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電源ネット管理：回路基板のベストプラクティス 電源ネット管理：回路基板のベストプラクティス 1 min Thought Leadership 最近のBugCrunchアイテム（電源入力対出力）は、Altium Designer®での長年にわたる電力管理の問題を提起しました。PCB製造は、ビア、はんだマスク、はんだなど、考慮すべき項目が多いため、複雑なプロセスになり得ます。私たちが同じページにいることを確認するために、作業を開始する前にPCB組立に関するいくつかの意見があります。 いつものように、皆さんの考えやコメントに非常に興味があります。これに関して私たちが行うことが現実の役に立つことを確実にすることが私の目標です。 まず、問題を私がどのように見ているか、そしてそれをどのように対処すべきだと思うかを説明させてください。 今日のAltium Designerでは、電源ピンは一般的に電力の使用者を示すために使用されます。電源ピンはERCの時に他のピンとは異なる扱いを受けることができます。 しかし、完全な電力分配システムを簡単に識別して管理することはできません。 その結果、電力不足のコンポーネントやショート（多くの人を夜も眠れなくさせることでしょう）のような致命的なエラーを避けるためには、より高いレベルの注意が必要です。 PCB設計レベルでは、電力を分配するネットのセットを「電力ネットワーク」と呼びます。同様に、電流をグラウンドに集めるネットのセットも別の「電力ネットワーク」を構成します。 これらの電力ネットワークのそれぞれにおいて、外部電源リソース（電力を供給する電源またはグラウンドへの接続）に接続するユニークなポイントがあります。このポイントに接続されたネットは、真の電力ネットです。 また、これらの電力ネットワークのそれぞれにおいて、（電流制限抵抗、ネットタイ、ヒューズなどの）数々の「透過」コンポーネントがあり、ネットワーク全体の観点からは、一つのネットを別のPCB設計者に接続する（ただし、特定の必要特性を持つ接続）だけのものです。 以下は、プリント基板レベルでのそのような電力ネットワークの抽象的な表現です。 上の図では、トレースネットは赤で描かれ、赤いボックス内のネットが全体の電力ネットワークを構成しています。このネットワーク内では、電力ネット指令が「Main PWR」というネットを、実際に電力が供給されるユニークなネットとして識別します。 ネットは青で描かれ、青いボックス内のPCBレイアウトの電源ネットは別の全体の電源ネットワークを構成します。このネットワーク内では、電源ネット指令が実際に地面に接続されている唯一のネットである「Main GND」としてネットを識別します。 各電源ネットワーク内で、一つのトレースネットのみがプリント基板上の電源ネットとして識別されます。また、電源関連のオブジェクトを含む各ネットは電源ネットワークの一部であるべきです。 プリント基板プロジェクトの回路図では、「電源ネット指令」と呼ばれる新しい指令が利用可能になります。特定のネットに配置されると、それを外部電源リソースに接続する電源ネットワーク内の唯一のネットとして識別します。 この新しい指令は、簡単に識別できるようにこのように見えるかもしれません。 また、「Part 記事を読む
PCB製造において避けるべき5つの要素 PCB製造において避けるべき5つの要素 1 min Thought Leadership PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 最後のデザインレビューが完了し、必要な承認の署名をもらい、作業がほとんど完了した状況を想定してみます。コンポーネントが調達され、基板のレイアウトが完成しても、最大の課題がまだ残っています。設計の意図を製造部門へ正しく伝えなければ、設計にかけた何か月もの時間と、チームの労力は水泡に帰すことになります。 しかし、このような設計の後段階の処理は、どのような方針で行えばいいのでしょうか? 製造部門に必要なすべてのファイルを出力するためのツールは用意されています。しかし、デジタルの情報から物理的な品物への翻訳プロセスは、それほど簡単で明瞭なものではないのは明らかです。実際のところ、何か月もかけて完璧な基板レイアウトを作成しても、設計の意図を製造用ドキュメントで明確に伝達できなかったために、大きな失敗が引き起こされることも考えられます。 ドキュメント作成プロセスにおいて遵守するべき真理が1つあるとするなら、それは従来の常識を否定し、 より多くの詳細を記載する方が、少ないよりも良いと考えることです。それでは、ほとんどのPCB設計者が一般にドキュメント作成プロセスで見過ごしている細かい詳細は何でしょうか? PCB製造業者から最も嫌われる5つの点の概要をここに示します。ドキュメント作成のプロセスにおいて、これらの点に留意すれば、設計が却下されることを防止できます。 #1 - PCBドキュメントの内容が不完全である 当然のことのようですが、PCBの設計プロセスや仕様を、製造業者が必要とする重要なファイルへ変換する作業は決して単純明快なものではありません。そして、製造業者へ送るドキュメントに1つの間違いがあっただけでも、製造業者で大きな混乱を招き、生産プロセス全体を停止させてしまう可能性があります。不完全な内容のPCBドキュメントが製造業者の手に渡ることを防ぐため、次のようないくつかのガイドラインを頭に留めてください。 使用しているPCB設計ツールで、出力ドキュメントを手作業で生成する必要がある場合、出力するファイルに注意し、それらが単一のリポジトリ内で整理されていることを確認します。 製造業者に製造用のファイルを送付する前に、製造業者がどのようなファイルを、どのフォーマット（Gerber、ODB++、その他）で要求しているのかを正確に確認しておきます。 単一の社内用CADファイルを製造業者に送り付け、そのファイルを読み取れるソフトウェアを相手が持っていることに期待してはいけません。 簡単に言うと、完全なPCBドキュメントパッケージには、製造業者に必要なすべてのファイルが、推定作業の必要なしに簡単に解釈できるようなファイル形式と構造で、整理されて含まれている必要があります。製造業者に冗長なファイルや、エラーの含まれているファイルが渡った場合、製造プロセスの遅延を引き起こすことになり、是非とも回避すべき事態です。 完全なドキュメントデータパッケージ（出力ジョブファイル） #2 - クラスの種類が示されていない クラス2はPCBドキュメントの業界標準ですが、もし別のクラス（1または3）で設計を行った場合、マスター図面は大幅に変化します。このため、次のガイドラインに従って、正確にどのクラスが使用されているのかを明確にすることが重要です。 製造業者が、標準のクラス2プロセスが必要なものと想定しないよう、PCB製造および組み立て図面の両方に、必要なクラスで推奨される構築標準を明確に示しておくことをお勧めします。 記事を読む
Gerber RS-274Xを置き換える上位2つのファイル形式の代替案 Gerber RS-274Xを置き換える上位2つのファイル形式の代替案 1 min Thought Leadership 世界中で設計されたPCBの約90%に使用されているにもかかわらず、Gerber RS-274Xにはいくつかの実用的な制限があり、製造プロセス中に多くの問題を引き起こす可能性があります。このファイル形式の代替案は何か？続きを読んで確認しましょう。メタ説明：Gerber RS-274Xは、すべてのPCB設計の約90%で使用されていますが、いくつかの実用的な制限があります。 Gerber RS-274XはPCB設計ソフトウェアの事実上の標準ですが、それが最良であるとは限りません。世界中で設計されたPCBの約90%で使用されているにもかかわらず、このファイル形式にはいくつかの実用的な制限があり、製造プロセス中に多くの問題を引き起こす可能性があります。 Gerber RS-274Xの制限 Gerber X形式のいくつかの制限があり、多くの設計者が痛感しています。これらの問題を経験したことがあるなら、何を言っているかわかるでしょう： 銅層が順序どおりでないボードを受け取ったことはありますか？ ドリル穴がずれていたり、完全に欠けていたりしたボードを受け取ったことはありますか？ 製造ノートの誤解釈がスケジュール遅延を引き起こしたことを、管理職やクライアントに説明したことはありますか？ Gerber RS-274Xは、信号層やプレーン層の銅の形状の正確なイメージを描画するのに非常に正確で信頼性があります。しかし、問題はこの標準がPCB製造と組み立ての他のすべての側面を考慮に入れていないことです。 例えば、レイヤースタックの順序と材料情報、ドリルデータ、ピック＆プレースデータ、ネットリスト、テストポイントレポートなどの転送があります。これらの他のデータセットは、別のユーティリティによって別のプロセスとして生成する必要があります。簡単に言うと、Gerber RS-274X形式は、設計ドメイン（CAD）から製造ドメイン（CAM）への完全な設計の転送を行いません。 設計ドメイン（CAD）から製造ドメイン（CAM）への転送 代替手段は何ですか？ これらの問題を解決するためには、製造と組み立てのデータのすべての側面を考慮に入れた設計転送標準を採用する必要があります。幸いなことに、PCBデザイナーと製造業者および組み立て業者間の正確で効率的なデータ交換を可能にする2つの新しいオープンスタンダードが最近リリースされました。 Gerber 記事を読む
ウォータークーラーの周りで賢く見せるための6つのPCB設計統計 ウォータークーラーの周りで賢く見せるためのPCB設計に関する6つの統計 1 min Thought Leadership プリント基板を設計および製造するチームの一員としてのあなたの役割からすると、PCB設計について知るべきことがたくさんあります。設計の経験則から製造に向けた設計、製造プロセスに至るまで、その他多くのことが含まれます。しかし、PCBとそれがどのように使用されているかについて、あなたは本当にどれくらい知っていますか？続きを読んでください... プリント基板を設計および製造するチームの一員としてのあなたの役割からすると、PCB設計について知るべきことがたくさんあります。設計の経験則から製造に向けた設計、製造プロセスに至るまで、その他多くのことが含まれます。しかし、PCBとそれがどのように使用されているかについて、あなたは本当にどれくらい知っていますか？ここでは、同僚や上司、設計チームを感心させることができるPCB設計に関するいくつかの楽しい事実や統計を紹介します。 1. あなたが思っているよりも古い。既にご存知かもしれませんが、最初のプリント基板を特許取得した人物の名前はポール・アイスラーです。彼はオーストリア出身の発明家で、1943年、第二次世界大戦の最中に特許を取得しました。しかし、PCBの起源がアイスラーの40年以上前にさかのぼることを知らないかもしれません。最初の「印刷された配線」は1900年代初頭に特許を取得しました。その後、1925年にチャールズ・デュカスが絶縁表面上に直接電気的な経路を作るアイデアを提案しました。アイスラーはこれらのアイデアを組み合わせて、最初の実用的なPCBを作り出しました。 ポール・アイスラーと、プリント回路シャーシと空中コイルを使用した最初のラジオセット。（写真：モーリス・ヒューバート、マルチテックUK） 2. 設計プロセスは手作業で行われていました。PCB設計ソフトウェアが導入される前は、プリント基板は 透明なマイラーシートを使用して設計されていました。これは、基板自体の4倍までの大きさで、設計者が提案する設計の透明なフォトマスクを作成するために使用されました。最初にピンパッドを配置し、次に接着テープを使用してトレースを追加していきました。一般的な設計要素には、時間を節約するために、よく乾燥転写を使用していました。 (a) PCボードレイアウトに「スティックオン」パターンを適用する；(b) および (c) 長い回路パスと短いパス距離にテープを適用する。（Bishop Graphics, Inc.） 3. 予算は設計から始まる。新製品において、生産コストの約70～80％は設計段階での決定によるものです。これはPCBに特に当てはまります。エンジニアはしばしば真空状態で作業しているように見えます。彼らはデバイスの理想的なバージョンを作り出しますが、そのデバイスに対する現実世界のパラメータが変更されたときに最後に知ることが多いのです。したがって、材料コストや可用性などの要因が、最終アプリケーションにとって非現実的な材料や部品の選択をもたらす場合、PCBは再設計のために戻される必要があり、これにはかなりの追加時間とコストがかかります。設計要件が最初の段階で可変であることを理解することが重要です。それを考慮に入れて、エンジニアは設計段階で調達、品質管理、製品マーケティング、およびその他の関係者とより効果的にコミュニケーションを取ることができます。これにより、適切な材料が選択され、すべての部品が生産のために容易かつ安価に入手可能であることを保証することができます。設計段階でのコミュニケーションラインを改善することにより、エンジニアは生産コストを大幅に削減し、市場投入までの時間を短縮することができます。 4. PCBは大きなビジネスです。プリント基板が私たちの生活のあらゆる側面に欠かせない部分であることは、すでにご存知でしょう。しかし、PCB市場の規模は実際にどれほどのものなのでしょうか？実は1995年、その導入から50年余りで、初めて71億ドルの産業となりました。わずか5年後の2000年には、100億ドルを超える産業となり、2012年以降は世界中で600億ドルを超えています。全ての電子機器がこれらに依存して動いていることを考えれば、驚くにはあたりません！ 5 記事を読む
コンポーネント管理プロセスを自動化する方法 コンポーネント管理プロセスを自動化する方法 1 min Thought Leadership プロジェクトに没頭しているときに、主要なコンポーネントがバックオーダーになっていること、あるいはもっと悪いことに、既に廃止されていることに気づいた経験は何度ありますか？これは毎日のようにエンジニアの身に起こりますが、そうである必要はありません。コンポーネント管理プロセスを自動化する方法についてもっと読んでみましょう。 プロジェクトに没頭しているときに、主要なコンポーネントがバックオーダーになっていること、あるいはもっと悪いことに、既に廃止されていることに気づいた経験は何度ありますか？適切な代替品を探してディストリビューターのウェブサイトを掘り返す、眠れない夜をいくつ過ごしましたか？これは、中央集権化されており検証済みのコンポーネントのデータベースから作業していないエンジニアに毎日起こります。 従来のコンポーネント管理アプローチ 回路図やフットプリントモデルの場合、従来のアプローチはライブラリファイル、バージョン管理、およびデータベースライブラリの使用です。これらの方法は機能しますが、ライブラリから直接更新する方法を提供するだけです。コンポーネントが陳腐化しているか、時代遅れになっているかを直接知る方法は提供しません。これらの質問に答えられますか？ どのコンポーネントが私の設計にまだ利用可能かどうかをどうやって知ることができますか？ 新しいコンポーネントが私の生産オーダーに十分な在庫を持っているかどうかをどうやって知ることができますか？ 他のエンジニアによってコンポーネントが変更されたかどうかをどうやって知ることができますか？ これらの質問やそれ以上のことが、コンポーネント管理に対する統一されたアプローチで解決できます。 コンポーネント管理に対する統一されたアプローチ 統一コンポーネントモデルは、グラフィカルシンボル、フットプリント、その他のモデル、およびサプライチェーン情報を含む、いくつかのリビジョンのアイテムで構成されています。これらの統一コンポーネントを構成する関連アイテムのいずれかが更新または変更された場合、そのアイテムには新しいリビジョンが割り当てられます。これにより、新しく変更されたアイテムを使用するためには、統一コンポーネントのリビジョンを更新する必要があります。これは、単なるバージョン管理を超えて、設計で使用されるコンポーネントに対して確認できるリビジョンとライフサイクルを提供するものです。 無料のデザインデータ管理ホワイトペーパーを今日ダウンロードして、統一コンポーネントモデルを使用したコンポーネント管理プロセスの自動化についてもっと学びましょう。 記事を読む
ルーティング技術を向上させる方法 ルーティング技術を向上させる方法 1 min Thought Leadership ルーティングプロトコルは、最も時間がかかるボードレイアウトのタスクの一つであり、設計者は今日の複雑な設計要件に対して可能な限り多くのツールが必要です。しかし、広範なコンポーネントのサポート、WiFi信号、製造技術を取り入れ、さらに特定のルータービットを要求するような小さなコンポーネントエンクロージャーサイズでボードレイアウトが進む中、この時間がかかるプロセスをどうやって自動化できるでしょうか？ルーティング技術を向上させる方法に焦点を当てる方法を見ていきましょう。 設計効率の向上 ルーターソフトウェアは年々進化し、プロセスをより少ない労力で非効率的でないものにするための機能が追加されてきました。現代の電子設計者に利用可能な機能の深さを示す3つの特徴があります： 動的クリアランス境界 は、混雑したコンポーネントエリアをルーティングする際に役立つツールです。クリアランス境界機能は、利用可能なチャネルだけでなく、プリント回路トレースが収まらないスペースにウェブを配置します。 ピンスワッピングルーティング中にサブネットスワッピング機能を使ってルータータスクの一部としてピンをスワップできます。これは、接続のクロスオーバーがない順序が必ずしも最適でないため、ルート最適化のためにピンをスワップするよりも効果的です。 Tune Accordionsは、PCBルーター技術に追加できます。そのエリアをカーソルで移動すると、このツールは自動的に利用可能なエリアを埋めて、トレースを正確に調整します。 デザイナーは、今日の複雑なプリント回路の設計要件を満たすために、できるだけ多くのツールが必要です。ルーティングは設計プロセスの特に労力がかかる側面であるため、これらのプリント回路ツールは体験を改善し、効率を向上させることを目指しています。 これらのインタラクティブなルーターツールが設計プロセスの時間を節約するのにどのように役立つかについてもっと学びたいですか？今日、無料の PCBツールの幅と深さ パート1 – インタラクティブルーティングホワイトペーパーをダウンロードしてください。 記事を読む
わずか4つのステップで電源分配ネットワークを最適化する方法 わずか4つのステップで電源分配ネットワークを最適化する方法 1 min Thought Leadership 最近の設計者は、電源分配ネットワーク（PDN ）インテグリティという、従来考える必要のなかった問題に直面しています。私たちは皆、何十年もの間、シグナルインテグリティーの必要性を感じてきましたが、その間、パワーインテグリティーは、脇に置かれてきました。従来は、専用の電源プレーンを使用するスペースが多くありました（動作に必要なものをデザインに容易に含めることができました）。 しかし、設計の物理的な制限を押し広げ、より小さなフォームファクターに、より多くのコンポーネントを詰め込み続ける中、フォームファクターの縮小を続けながらPDN を最適化する方法が必要となっています。物理的な試作やシミュレーションのエキスパートに頼らないで、設計環境で直接、電源プレーンの形を最適化できれば、どうでしょう? PDN Analyzer powered by CST® は、Altium Designer ワークスペース内でPDN インテグリティーへの道を提供します。従来は非常に長く骨の折れた解析プロセスを、単一の設計環境で完了できる複数のステップに分割できるようになりました。リアルタイムで変更を行い、解析を再実行できます。 PDN Analyzer を使って、わずか 4 つのステップで簡単に PDN を最適化できる方法を説明します。 記事を読む