりも先に銃を抜いたり、女性を射止めたりするのをいつだって応援していましたが、最も興味をそそられたのは、彼が何でもあっという間に決断を下すことでした。もちろん、結果はそのときどきで違います。 良いときもあれば悪いときもあります。それどころか、かなり悲惨なときもあります。 PCBの設計でも、多層PCBを選択するかどうかによって結果が変わります。多層PCBを無用に使用する設計者は大勢いますが、それによって設計が複雑になったり、製造コストが上がったり、現場での修正や修復が実質的に不可能になったりします。 名無しの男が登場する大半の映画の筋書は、善人に対する悪人のむごい仕打ちや卑劣な行為から始まり、ヒーローが悪を正してエンディングを迎えます。この筋書きに沿って、PCBの設計と開発を失敗させ得る要因と、多層PCBを使用するかどうかの決断に組み入れるべき要素について見ていきましょう。 多層PCBのハートブレイク・リッジ／勝利の戦場 PCB設計の観点から見ると、多層PCBはつい使いたくなってしまうものです。結局ところ、「小さければ小さいほうがよい」という考え方は現在の電子設計全体に広がっているようです。ただし、小さいことが設計の主な検討事項でない限り、その罠を避けるべき大きな理由があります。その例をご紹介しましょう。 設計の複雑性: 多層PCBを設計する際は、すべてのスルーホールやビアを正しく整列させることが不可欠です。ここにミスがあると電流に影響が及び、取り付けに関する問題が発生することがあります。また、奇数のレイヤーや厚さの異なる内層を使用すると、基板の湾曲やねじれが生じることがあります。この場合は基板が取り付け不可能になったり、テスト用に格下げされたりします。 これはまずい事態です。さまざまな種類の信号が多層PCBで配線される通信アプリケーションでは、一致しないインピーダンスやクロストークが原因で性能の問題が発生する場合があります。 これもまずい事態です。 製造コストの増加: 多層PCBの製造には、他の基板よりもはるかに高額なコストがかかります。必要になる材料も時間も増えるうえ、技術者は高度な技能を持っていなければなりません。レイヤー数を2つから4つに増やしただけで、製造コストが100%増加することもあります。 これはまずい事態です。 ベンチの修復が困難または不可能: 製造プロセスでも見られるように、小さなエラーは発生するものです。レイヤー数が奇数であったり、レイヤーのサイズが異なっていたりする基板の場合は、これが特にあてはまります。通常、シングルレイヤー（またはダブルレイヤー）のPCBでは、こうしたエラーを容易に修復して基板を使用できる可能性があります。ところが、内層に問題がある場合は修復が実質的に不可能で、基板は使い物になりません。 これはまずい事態です。 見落とされてしまうことがあるもう1つの問題は、レイヤーの増加による熱の上昇です。これは、製品を現場でしばらく稼働させないと表面化しません。製品が機能停止にいたるほど問題が深刻な場合は、Recall（リコール）、Redesign（再設計）、Remanufacture（再製造）の「3R」になってしまいます。 これは悲惨な事態です。 おわかりのように正しい選択をしない限り、多層PCBは重大な問題を引き起こす原因になります。ただし、長所もあります。選択と設計のプロセスについて慎重に検討すれば、クリント・イーストウッドのようにさっそうと夕陽の中へ去って行けるでしょう。 記事を読む
靴を脱ぐ: Obsolescence管理のためのモジュール設計に関するヒント 靴を脱ぐ: Obsolescence管理のためのモジュール設計に関するヒント 1 min Thought Leadership 私は世の中に2つのタイプの人間がいると考えています。1つは、古びていない靴がぎっしりと詰め込まれた下駄箱から毎日履く靴を選ぶ人、そしてもう1つは、悲鳴を上げている履き古されたわずか数足の靴を、つま先に開いた穴がどうしようもなくなるまで履き続ける人です。私は後者のタイプの人間であり、残念なことに一番新しいスニーカーでさえそろそろ買い替えなくてはなりません。とはいえ、古い靴を新調する時期については、いつも鉄則があります。それは 単純に、まだ履き慣れていない窮屈な新しい靴よりも、今履いている靴のほうが履きにくくなったときです。 残念ながら、電子機器の交換時期を追跡して管理することは、靴の交換時期がわかることほど直感的なものではありません。製造終了となったコンポーネントの陳腐化管理は、今もなお電子機器の設計の一般的な課題となっています。コンポーネントが寿命に到達する前に陳腐化すると、移行というはっきりとした問題が発生します。たとえば、製造終了サイクルが5年未満と短いマイクロコントローラーは、新しいバージョンへ頻繁に交換されます。寿命が限られているため、産業データロガーや駐車場の料金精算機のような長期間必要な製品には、それらのマイクロコントローラーより長もちするものが、そして定期的な交換が必要になるという問題を絶えず抱えています。 これを踏まえていないと、新しいマイクロコントローラーへの移行はハードウェアとファームウェアの開発者間での密接な調整（そして、潜在的な誤解）が伴う厄介なプロセスになる恐れがあります。そこで、マイクロコントローラーの移行プロセスをよりスムーズに進めるためのモジュール設計に関する3つの重要なヒントをご紹介します。 1. 回路図設計をモジュール化して変更を最小限にする MCUの移行でハードウェアの再設計が必要な場合は、回路図をモジュール化することで時間を大幅に節約できます。すべての回路図を1つの設計ファイルで維持できる利便性には、それ以上の価値があります。陳腐化したマイクロコントローラーを新しいものに交換する際は、それぞれのピンに互換性がなければ問題になります。互換性がない場合は、他のコンポーネントを手動で移動させてひとつひとつの接続をつなぎ直さない限り、マイクロコントローラーを交換することはできません。 モジュール回路図設計は、マイクロコントローラーを1つの回路図シートで構成し、他のモジュールに接続するネットやポートを使用できる柔軟性があるため、はるかに優れた選択肢と言えます。この方法で必要なのは、マイクロコントローラーの回路図モジュールの変更のみのため、モジュール化されていない回路図よりもはるかに合理的かつ効率的です。 また、新しいマイクロコントローラーにピンを正しくマッピングするために、スプレッドシート内に表を作成する場合にも役立ちます。これによって、ミスの発生を低減させながら、新しいPCBを設計できます。ただし、コンポーネントの製造終了が製品のいずれかに影響を及ぼしている場合は、設計を追跡して同期できる Altium Vaultのアイテム ライフサイクル管理機能の検討をおすすめします。 回路図をモジュールごとに分離して、新しいMCUの移行で変更を最小限にする 2. 移植性のあるコードを開発し、容易な移行を実現する 良好なコードを作成することは、単にプログラミングの手順をページからページへと進めてハードウェアを動作させることではありません。優れたファームウェアのプログラミングでは、 回路図を階層化してコーディングモジュールに関する計画を立て、新しいマイクロコントローラーに移行する際にソースコードの変更が最小限にされます。コードは移植性が高く、構造化されているほどよいでしょう。 システムのソースコードは、Input、 UART（Universal Asynchronous 記事を読む
1:14 円滑なPCBドキュメンテーションプロセス 1 min Videos 競合他社のツールをご利用のユーザー 競合他社のツールをご利用のユーザー 競合他社のツールをご利用のユーザー 記事を読む