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高品質なPCBレイアウトでは、高密度な配線、低EMI、機械的制約を考慮した部品配置を行います。Altium DesignerでのPCBレイアウトの方法やヒントをライブラリのリソースでご覧ください。

回路図からPCBレイアウトを作成する方法 PCB Design and Development Top 5 PCB Design Rules Altium DesignerでPCBレイアウトをする方法 PCB Layout and Placement Guidelines PCB Component Placement (Webinar) Rules-Based Component Placement Enterprise PCB Layout Capabilities Design Rules Available for PCB Layout in Altium Designer

0:37:30 Webinars 複雑さに挑む：Altium Designer 25が大規模PCB設計をどのように扱うか

Altium Designer 25は、より速い回路図編集、最適化されたPCBレイアウトの取り扱い、そしてよりスムーズなドキュメント作成で、あなたのワークフローを合理化するために登場しました。

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Altium Designerにおけるワイヤーボンディングはじめにワイヤーボンディング技術は年々進化しており、その使用例や応用分野も広がっています。デバイスがよりコンパクトでパワフルになるにつれて、設計者は複雑なインターコネクトを扱うための正確なツールが必要とされ、Altium Designerは、チップ・オン・ボード（COB）設計やキャビティ内のスタックダイ、その他の高性能アプリケーションでのワイヤーボンディングを効率化する機能を提供しています。この記事では、Altium Designerの高度なワイヤーボンディング機能と、それが信頼性をどのように保証するかについて探ります。 Altium Designerにおける高度なワイヤーボンディング技術 Altium Designerのワイヤーボンディングツールは、新しい機能の範囲を提供し、PCB設計に高度なボンディング技術を取り入れることを容易にしています。いくつかの注目すべき機能を見てみましょう：キャビティ内のスタックダイ用ワイヤーボンディング：ユーザーは、キャビティ構造内のスタックダイに必要な複雑なインターコネクトを簡単に扱うことができるようになりました。これは3D集積回路としても知られています。レイヤースタックマネージャーのリジッド＆フレックスアドバンスドモードを利用することで、ダイ構造とダイパッドを簡単に描画し、異なるスタックアップに配置して3D構造を作成することができます。Altium Designerの3Dビューでのワイヤーボンドの可視化機能により、設計者はワイヤーボンドのループ高さ、長さ、直径、およびパスが設計の電気的および機械的要件に最適化されていることを確認できます。これらの3Dビジュアライゼーションは、高度なコンピューティングおよびモバイルデバイスで使用されるスタックダイ構造の典型的な細ピッチおよび高ピン数を管理する際に重要です。キャビティ内のスタックダイワイヤーボンディング（3D集積回路）ダイ間ワイヤーボンディング：Altium Designerのワイヤーボンディングツールは、ダイ間ワイヤーボンディングを可能にします。これは、寄生インダクタンスと信号干渉を最小限に抑えるために使用される技術です。複数のダイを中間のフィンガーパッドや銅の流れなしで直接ワイヤーボンドで接続することができ、ループ長を短縮し、高周波および高電力アプリケーションの性能を最適化します。ダイ間ワイヤーボンディングダイから銅プールへのワイヤーボンディング：多くのパワーエレクトロニクスや高電流アプリケーションでは、ダイを直接銅プールに接続することが、効果的な熱および電気性能を実現するために不可欠です。Altium Designerのワイヤーボンディングツールは、PCB上のダイと銅プールエリアとの間の正確なワイヤーボンディングを可能にすることでこれをサポートします。この方法は、熱の放散と電流処理能力が重要なパワーマネジメントモジュールなどの高電力設計に特に有用です。大きな銅プールに直接ボンドワイヤーを接続することを可能にすることで、設計者は電気および熱性能が最適化され、追加のインターコネクトやビアの必要性を減らすことができます。銅プール上の複数のワイヤーボンド同じダイパッドのための複数のワイヤーボンド：Altium Designerのワイヤーボンディングツールは、電流運搬能力を高め、インピーダンスを減少させるために、同じダイパッドからの複数のワイヤーボンドもサポートします。この技術は、ダイを通じてより高い電流が流れるパワーエレクトロニクスや高性能アプリケーションにおいて特に重要であり、電気負荷を分散させるために追加のワイヤーボンドが必要になります。複数のワイヤーボンドは、個々のワイヤーボンドにかかるストレスを減少させることで機械的信頼性も向上させ、高ストレス環境での熱および電気性能を強化します。パッドの整列と向き：成功したワイヤーボンディングプロセスには、適切なパッドの整列と向きが不可欠です。Altium

PIMX8 プロジェクト - 第6章

Altium Designer Projects Pi.MX8 プロジェクト - ボードレイアウトパート4 Pi.MX8コンピュートモジュールSoMプロジェクトの新しいインストールメントへようこそ！このアップデートでは、PCB設計に最後の仕上げを行い、プロトタイプの生産準備を整えます。前回の記事では、信号層のルーティングを完了しました。これはPi.MX8モジュールのPCBレイアウトで最も時間がかかる部分でした。しかし、同じくらい注意を要する2つのタスクがまだ残っています。電源プレーンのルーティングと信号遅延の調整です。電源プレーンまず、電源プレーンから始めましょう。私は通常、遅延調整を最後のステップとして行うのが好きです。なぜなら、長さ調整のために必要なメアンダーがボード上の残りのスペースをしばしば埋め尽くすからです。例えば、電源ネットをルーティングする際に追加のVIAを配置する必要がある場合（時には必要になることがあります）、必要なスペースを作るために長さ調整プリミティブを調整する必要が出てくるかもしれません。最後に長さ調整プリミティブで残りのスペースを埋めることで、追加の作業を避けることができます。利用可能な電源プレーン層レイヤースタックを見ると、2つの専用の電源プレーン層が利用可能であることがわかります。これらの層は、薄いプリプレグによって隣接するグラウンド層から分離されています。このスタッキングは低インダクタンスプレーンの容量を増加させ、高周波でのPDNインピーダンスを減少させるのに役立ちます。まず、高電流の電源レールを配線しましょう。この場合、これらはi.MX8 SoCとDRAMコントローラーのコアおよびメモリレール、そしてLPDDR4 ICです。 SoCのPMICコアおよびメモリ供給 VCC_ARMおよびVCC_SOCレールはリモートセンシングを使用しており、これはバックコンバーターのフィードバックノードがMIC近くの出力コンデンサにルーティングされるのではなく、i.MX8の電源パッドにルーティングされることを意味します。これは、電源プレーンまたはポリゴンを通る電圧降下を補償するためです。これらのレールの電流が比較的高く、PMICがこれらの電圧を正確に調整する必要があるため、負荷で直接「電圧を測定」することが重要です。次の図は、電源ポリゴンを通る電圧降下を示しています：電源ポリゴンを通る電圧降下 VCC_ARMレールのパワーポリゴンは、レイヤー6にルーティングされています。ポリゴンのアウトラインに近くルーティングされたトレースは、リモートセンシング信号です。理想的には、リターンパス電流によって導入される寄生効果を補償し、フィードバックをノイズに対してより耐性を持たせるために、差動電圧を測定したいところですが、私たちの場合、これは必要ありません。参照設計の推奨に従います。 VCC_SOCポリゴンフィードバックトレースは、SoCのピンの近くで「ネットタイ」を使用して、フィードバックネットをパワーネットに接続します。ネットタイを使用しない場合、フィードバックトレースとパワーポリゴンの間のクリーンな分離を手動で確保する必要があります。このアプローチはエラーが発生しやすいです。ネットタイは、両端に小さなパッドを持つ短いトレースセグメントからなるフットプリントです。コンポーネントタイプをネットタイに設定することで、Altium Designerはこのコンポーネントに対してショートサーキットエラーを生成しません。 VCC_ARMポリゴンとDRAMパワーレールは、レイヤー5で同様の方法でルーティングされています。 VCC_ARMが強調表示され、DRAMパワーレールが紫色で表示されています残りの電源レールは、レイヤー5と6に分配されています。1.8Vおよび3.3Vのシステム電源ポリゴンは、これらのレールに接続されている多くのコンポーネントがボード全体に分散しているため、ボード全体にわたって広がっています。

Pi.MX8_Chapter_V

Altium Designer Projects Pi.MX8 プロジェクト - ボードレイアウトパート3 Pi.MX8オープンソースコンピュータモジュールプロジェクトの新しいインストールメントへようこそ！このシリーズでは、NXPのi.MX8Mプラスプロセッサを基にしたシステムオンモジュールの設計とテストについて詳しく説明します。前回のアップデートでは、レイアウト準備を完了しました。これには、インピーダンスプロファイルの作成、ボード製造業者の仕様に従った設計ルールの追加、特別な設計ルールを適用すべきエリアの定義が含まれます。また、LPDDR4インターフェースのルーティングも完了しましたが、長さ調整は（今のところ）行っていません。 DRAMインターフェースの長さ調整を始める前に、Pi.MX8モジュール上の残りのインターフェースのルーティングを見ていきます。ボード上には、多くの高速および低速バスがあり、その中には多くのルーティングスペースを必要とする広い並列バスもあります。各インターフェースに十分なスペースを割り当てるために、まずモジュールの各ルーティング層について大まかなフロアプランを作成します。ルーティング計画ルーティングプランは、利用可能な信号層全体に高速および低速インターフェースをどのように分配するかを決定するのに役立ちます。あらかじめ大まかなガイドを設定することで、現在作業している層に十分なルーティング用の不動産が利用可能であることを確認できます。これにより、層の移行を最小限に抑え、ルーティングプロセス中に行う再作業の量を減らすことができます。レイアウト計画を設定する方法はいくつかあり、主に利用可能なツールに依存します。私たちに必要なのは、既存の画像の上にスケッチを描くことができる基本的な描画ツールです。この例では、Inkscapeを使用します。 Inkscapeでは、背景画像を追加して、配置されたコンポーネントと未ルーティングのインターフェースをカラーのエアワイヤとして表示できます。このスクリーンショットでは、信号層でルーティングされるネットにのみ焦点を当てるため、電源ネットは非表示になっています。回路図では、各電源ネットにネットクラス指令を配置しており、レイアウトエディターで関連するネットクラスを有効にするか非表示にすることで、どのネットがプレーン層でルーティングされるかを簡単に識別できます。実際のルーティングには、Inkscapeで線を追加して、対応するレイヤー上でルートしたいインターフェースを表します。これらの線の幅を調整して、インターフェースでルーティングされる信号の数を表現できます。線の色は、背景画像から選択して、どのインターフェースが表されているかを識別しやすくすることができます。レイヤー間の移行にもすべてのレイヤーにスペースが割り当てられる必要があるため、各線の末端にブロックを追加してレイヤー移行を詳細にします。 Inkscapeでのレイアウト計画、背景画像としてAltium Designerのスクリーンショットを使用上記のプロセスを各ルーティングレイヤーで繰り返した後、実際のルーティングプロセスを開始できます。トップレイヤーのルーティングルーティング戦略を確立したので、まずはトップレイヤーのインターフェースのルーティングから始めましょう。トップレイヤーのコンポーネントのファンアウトルーティングは既に完了しているため、残りのスペースをすべてシグナルルーティングに使用できます。残されたスペースは多くありませんが、内部シグナルレイヤーのルーティングを後で容易にするために、内部レイヤーのルーティングに干渉しない領域に戦略的にVIAを配置することで、まだ利用可能です。これは、あらかじめレイアウトを計画することのもう一つの利点であり、そうでなければこれらの領域はこの段階で定義されていません。トップレイヤーのPiMX8モジュールのルーティングトップレイヤーにトレースを配置する際には、フィデューシャルやラベルなどの機能をトップレイヤーに追加するためのスペースが必要であることも考慮する必要があります。レーザーエッチングされたデータマトリックスコードは、均一なコントラストを提供するために、固体の銅領域またはトレースのない領域を必要とする場合があり、これらの領域はルーティングに使用できません。内部シグナルレイヤーのルーティングほとんどの接続は、レイヤースタックマネージャーで定義した2つの内部信号層に配置されます。まず、すべての高速同期インターフェースのルーティングから始めましょう。この場合、MIPI-CSI、MIPI-DSI、LVDSインターフェースなどが該当します。これらのインターフェースはすべて低電圧差動信号を使用し、専用のクロックラインと少なくとも2つのデータラインを持っています。各データラインの長さは、一定のタイミングマージン内でクロックラインに合わせる必要があるため、多くのルーティングスペースが必要です。複数の差動ペアの長さを合わせるには、かなりのスペースが必要になることがあります。なぜなら、インターフェース内の1つ以上のペアが、考慮しなければならない大きな遅延を引き起こす可能性が非常に高いからです。これらのインターフェースを最初にルーティングすることで、後で長さ調整のために十分なスペースが確保できるようになります。これらの高速差動ペアの層間遷移の近くにリターンパスVIAを配置することも、信号の整合性を確保するために重要です。リターンパスVIAは複数の層にわたってスペースを取ることができるので、信号の遷移が配置されたらすぐにこれらのVIAを配置するべきです。

TotM - 2024年6月

Altium Designer: PCB設計革新をリードする電子設計の急速に進化する世界において、Altium Designerは革新のリーダーとして輝き、PCB（プリント回路基板）設計における可能性の限界を常に押し広げています。包括的で使いやすいツールで知られるAltium Designerは、世界中のエンジニアやデザイナーの成長するニーズに応える最先端の機能を一貫して導入してきました。その多くの進歩の中でも、特に革新的な3つの機能が際立っています：3D-MID設計、高速設計の改善、およびインタラクティブルーティングの強化です。これらの機能は設計プロセスを合理化し、電子製品の性能と信頼性を大幅に向上させます。 3D-MID設計：Altium DesignerによるPCB革新の新たな次元 Altium Designerは、設計プロセスにおける3D成形インターコネクトデバイス（3D-MID）技術の採用をリードすることで、PCB設計を再定義しています。この革新的なアプローチにより、電気回路を三次元のプラスチック部品に直接成形することが可能となり、機械的、電子的、および視覚的要素を統合した一体構造を実現します。Altiumの3D-MID技術に関する専門知識は、消費者電子機器、自動車、ヘルスケア、航空宇宙、ウェアラブル技術を含む主要産業を変革しており、空間と重量の大幅な削減と機能統合の強化を可能にしています。これらの進歩は、効率と性能に関して新たなベンチマークを設定しています。変革的な3D-MID機能 Altium Designerが3D-MID技術を採用したことは、その提供内容において重要なブレークスルーを示しています。この技術により、機械的および電子的機能を一つの統合されたコンポーネントに融合させる複雑な三次元回路構造の作成が可能になります。3D-MID技術を採用することの利点は広範にわたり、軽量化されたコンポーネント、強化された機能性、設計の多様性の増加に至るまで様々です。このソフトウェアは、デザイナーがほぼあらゆる想定される形状を持つ複雑な多層設計を構築できるようにすることで、力を与えます。このような柔軟性は、空間と重量を最小限に抑えることが最優先事項である分野では非常に貴重です。例えば、自動車および航空宇宙産業では、軽量の電子部品が燃料効率と全体的な性能を大幅に向上させることができます。同様に、ウェアラブル技術では、コンパクトで軽量な設計への重点が、ユーザーの快適さと実用的な機能性を確保するために重要です。高度な設計ツール Altium Designerは、デザイナーに3Dオブジェクトを視覚化し、操作するための洗練されたツールを提供し、PCBの電子部品と機械要素をシームレスに統合します。この統合は、設計の性能と製造可能性を向上させるために重要です。ソフトウェアは、従来の2D PCBレイアウトから高度な3D設計へのスムーズな移行を提供し、包括的な視覚化および分析ツールを装備しています。これらのツールにより、デザイナーは設計のあらゆる側面を徹底的にシミュレートし、厳格な性能基準に準拠していることを確認できます。設計環境内で3Dオブジェクトを視覚化し、調整する能力は、複雑な幾何学を作成するプロセスをより直感的で効率的にすることを可能にします。この効率性は、プロトタイピングを加速し、市場投入までの時間を短縮し、革新的な製品を作成する際にデザイナーに重要な利点を提供します。業界の応用と利点 3D-MID技術は、さまざまな業界で利用されており、顕著な利点をもたらしています。消費者向け電子機器では、複数の機能を単一のコンパクトなユニットに統合することを可能にし、機能性とユーザーエクスペリエンスの両方を向上させます。例えば、スマートフォンやウェアラブルは、より小さく軽量になりながら、より多くの機能を提供できます。自動車セクターでは、3D-MID技術により、センサーや制御ユニットを直接車両の構造に統合することができます。この改善により、信頼性が向上し、組み立てプロセスが簡素化され、製造がより効率的になり、生産コストが低下します。ヘルスケアデバイスも3D-MID技術で大きな改善を見せています。より小さく、軽量で機能性の高い医療機器の設計を可能にし、より進んだ診断および治療ツールの開発につながり、患者の成果を改善することができます。高速設計の改善：Altium

Pi. MX8_Chapter_III

Altium Designer Projects Pi. MX8 プロジェクト - ボードレイアウトパート1 Pi.MX8オープンソースコンピュータモジュールプロジェクトの第3回へようこそ！この記事シリーズでは、NXPのi.MX8Mプラスプロセッサをベースにしたシステムオンモジュールの設計とテストについて詳しく説明します。前回の更新では、モジュールの回路図の構造を見て、予備的な部品配置の準備を始めました。部品を配置した今、設計の密度とそれがレイヤースタックに要求することがどの程度かがよくわかります。今日は、適切なスタックアップを選択し、最初のトラックのルーティングを開始します。レイヤースタックの定義部品配置といくつかの戦略的要因に基づいて、今後の設計に使用したいPCB技術とレイヤースタックを決定できます。まずは部品の密度を見てみましょう：部品配置トップサイド予備的な部品配置により、全体的な設計の密度が適度であることが明らかになりました。アクティブな部品はすべて基板のトップサイドに配置され、ボトムサイドには主にデカップリングキャパシタやその他の受動回路が含まれています。そのため、基板のボトムサイドは比較的空いており、ルーティングスペースがたくさんあります。しかし、目標は、このスペースをPi.MX8モジュールが特定の要求に基づいて更新および拡張されるプラットフォームとして機能するために実装される追加機能に割り当てることです。部品配置ボトムサイドボード間コネクタに近い部品の配置を見ると、多くの部品がボードの反対側にあるコネクタの直上に配置されていることに気づきます。上層から下層まで全てのレイヤースタックを接続する標準的なVIAのみを使用することにした場合、これらのエリアにVIAを配置することはできません。ボード間コネクタの全てのピンをブレイクアウトし、コネクタの反対側にあるアクティブ回路を効率的にルーティングするためには、スルーホールVIAのみに頼ることを超えた方法を考案する必要があります。これには、HDIスタックアップを使用する必要があります。 HDIスタックを使用すると、後の段階でモジュールの機能を拡張することが容易になります。追加の部品を接続するためにスルーホールVIAを必ずしも使用する必要がなく、したがって、確立されたルーティングや部品配置をあまり妨げることなく済みます。 Pi.MX8モジュールには、2+N+2レイヤースタックを使用します。これはIPC-2226規格で定義されているタイプIIIレイヤースタックであり、最も一般的に使用されるHDIスタックの一つです。このタイプのスタックアップは、製造プロセス中に2回の連続した積層工程を使用して、最外層の3層を接続するマイクロVIAを可能にします。埋め込みVIAは、連続製造プロセスの一部ではないコアスタックを接続するために使用されます。このタイプのレイヤースタックで使用されるプリプレグとプリプレグの厚さは、PCBプロバイダーの製造能力に依存します。連続積層されたプリプレグの選択された厚さは、マイクロVIAのアスペクト比によって制限されます。機械的にドリルされたVIAとは異なり、マイクロVIAは短いレーザーパルスを使用してプリプレグに穴を開けることによって作成されます。通常、VIAの直径は0.08mmから0.15mmが使用されます。大量製造に適したアスペクト比は通常、0.6:1～0.8:1の範囲です。薄いプリプレグは、アスペクト比の要件を違反せずに、与えられたインピーダンス制御トレースのトラック幅を減少させることを保証します。上層または下層の単純なマイクロストリップで、参照平面が1つだけの場合、これは問題ではありません。しかし、最初のグラウンドプレーンの下にある埋め込みストリップラインには注意が必要です。ストリップラインの上下の参照平面までの短い距離が、特定のインピーダンス制御インターフェースのために非常に狭いトレースをもたらす可能性があります。 Pi.MX8ボードの最終スタックアップは、PCBメーカーとの協力のもとに作成され、以下のようになります： Pi.MX8レイヤースタック全体として、このモジュールは10層スタックアップで構築されます。トップ、L2、L7、およびボトムレイヤーが信号レイヤーとして使用されます。L1、L3、L6、L8レイヤーがグラウンドプレーンとして使用されます。残りの2層、L4とL5は電源プレーンとして機能します。電源プレーンは、わずか18μmの厚さの薄い箔を使用して構築されます。これらの層のIRドロップに注意を払う必要があります。電源プレーンは、隣接するグラウンドプレーンとわずか75μmのプリプレグで分離されて密接に結合されています。これにより、追加のプレーン容量が生じ、高周波で低PDNインピーダンスを提供するのに有益です。レイアウトが完成したら、PDNの挙動をシミュレーションで確認します。このスタックアップについて注意すべきもう一つの重要な点は、スタックされたマイクロビアではなく、スタッガードマイクロビアのみを使用することです。これは、マイクロビアを直接重ねて配置することができず、代わりに少なくとも0.35mmのピッチで中心から中心にオフセットする必要があることを意味します。スタッガードビアの使用は、連続するレイヤーの登録を容易にするため、一部のPCBプロバイダーでは製造コストを削減します。このアプローチは、2つ以上のマイクロビアプログラムを使用するHDIスタックアップで、マイクロビアの信頼性を高めるためにも推奨されます。スタッガードマイクロビアを使用するデメリットは、最小オフセット要件を満たすために必要な追加のスペースです。グラウンドプレーンに作成された空隙も、隣接するトレースのリターンパスを管理する際に考慮する必要があります。コンポーネントブレークアウトルーティングレイヤースタックが定義された今、次のステップは個々のコンポーネントの信号をブレークアウトすることです。このステップでは、各コンポーネントの信号および電源ルーティングに必要なビアを配置します。コンポーネントを接続し始める前に、できればすべてのビアを配置しておきたいと考えています。HDIスタックアップであっても、ビアは依然として多くのスペースを占めます。これは、通常、スタックアップ全体を通過する電源配布ネットワークの一部であるビアに特に当てはまります。ルーティング段階でビアを配置すると、ビアのためにスペースを作るために以前にルーティングされたトレースを削除する必要があるかもしれません。

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