プロジェクト管理

Unifying Your Component Management Workflow (Design Data Mgmt) - JP

Whitepapers 設計データ管理パート1: コンポーネント管理概要タイムトゥマーケットがますます早まる現代において、エンジニアは新しい（または改良された）設計/製品の要件だけでなく、コンポーネントの供給可能性、価格、廃番を追跡するという煩雑な作業にも直面しています。本稿では、Altium Designer®のデータ管理法を使用してこれらの問題に対処する方法を説明します。コンポーネント管理古いプロジェクトを更新しなければならない場合、あなたならどうしますか。既存のテクノロジーを流用して、新しいプロジェクトを作成するのはどうでしょうか。どのコンポーネントがまだ利用可能で、どの新しいコンポーネントが初回受注分を製造するのに十分な在庫があるでしょうか。プロジェクトの設計に組み込むコンポーネントを探して、長時間インターネットを探し回っても、その結果は、極めて限られています。プロジェクトが相当進んだ段階になってから、主要コンポーネントの1つが品切れ、さらに悪いケースでは、廃番だと分かったことが何度ありますか。適切な代替品を求めて販売店のWebサイトを探し回り、何度眠れない夜を過ごしましたか。このような問題に役立つPCB設計ツールAltium Designer®のデータ管理ソリューションを見てみましょう。電子データ管理は、コンポーネント管理から始まります。Aberdeen Groupによれば、トップクラスの組織では、意思決定をする際に、価格、購入可能な数量、代替のコンポーネント、設計の見積もり価格を前もって表示してくれる集中型のライブラリ管理システムが導入されているといいます。回路図またはフットプリントモデルにおいて、伝統的なアプローチは、ライブラリファイル、バージョン管理、データベースライブラリを使う方法です。これらの方法は有効ではありますが、ライブラリから直接アップデートする方法を提供しているだけです。コンポーネントの価値が下がったり時代遅れになったりしているかをチェックするための直接の方法は提供されません。 Altium Designer®では、そのインタフェース内で Altium Vaultのシステムを利用できます。Altium Vaultのコンポーネント管理システムは、標準的なライブラリのアプローチから始まって、さらに一歩進んで、統合コンポーネントモデルの概念が加えられています。1つの統合コンポーネントは、回路図シンボル、フットプリント、その他のモデル、サプライチェーン情報などを含む、いくつかのリビジョンの項目で構成されます。その統合コンポ

回路基板のデジタルライブラリ管理: 本棚以上の機能を備えた棚

Thought Leadership 回路基板のデジタルライブラリ管理: 本棚以上の機能を備えた棚「コンポーネント」という言葉を聞いたとき、IC、LED、抵抗、およびPCBの組み立てに使用するその他の電子的なハードウェアを思い浮かべるのは当然です。しかし、プリント基板設計ソフトウェアの点からみると、コンポーネントを詳しく記述する多くの情報があります。各コンポーネントには、関連付けられた記号、フットプリント、ピン配列、および基板設計CADが使用するその他のプロパティがあります。市販の多数のコンポーネントを入手でき、またエレクトロニクス企業が新しいコンポーネントを開発する状況では、コンポーネントライブラリの管理は基板設計者の重要な任務の1つになります。設計者は通常、自分の設計で使用するために、フットプリントやシミュレーションモデルも含め、カスタマイズされたコンポーネントを作成します。基板を設計から製造に移行できるようこの情報を1つにまとめるには、市販の最も優れた設計ソフトウェアが必要です。統合設計環境で作業すると、設計ソフトウェアはコンポーネントライブラリをシームレスに統合し、コンポーネントライブラリへの更新を回路図に簡単に反映できます。デジタルライブラリの管理ライブラリ管理は、コンポーネント、サプライヤー、ライフサイクル、設計で使用する回路図などの管理を指す広義語です。市場には莫大な数のコンポーネントが出回っており、自分のライブラリにそれらのライブラリの情報を集める時間は誰にもありません。ユーザーに代わってこの情報を集めるソフトウェアを専門に開発する企業が多数あり、それによって生産性を上げ、より多くの時間を設計に費やすことが可能になります。コンポーネントライブラリに含まれる情報は、部品番号の膨大なリストだけではありません。優れたコンポーネントライブラリには、関連する回路図シンボル、レイアウトのフットプリント、シミュレーションで使用するSPICEモデル、電気的特性などの情報が含まれている必要があります。これらのライブラリには、3Dビューワーで使用する3Dモデルも含まれます。これらの全情報を単一インターフェースでまとめると、設計プロセスが格段に効率化されます。コンポーネントライブラリには、価格、リードタイム、適切な配置といった関連するサプライヤー情報も格納される必要があります。これにより、ユーザーは、部品リストと製造業者用の部品表の生成に必要な情報を入手できます。部品表生成ツールは、製造に移行する前に、設計から直接情報を取り出す必要があります。設計者は、回路基板のために、可能な限り効率的にビア、銅箔、およびコンポーネントを管理すべきです。デジタルライブラリ管理は、コンポーネントおよび回路図のリストを管理するだけでは不十分です。ライブラリは、コンポーネントサプライヤーの情報やライフサイクル管理ツールと同期する必要があります。ライフサイクル管理ツールを使用すると、廃番になったコンポーネントを適切な代替品で置き換えるための必要な情報を入手できます。これらのツールは全て、別のモジュールとして切り離されているよりも、単一環境に統合されてその機能を最も発揮します。問題の発生源の把握基板設計CADによっては、よく使用する特定のコンポーネントのリストを含む新しいライブラリを作成できます。コンポーネントが1000個にまで増えたライブラリでは、異なるコンポーネントモデルを使用して動作するソフトウェアを使用していると、コンポーネントはほとんどシームレスには更新されません。デジタルライブラリは、ユーザーおよびユーザーの目的を考慮して、またライブラリが必要とするリソースおよび情報にアクセスできるよう作成される必要があります。コンポーネントライブラリを、更新されたバージョンのソフトウェアに変換すると、ライブラリが破損する可能性があります。更新によって、コンポーネントライブラリのファイル構成が変更される可能性があり、手作業でコンポーネントを構成し、更新しなければならなくなります。ソフトウェアパッケージによっては、ライブラリ管理に役立つコンポーネント情報システムが用意されていますが、アドオンとして購入する必要があります。そのような重要なツールは基板設計CADソフトウェアに備えられていて当然です。ライブラリ管理は、ただ単に回路図のフットプリントやシンボルを更新するのではありません。設計を確実に最新状態に保つために、サプライチェーンの可用性やライフサイクルの情報を活用する必要があります。6か月前に作成したPCBのデータを開き、製造業者に成果物を送ったにもかかわらず、部品の半分は入手できないか廃番になっていることが判明した場面を想像してみてください。ライフサイクルの状態により、設計内で廃番になった部品を見つけて置き換えることができます。統合されたデジタルライブラリ管理統合設計環境での作業は、必要な全てのツールが単一のソフトウェアで提供されるというだけではありません。統合設計環境におけるデータ管理では、新しいコンポーネントの定義時に再利用できる統一されたコンポーネントモデルが使用されます。それらのコンポーネントモデルは、新しいコンポーネントのテンプレートとして機能し、設計およびライブラリに新しい機能を追加するために必要な時間を節約できます。また、設計ソフトウェアは、コンポーネントライブラリとサプライチェーン情報を更新することで、生産性を向上させる必要があります。設計者は、コンポーネントの更新やサプライチェーンの情報を求めてインターネットを探し回るために時間を割く必要はありません。また、それらの重要な更新について、信頼できないサードパーティーのサービスに頼る必要もありません。さらに、統合設計環境により、ユーザーは更新を自分の回路図にシームレスに転送することもできます。統合コンポーネントのフットプリントを修正する必要がある場合、PCB設計ソフトウェアは、フットプリントの変更を並べて表示し、比較を目視できるようにする必要があります。シンボル、ピン配列、回路図の変更も同様に簡単に比較できる必要があります。同様の考え方はコンポーネントテンプレートにも適用されます。これにより、組織の全員が、ライブラリ内のコンポーネントの変更にアクセスできるようになります。多くのコンポーネントは、静電容量、実装スタイル、定格電圧などの共通のプロパティを共有します。高度なコンポーネント管理ツールを使用して作業している場合、それらのプロパティを各コンポーネントに、単一インターフェースで簡単に割り当てることができます。プロパティを各コンポーネントに個別に追加できるほか、Parameter Managerのコマンドを使用して、複数コンポーネントにプロパティを追加することもできます。回路基板およびデジタルライブラリは、効果的なコンテンツを作成し格納できるよう管理できます。

管理が面倒な回路図設計を体系的に整理する方法

Thought Leadership 管理が面倒な回路図設計を体系的に整理する方法私の息子は6歳ですが、自分のおもちゃや私物の整理が非常に得意です。同じ年頃、私自身は自分の持ち物は全て大きな収納ボックスにまとめて放り込んでいました。一方息子は、異常なまでの整理整頓の才能があります。息子の細部に至るまでの細心の注意は、場合によっては少々ストレスですが、私は常に遊び場の整理整頓を息子に任せられる、ということを意味します。プリント基板設計においては、自分のプロジェクトを引き継ぐハードウェア設計者が必ず容易に作業を進められるよう、回路図ドキュメントを同一レベルで整理して表示する必要があります。誰も回路図を理解できないという理由で常に電話やメールに悩まされるのは、最も避けたい状況です。回路図設計の基本電子回路設計の多くの記事は、電磁干渉（EMI）の低減や高速設計など、基板レイアウトのベストプラクティスについて論じています。ですが、基板に最初のネットの配線を開始する前であっても、正しい回路図を用意する必要があります。実際は、回路図設計は基板設計で最も見落とされがちなところです。ハードウェア設計を開始している場合、おそらく、完成した回路がどのようになるか、大まかなアイディアはあります。回路図設計の一般的な方法は、マイクロコントローラーのような主要コンポーネント、メモリーチップ、特殊機能の集積回路（IC）などの配置から開始します。それに続き、コンポーネントを接続する前にパッシブコンポーネントを配置します。次に回路図を基板レイアウトにエクスポートします。基板レイアウトには、対応するフットプリントが、相互接続したネットとともに表示されます。基板で適切な接続を生成する回路図設計は重要に思われます。しかし実際には、回路図設計は適切に整理して容易な理解と再利用を確実にする必要があります。回路図設計を整理する方法回路図の整理は、習慣と、使用しているプリント基板設計ソフトウェアの機能の組み合せです。以下は、私が通常回路図を整理している方法です。 1. 回路図シートを機能ごとに分けるコンポーネントが比較的少ない、シンプルな設計では、1枚の回路図シートで回路全体を作成することは理にかなっています。ただし、何百ものコンポーネントを使用する複雑なハードウェア設計に取り組んでいる場合、1枚の回路図シートに全てが詰め込まれたら、むしろどうしようもありません。その代わりに、上図のように異なる機能に対して異なる回路図シートを作成することをお勧めします。これにより、個々のシートの回路図がより管理しやすくなるだけでなく、新しい設計で簡単に再利用できるようにもなります。整列して表示された回路図ドキュメント 2. デジグネータのシステムを作成するデジグネータは、場合によっては、回路図内でコンポーネントをすばやく相互参照させる便利な方法になります。数百ものコンポーネントの中で、1つのコンデンサーを見つけたり削除したりする場合、デジグネータシステムの使用はとても助かります。私の回路図では、デジグネータは、コンポーネントのタイプ、それが属しているシートの番号、シート自体のコンポーネントインデックスを表すよう作成されています。例えば、D0512は、5番目の回路図シートのダイオードを表し、12番目の類似コンポーネントです。コンポーネント数の一般的な概算として、回路図シート下部に各コンポーネントの数の範囲を一覧表示することもできます。 3

Altium Designerを使用したPCB設計ソフトウェアでの部品表の作成

Thought Leadership Altium Designerを使用したPCB設計ソフトウェアでの部品表の作成ついに、回路基板ができあがり、PCBを実装する準備が整いました。回路図が完成し、レイアウトの確認と承認が済み、いよいよ組み立てです。ただし、そのためには部品表を作成する必要があります。幸い、それらのドキュメントを手作業で作成したのは遠い昔のことです。どのCADシステムでも、部品表は、ライブラリやその他のプロセスによって自動的に作成されます。しかし、そのためには何をする必要があるでしょうか? Altium Designer 18を使用すると、部品表（BOM）を非常に簡単に作成することができます。さまざまなオプションを選択して、非常に直感的な特定のニーズに応じて情報を構成したり整理したりできます。ここでは、設計から簡潔なBOMレポートを作成するために必要な手順について説明します。部品表の準備例として、いくつかの部品で構成される非常に単純な設計を取り上げます。これにより、画面に収まらないような部品表ではなく、簡潔で扱いやすいレポートができます。 Altium Designerでは、回路図、レイアウト、ActiveBOM（設計内のコンポーネントに直接アクセスするためのツール）のいずれかからBOMを作成することができます。BOMレポートの生成機能には、これらの3つの設計オブジェクトで同じメニューを選択してアクセスできます。3つの設計オブジェクトのいずれかをアクティブな状態にして、[Reports] ≫ [Bill of Materials] を選択します。3つのオブジェクトには若干の違いはありますが、下図のようにBOMレポートメニューは基本的に同じです。 Altium Designerの回路図、レイアウト、Active BOMのBOMレポートメニュー Altium Designerでの回路図の作成やレイアウトの作成には慣れていても、ActiveBOMを使ったことがない場合もあるでしょう。ActiveBOMは、回路図やレイアウトと同様の、別の設計ポータルです。違いは、接続データ（配置と配線）を操作するのではなく、基板設計内のコンポーネントデータを直接操作する点です。ActiveBOMで作業するには、最初に、下図のように

Altium Designer: PCB設計でプロジェクトテンプレートを使用するメリット

Thought Leadership Altium Designer: PCB設計でプロジェクトテンプレートを使用するメリット馬の家畜化、車輪の発明、燃焼機関の開発は、人間がより効率的にあちらこちらに移動したり新しい場所を探検したりできるようなるという点で称賛できる、非常に画期的なできごとです。慣れた環境から見知らぬ場所に出ていくための自信を多くの人に与えるという点で、少なくとも同じくらいの称賛に値するもう1つの発明があります。それは地図です。自分より前に誰かが道を通ったということがわかっていると、目的地にたどり着く自信が持てます。 PCB設計は、試行錯誤で埋め尽くされる可能性のある創造的なプロセスです。このプロセスからエラーを取り除くことは実質的に不可能ですが、プロジェクトテンプレートを使用することで最小限に抑えることはできます。最も基本的なところでは、プロジェクトテンプレートは実際上、以前に設計された回路の「地図」です。自信を持って、これを新しい設計のベースとして使用することができます。Altium Designer 18ではこの基本概念が拡張されていますが、PCB設計でプロジェクトテンプレートを使用する多くのメリットに注目する前に、プロジェクトテンプレートをさらに詳しく定義し、作成方法を確認しましょう。プロジェクトテンプレートとはプロジェクトテンプレートは単に、以前に作成された設計で、似たようなPCB、PCBモジュール、個々のコンポーネントの設計に必要とされる作業を減らすために使用されます。PCBレイアウトを通して、基板を作成することが必ずしも骨の折れる生成プロセスである必要はありません。既に回路基板が作成されている場合、作業はもっと楽になるかもしれません。テンプレートをそのまま使用することも、設計の特定要件に合致するようテンプレートを変更することもできます。マルチチャンネルデザインでの回路の再利用と同様です。マルチチャンネルデザインの場合と同じく、プロジェクトテンプレートは、効果的に活用できるよう、技術者、PCB設計者、チームや組織の他のメンバーが簡単にアクセスできる必要があります。回路構成、フットプリント、テンプレートのいずれで構成するにしても、以前に使用した基板設計のデータベースを用意すれば、チーム全体のプロセスを迅速化できます。ただし、Altium Designerが提供するソフトウェアは、通常プロジェクトテンプレートが置かれるAltium Vaultのような管理サーバーの任意の場所にテンプレートを格納できる柔軟性を備えています。サーバーを使用することで、一元化されたファイル格納場所だけでなく、適切に構成された管理アーキテクチャーも提供されます。これは、セキュリティおよびアクセスレベルの特定性の維持のために重要です。優れたPCB設計ソフトウェアにより、頼れる基板およびプロジェクトテンプレートのディレクトリにアクセスできます。以下の図1は、Altium Vaultに格納されているプロジェクトテンプレートのディレクトリ構成の例です。図1 プロジェクトテンプレートのディレクトリ構成上図のように、プロジェクトテンプレートは、個々のコンポーネント、シート（モジュール、回路図、PCB）、または設計全体（全てのコンポーネント、回路図、およびPCB）として分類し、格納できます。プロジェクトテンプレートは通常、履歴、リビジョン、コード、その他のドキュメントなどの関連ファイルとともに格納されます。したがって、情報およびデータは全て、テンプレートにアクセスすることで1か所から表示/ダウンロードできます。プロジェクトテンプレートの作成方法 1回のみ使用するデザインとプロジェクトテンプレートの違いは、設計ファイルの格納場所と格納方法にあります。PCBを設計する場合、通常は、プロジェクトディレクトリの下に全ファイルを格納し、1か所から全てのプロジェクトファイルに簡単にアクセスできるようにします。コンポーネントやシートを検索するには、設計ファイルがどのプロジェクトに存在しているかを知っておく必要があります。回路基板のニーズの変化により、この方法による設計の再利用がすぐに続けられなくなることは明らかです。したがって、再利用したい設計を検索する、より単純でアクセスが簡単な手段が必要です。Altium Designerでは、プロジェクトテンプレートはテンプレートディレクトリ構成に格納されます。実際のファイルは、具体的なプロジェクトディレクトリ名を思い出さなくても、ここから簡単に表示し、アクセスできます。プロジェクトテンプレートの作成と格納場所への追加は、3つのステップで完了できます。

ペースメーカーを用いたPCB基板内蔵アクティブコンポーネントの旅

Thought Leadership ペースメーカーを用いたPCB基板内蔵アクティブコンポーネントの探求アメリカ合衆国では年間20万台のペースメーカーが埋め込まれており、心臓の異常を修正する手術プロセスは日常的なものとなっています。プロセスの準備をする際、心臓専門医は最適な埋め込み方法を決定するために3種類の切開方法から選択します。各切開方法は、患者の快適さと手術に伴うリスクの程度に影響を与えます。切開は静脈へのアクセスを提供し、ペースメーカーのためのスペースを割り当てます。心臓専門医は、人間の組織から形成されたポケット内にデバイスを囲むことでペースメーカーを埋め込みます。外科医は、切開後に一本または二本の指を使って肉質の組織を優しく広げることで、皮膚のすぐ下の組織層内にポケットを形成することを選択できます。別の方法として、ペースメーカーを胸筋の下に配置することがあり、これは主要な筋肉に浅い切開を入れることから始まります。この技術は、ポケットを作成するための鈍的な解剖で終わります。どちらの場合も、傷の閉鎖と治癒プロセスにより、組織がペースメーカーを包み込むことになります。ペースを保つマイクロコントローラー、MOSFET、電圧レギュレーター、集積回路などのアクティブコンポーネントをPCBの基板内に埋め込むコンセプトは、人間の体内にペースメーカーを埋め込むプロセスと鏡像のようなものです。統合モジュールボード技術を使用すると、SMTコンポーネントは従来の硬質基板の表面にあるキャビティに埋め込まれます。技術の進歩により、キャビティのサイズがより正確になり、PCB設計では、コンポーネントの寸法に対応するさまざまなキャビティ形状を取り入れることが可能になりました。誘電体材料を除去するためにレーザーを使用することで、位置精度と正確なキャビティの深さを実現します。小さく精密なフライス加工やルーティングツールも、コンポーネントに対する厳密な許容誤差を持つキャビティを製造するために必要な制御を提供します。コンポーネント、基板、およびビルドアップ材料の間には、適切な回路動作のために、機械的、化学的、電気的な互換性が存在しなければなりません。コンポーネントを整列させて配置した後、次のステップは、等方性のはんだを含む成形ポリマーでキャビティを充填することです。ポリマーとはんだの混合物は互換性を保証します。コア基板を樹脂コーティングされた銅でラミネートすることで、マイクロビアの製造が可能になります。強力なPCB設計ソフトウェアを使用すると、ビア製造を追跡するのに役立ちます。埋め込みウェーハレベルパッケージング（EWLP）、埋め込みチップビルドアップ（ECBU）、チップインポリマー（CIP）プロセスは、製造中にアクティブコンポーネントを多層PCB内に完全に埋め込むことを可能にします。誘電体材料にキャビティをドリルで開けるのではなく、第二の埋め込み技術は、薄いウェーハパッケージをビルドアップ誘電層に直接配置します。薄いパッケージのダイは基板に接合された後、PCBメーカーは液体エポキシまたは樹脂コーティングフィルムをダイ電材として適用し、コンポーネントを基板に成形します。EWLPはファンインを必要とし、ウェハーレベルで始まりますが、ECBU方法では、アクティブコンポーネントを完全に硬化したポリアミドフィルムの上に面を下にして取り付け、次元安定性のためにフレームに取り付けられ、ポリマー接着剤でコーティングされます。その後、メーカーはインターコネクト構造を構築します。 CIP方法は、一方で、薄いコンポーネントをコア基板の上に直接配置し、チップを接着剤で接合し、PCBのポリマー蓄積層にデバイスを埋め込みます。レーザードリリングは、コンポーネントの接触パッドへのビアを確立し、埋め込まれたアクティブコンポーネントの直上に受動デバイスを直接取り付けることを容易にします。人生は試練に満ちている心臓専門医はペースメーカーが機能すると仮定できません。ペースメーカーのインプラントにおいて心室および心房リードの配置が行われた後、心臓チームはペーシングチェックを実施します。ペーシングチェックの一部には、「境界電流」、つまり体の中心部から損傷した心臓への電流を確認することが含まれます。大きな電流は、リード先端電極と心筋との間に良好な接触があったことを示します。それから、ペーシングチェックは、適切なミリボルト感知信号、正しいインピーダンス、適切なペーシング閾値、およびリード接続の安定性をテストします。これらのテストはそれぞれ、ペースメーカーが心臓の固有のリズムを感知し、心室を正しくペースし、心筋組織を電気的に捕捉するために必要なエネルギーを提供することを保証します。組み込みアクティブコンポーネントも同様に徹底的なテストアプローチを必要とします。組み込みによりコンポーネントとPCBのサイズが小さくなることは利点をもたらしますが、プロセスによって欠陥が生じる可能性があります。小さく薄いはんだ接合部は割れることがあります。不適切な量のはんだペーストや誤ったはんだ付け温度も、弱い結合や断続的な接続を引き起こす可能性があります。 PCBのサイズを小さくすると、トレース間のショートサーキットの可能性が高まる場合があります。PCBにかかる機械的ストレスは基板を割れさせることがあり、はんだ付け中の表面張力の増加はトゥームストーニングを引き起こすことがあります。これらの可能性を考慮すると、テストルーチンでは、オープントレース、トレース間のショートサーキット、およびマイクロショートをチェックする必要があります。埋め込みプロセスにはしばしば熱と真空圧が関与するため、変形したトレースや非導電性のビアもチェックするべきです。また、アクティブコンポーネントに対して機能的な低電圧テストを使用することも望ましいでしょう。新しいバージョンのフライングプローブテスターは、各側に4つのプローブを提供し、組み込みアクティブコンポーネントに対して包括的な機能テストを実行できます。回路設計を行う際に適切なテストルーチンを確保することは、長い目で見ると手間を省くことができます。これにはもう一つの側面があります