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コンポーネントフットプリントの手動作成 Altium Designerでコンポーネントフットプリントを作成するための4つのステップ 1 min Blog プリント回路基板をレイアウトする場合、設計コンポーネントのフットプリントを作成する方法を把握していることが重要です。一部のコンポーネントは非常に一般的に普及されているか、標準化されたパッケージで提供されているため、フットプリントを簡単に見つけることができます。場合によっては、フットプリントの生成を自分で行う必要があり、コンポーネントのデータシートからの情報を直接使用する必要があります。フットプリントが正しくない場合、部品のピンがPCBパッドと位置合わせされないか、部品がクリアランスまたは間隔のルールに違反する可能性があり、大幅な時間の損失と追加のコストにつながる可能性があります。 PCB回路基板を設計する際、部品に正確なフットプリントを提供するプログラム部品に依存できる場合が時々あります。ただ常にそうであるとは限らず、必ずある時点で独自のフットプリントを作成する必要があります。一部のPCB設計ソフトウェアパッケージでは、これは困難な作業であり習熟するまでに時間がかかる場合があります。一方、Altium Designer®なら、強力なCADツールを使用してコンポーネントのフットプリントをすばやく生成できます。ここでは、Altiumを使用して設計コンポーネントのフットプリントを作成する方法を説明します。 Altium Designerでコンポーネントフットプリントを作成する方法 コンポーネントフットプリントの生成は、Altium Footprint Designerで次の4つの手順に従って行います。 パッドを作成する コンポーネントの高さと面積を定義する シルクスクリーン情報を追加する フットプリントを保存する プロセスの順を追って、コンポーネントのフットプリントを作成することがいかに簡単かを見てみましょう。 以下の4つの簡単な手順で、Altium Designerでフットプリントのデザインを作成できます。 ステップ 1：パッドを作成する 部品のランディングパターンが必要になります。これは、コンポーネントデータシートの末尾または選択したデータベースライブラリ内にあります。この例では、人気の高い PIC24FJ64GA004マイクロコントローラーを使用します。 このコンポーネントは、44リードのプラスチック製薄型クワッドフラットパックにパッケージされています。 記事を読む
アスペクト比と多層PCBへのその重要性 PCB設計：アスペクト比とは何か、そしてなぜ重要なのか？ 1 min Blog PCB設計者 製造技術者 電気技術者 PCB設計者 PCB設計者 製造技術者 製造技術者 電気技術者 電気技術者 PCB内のビアのアスペクト比は、その信頼性を決定する重要なパラメータであり、場合によってはその電気的性能にも影響します。 記事を読む
ブラインド・ビア、バリード・ビア、スルーホール・ビアがPCB設計に与える影響 ブラインド・ビア、バリード・ビア、スルーホール・ビアがPCB設計に与える影響 1 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 子供の頃、私はスーパーマリオのすべてに夢中でしたが、正直、誰もがそうでしたよね。特に、スーパーニンテンドーの古い学校版にはまっていました。プラットフォームからプラットフォームへと跳ねること、ピクセル化されたカメの甲羅を投げること、プリンセスを救うこと…なんて人生でしょう。ゲームの中で最高で、少し変わった部分は、あちこちにあるように見える小さな緑のチューブを出入りすることでした。それらを作ったのは誰？そもそもなぜそこにあるのか？ 奇妙なことに、ほぼ一生の後、私は回路基板を見つめ、まったく同じ質問を自問していました。どこにも繋がっていないように見える小さな穴が、グラウンドプレーンやはんだマスクの上に文字通り散乱していました。ここで登場するのが、ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビアです。 私たちが、世界が私たちの設計をより小さなスペースに押し込めようとしているという事実について話し続けるにつれて（同じ話、違う日）、これらの世界的な要求を満たすことを可能にする新しくてエキサイティングな技術的および製造上の進歩を学び続けます。多層ボード（高層カウント）の積層からフォームファクターの変更まで、ブラインドビアやバリードビア、そしてスルーホールビアを導入することで、さらに一歩踏み出します。 ブラインドビアとバリードビア：一歩進むか、毒キノコか？ それぞれの緑の管がどこに繋がっているのかを発見しようとする過程で、どの秘密の部屋にたどり着くかわからないのが、半分の楽しみだったのではないでしょうか？恐れることはありません。スーパーマリオが緑の管から緑の管へと推測を続けさせることが目的であったとしても、HDI PCBを設計することは（願わくば）まったく逆です。厚い戦略書を見ることなく、PCB全体に穴を開ける場所と理由を正確に知るべきです。 ビアは、PCB層のトレースを通して穿孔され、別の層の別のトレースに接続するためだけの穴です。これらは、各層を何らかの方法で接続する必要がある多層PCBによく存在します。 多層プリント基板に組み込むことができるビアには、3つの異なるバージョン（ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビア）があります： ブラインドビア：これらは、プリント基板の外層を内層に接続しますが、それ以上は進みません。したがって、4層のPCBがある場合、最初の2層にはトレースを通して穴が開けられますが、3層目や4層目には開けられません。 埋め込みビア：これらは、2つ以上の内部層を互いに接続します。再び、4層のPCBでは、第2層と第3層がドリルで穿たれて接続されますが、外側の層である第1層と第4層には穴が開いておらず、基板上では単に空白のスポットのように見えます。 スルーホールビア：今お分かりの通り、これらは文字通り「全体のボードを通して」穿たれ、外側の第1層と第4層を接続します（または4層を接続する他の組み合わせ）。 適切なビアの理解が設計の成長を促進します プリンセスを救うという壮大なミッションには重要でないように見えたこれらの緑のチューブは、中に飛び込んだり出たりするのがとても満足できる以外に利点はないようでした。一方、ビアは多層PCBにおいて重要な役割を果たします。 時代が進むにつれて、そして今日このごろの「小さいほうが良い」という考え方の中で、私たちは できるだけ多くのスペースを節約するという課題に直面しています。ビアを使うことで、理論上は、トップレイヤー（そこにはすべてのコンポーネントも配置されています）でスペースを取るトレースルーティングをすべて回避し、必要な配線を第2、第3、あるいは第4レイヤー内で行うことが可能になります。これは、スペースを節約する技術を探している一部の設計者にとっては神の恵みかもしれません。 ブラインドビア、バリードビア、またはスルーホールビアをボードに実装する際に得られるもう一つの利点は、トレース間の寄生容量が低下し、それが設計に深刻な影響を及ぼす可能性があるのを防ぐことです。この寄生容量の低下は、トレースリードを短縮することで実現された改善によるものです。必ずしも主な理由ではありませんが、正しく設計されていれば、ビアを設計に追加することで確実に利益を得ることができます。 ビア適用前のその他の考慮事項 席から飛び上がってどこにサインすればいいか探しているかもしれませんが、ビアを設計に取り入れることのいくつかの欠点があるため（なぜいつも欠点があるのでしょうか？）、ちょっと待ってください。 ビアと 多層基板は密接に関連しており、複数の基板に何かを行う場合、コストの考慮が必要になります。これには、1枚だけでなく、2枚、3枚、さらには4枚の基板を正確に同じ位置で貫通するビアの穴のドリル加工が含まれます。ドリル加工と積層のプロセスにわずかな公差エラーがある場合、基板は事実上使用不可能になります。 記事を読む
PCBのグランドバウンスとシグナルインテグリティーのグランドバウンス シグナルインテグリティーの問題を最小限に抑えるグランドバウンス低減方法 1 min Blog 電気技術者 電気技術者 電気技術者 学生時代にバスケットボールチームで活躍した父とは異なり、私は入団テスト中、ボールをほとんどバウンドできませんでした。言うまでもなく、私はスポーツを始める前にやめてしまいました。NBAプロになるという夢は打ち砕かれましたが、その後、格闘技への情熱を見出しました。私はバスケットボールをうまく扱うことはできませんでしたが、少なくとも格闘技では足の甲で相手を跳ね返して（バウンスして）対抗することができました。 バスケットボールをバウンドできなくても大きな問題にはなりませんが、電子機器のグランドバウンスを理解していないと、回路にとって大きな問題になりかねません。信頼できるPCBレイアウトエンジニアとして優れた能力を発揮するには、回路およびシグナルインテグリティーへのグランドバウンスの影響に関する知識が必要です。グランドバウンス低減技術を考慮すれば、設計全体でPCBのシグナルインテグリティーのグランドバウンスを最小限に抑えることができます。 グランドバウンスとは グランドバウンスを理解するには、集積回路（IC）の中核を形成するスリープトランジスタとGNDピンの基本を詳しく理解する必要があります。下図は、マイクロコントローラーやランダムアクセスメモリ（RAM）などのICの典型的なI/Oを形成するCMOSバッファ回路を示しています。 PCB内のグランドバウンスノイズは測定が難しい問題であり、これがパワーゲーティングとシグナルインテグリティーに与える影響は、PCBのトレースインピーダンスとPDNインピーダンスに関連しています。ほとんどの高速設計では、ドライバー回路の出力ピンは通常、ある程度の入力容量を持つ負荷に接続されます。出力ピンが論理回路「1」にアサートされると、負荷の寄生容量はVCCまで完全に充電されます。出力バッファ回路がオフになって論理「0」になると、容量性負荷が放電して、ドライバーに突入電流が戻ります。この急速な電流はドライバーのグランドピンを流れます。 理想的な状況では、ICパッケージと基板の接地は同じ電圧に保たれます。ただし、現実の設計では、ボンドワイヤ、リードフレーム、PDNの寄生インダクタンスにより、ダイグランドと基板グランドの間にある程度の寄生インダクタンスが存在します。これらの素子からのパッケージの総インダクタンスは、上記の回路図に示すように、一連の直列コイルとしてモデル化できます。 電流がボンドワイヤ/リードフレーム/PDN上の インダクタンスを駆け抜けると、ダイグランドと基板グランドの間に逆起電力が蓄積します。これにより、ダイグランドと基板グランドの電圧レベルが瞬間的に異なる現象が生じ、グランドバウンスノイズが発生します。この蓄積は、これらの要素のDC抵抗とICパッケージ/ダイの寄生によって減衰されます。寄生とトレースのこの配置が、定義されたインピーダンスと共振周波数を持つ等価RLC回路を形成しているということを理解すると、これが信号の動作にどのように影響するかを正確に理解できます。 PCBのグランドバウンスが回路と信号に与える影響 PCB内のグランドバウンスが最小限であれば、ダイグランドや信号の動作に混乱を引き起こすことはありません。グランドバウンスは引き続き発生しますが、気付かれないほど小さいかもしれません。ただし、グランドバウンスによって生成される逆起電力が大きい場合、特に複数の出力が同時に切り替えられる場合、デバイスのグランドレベルは、ICの他のピングループに影響しうるレベルにまで上昇します。 駆動コンポーネントを容量性負荷に接続するトレースを見ると、トレースのインダクタンスと静電容量も、グランドバウンスによる信号への影響に影響を与えます。すべてのトレースには、寄生容量とインダクタンスにより、ある程度のインピーダンスがあることに留意してください。実際のトレースにはこれらの寄生があるため、トレース、ドライバーのGNDピンのインダクタンス、および負荷容量によって形成される集中RLCネットワークにこれらを含める必要があります。 ダイ上のレベルシフト たとえば、グランドバウンスが発生するマイクロコントローラーでは、パワーレールと接地間で測定された電圧が、グランドバウンスがない場合よりも1.5V高くなるようにグランド電位がシフトする場合があります。つまり、パワーレールとダイグランドの電位差は、パワーレールと基板グランド間で測定された電位よりも1.5V高くなります。別の言い方をすれば、ダイグランドとPCBのGNDプレーンの間には瞬間的な1.5Vの電位があります（つまり、ドライバーのGNDピンの両端で測定）。 この例では、マイクロコントローラーに接続された3.3Vで動作する論理ICは、デバイスの接地の電位レベルがシフトしたために1.5Vの論理「低」信号を受信しているため、論理「0」信号を「1」と解釈する場合があります。この例を続けて説明すると、入力電圧レベルはダイグランドを基準にして見られるため、グランドバウンスが発生しているデバイスは他のコンポーネントからの入力を誤って読み取る可能性もあります。たとえば、論理「高」 信号が「低」と誤って解釈されるのは、ダイグランドの上昇により、入力ピンの電圧が3.3Vではなく1.8Vになるためです。これは、最小論理高電圧の2.31Vを下回ります。 グランドバウンスの影響は、すべての出力が同時に低になると最悪になります（上の画像を参照）。このとき、ダイグランドの電圧差が大幅に増加します。さらに、このレベルシフトはRLCネットワークで急な立ち上がり信号のように機能し、特定の条件下では減衰不足の過渡発振を示す可能性があります。 レベルシフト時の発振 ダイグランドのレベルシフトは永久に持続するわけではなく、ダイグランドとPCBグランドの電位差は最終的にゼロに戻ります。トレースと負荷から寄生容量が生じるため、このレベルシフトは、RLC回路で見られるのと同じように減衰発振を示す可能性があります。これらの発振は、電流ループ内の総抵抗に応じてさまざまなレベルの減衰を示すことがあります。ダイグランドに発振があると、この発振が出力信号に重畳され、過渡リンギング現象が発生します。下の画像は、グランドバウンスによるこのような減衰不足の過渡発振を示しています。 不完全な状況では、ドライバーの出力インピーダンスはゼロで、負荷入力インピーダンスは無限大で、トレースに発生する過渡現象の減衰はゼロになります。実際の状況では、ドライバーを通る直流伝導と、LOW状態とHIGH状態でのインピーダンスにより、減衰はゼロ以外になります。減衰（ R/2 記事を読む
PCB製造電子書籍 PCB製造電子書籍 1 min Whitepapers プリント基板は私たちの生活に大きな足場を持っています。テレビやコンピューター、洗濯機や時計など、あらゆるものに見られます。PCBデザイナーとして、各基板とそれがサービスするデバイスを現実のものにするための血と汗と涙を理解しています。どのPCBプロジェクトもスムーズに始まりから終わりまで進むことは稀です。しかし、プロセスの効率を上げ、問題の数を減らすために取ることができる多くのステップがあります。プロジェクトの各ステップに注意深く専念し、設計が期待通りに、予算内で、時間通りに完成することを確実にすることが最も重要です。 PCB製造プロセスに関連するトピックやヒントについて話し合います。これには以下が含まれます： PCB製造におけるシルクスクリーン配置エラーを防ぐ方法 現代の製造能力を持っている場合でも、PCB上のフィデューシャルマーカーの配置はまだ必要ですか？ 製造のためのPCBデザインガイドライン：重大な設計ミスを避ける方法 製造のためのPCB CADデザインガイドライン：トレースルーティングがはんだ接合部に与える影響 PCB製造中にオープンサーキットを防ぐためのPCBデザインと製造のヒント コンポーネントの配置が製造予算を左右する方法 PCB製造におけるシルクスクリーン配置エラーの防止方法 1996年のオリンピックを覚えているなら、ケリー・ストラグの強いフィニッシュを知っているでしょう。彼女は怪我をした足首で2回目の最終跳躍を完了し、アメリカチームに金メダルをもたらし、最後まで粘り強く努力することの重要性を証明しました。しかし、プロジェクトの終わりになると、回路基板設計でさえ、気を緩めて警戒を解くのがどれほど誘惑的かは皆が知っています。製造のために設計をリリースする前に最後に行う作業の一つが、基板のシルクスクリーン画像と参照指示子の調整です。しかし、ほとんどの場合、このステップは設計の残りの部分と同じような注意深さで行われません。これにより、設計が製造業者によって拒否され、設計者に修正のために返送されることがあります。PCBシルクスクリーンに潜在的な問題が何か、そしてデザイナーがそれらをどのように避けることができるか見てみましょう。 体操選手のように強くフィニッシュしましょう。 PCBシルクスクリーンの潜在的な問題は何ですか？ 最終的なシルクスクリーンの調整を行わずに設計を送り出すことの影響について、何が悪くなる可能性があるのか疑問に思っているかもしれません。 誤って表現されたコンポーネント： シルクスクリーンが意図したコンポーネントを正確に表現していない場合、デバッグや修正を行う技術者にとって混乱を招くことがあります。これには、関連するコンポーネントを誤って表す形状や、間違ったピンにあるピン番号や極性指示器が含まれる場合があります。キャパシタのプラス側を探っているときに、実際には極性指示器が逆になっていることがわかると、ボード技術者が感じる種類の不安を想像できるでしょう。 読めないシルクスクリーンのテキスト：シルクスクリーンのテキストが読めない場合、ボード技術者は参照指示子を解釈するのにより多くの時間を要します。これは、読みやすいようにするにはフォントサイズが小さすぎるか、間違った線幅サイズを使用しているためによく発生します。線幅が狭すぎるとボードにスクリーン印刷できず、線幅が大きすぎると膨らんで同様に読めなくなります。 間違ったコンポーネントに配置された参照指示子： 時には、参照指示子が間違ったコンポーネントに終わることがあります。これは、コンポーネントが移動されたが参照指示子が移動されなかった場合や、設計者のエラーによる場合があります。いずれにせよ、ボードをテストしようとするボード技術者は、回路図で見るものと一致しないコンポーネントを調べることになります。 組み立てられた部品によって覆われるように配置されたリファレンス指定子：シルクスクリーンのリファレンス指定子が組み立てられた部品の下に来てしまう例をたくさん見てきました。これは密集した設計では避けられないこともありますが、できるだけこのような状況を避けるべきです。再び、ボード技術者があなたの設計で「C143」を見つけようとして苦労している様子を想像してください。リファレンス指定子が見えない場合があります。 記事を読む
製品比較: Mentor（PADS）とAltiumのPCB設計ソフトウェア 1 min Blog 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 複数のデータモデルを使用するために、PCB設計ツールを行き来することにうんざりしていませんか。ユーザーの要求に合わせて機能するPCB設計プラットフォームのAltium Designerをぜひご検討ください。 Altium Designer 専門家を対象とする強力で使いやすい最新のPCB設計ツール。 PCBの設計を進めるには、ユーザーの要求に合った設計ツールが必要です。ただし、こうしたツールはスムーズに連携し、ユーザーが直面するすべての問題を解消できる高機能なものでなくてはなりません。多くの設計システムがこの目的を満たせない一方で、Altium Designerは大きな威力を発揮します。 統合設計環境が提供される64ビットの強力なプラットフォームには、あらゆる問題を解消する中核ツール群と高度な機能が搭載されています。これこそが、Altium Designerが設計のプロフェッショナルに選ばれている理由です。目の前に仕事が山積みのときに必要なのは、作業の邪魔をしない効率的なPCB設計ツールでしょう。こうした大量の仕事は、当然ながら納期と予算を守って完了しなければなりません。Altium Designerならそれが実現します。 Altium Designer: 統合設計環境で実現する効率的なPCB設計 Altiumは、ツールの連携を考慮して設計されていないPCB設計ソフトウェアに対するユーザーの不満を理解しています。アプリケーション間を行き来していると、余計な時間がかかるうえにミスも発生しやすくなります。これを解消するために設計されたAltium Designerは、統合設計環境ですべてのツールを使用できます。つまり、回路図、レイアウト、図面、シミュレーター、部品表をすべて1つの画面で開くことが可能です。 画面を閉じたり、ファイルを変換したりすることなく、必要なものを開いてすぐに使えます。64ビットの強力なマルチスレッド アーキテクチャーを基盤に構築されているため、必要な処理を確実に実行できます。次世代の課題にも対処できるように、Altium Designerの機能は絶えず改良、更新されるため、将来的な使用についても心配はいりません。これまでの設計ツールに対する不満が解消されます。 設計作業でAltium Designerを活用する 記事を読む
マルチボードPCBシステム設計に対応する最良のツール マルチボードPCBシステム設計に対応する最良のツール 1 min Thought Leadership PCB設計者 システムエンジニア/アーキテクト PCB設計者 PCB設計者 システムエンジニア/アーキテクト システムエンジニア/アーキテクト 楽しい時間は早く過ぎると人は言います。私がマルチボードPCBを設計しているときに、時間がなかなか過ぎないように感じるのはそのせいかもしれません。 EMIの回避、 すべての正しい接地、 静電放電の軽減、 配線の最適化などを考えると、単一基板の設計でさえ大変なのに、物理的にも電気的にもすべてを適合させなければならないPCBシステムの設計となると、苦痛の限界が試されているように感じるときもあります。ところが幸いなことに、マルチボードの回路図の作成を懲罰から楽しみに変えてくれるツールが登場しています。このツールには基板間の接続、MCADインテグレーション、モジュールの組織化という 全般的なPCB設計に役立つ3つの機能がありますが、これらは特にマルチボードのPCBに有用です。まず、基板間のルールチェックは悪夢のような作業になるばかりでなく、基板を台無しにしてしまう可能性もあります。ところが、このツールを使用すると、異なる基板全体でのトレースの接続が単純化され、土壇場の変更があったときにも大いに役立ちます。次に、インタラクティブなモデルによって煩わしいクリアランスチェックが容易になり、すべてを整合させて筐体に収めることができます。最後に、モジュールの組織化では、過去に設計した基板やコネクターを使って、新しい回路を作成できます。 MCADとの統合 使っているプログラムに3Dモデリングツールを組み込んだところで大したことはないようにも思えますが、実際には設計プロセスに大きな違いをもたらすことができます。PCBのモデリングにMCADを使用することで、巨額なコストにつながるミスを回避できるほか、試作や製造に基板を安心して送れるようにもなります。別の場所にいる機構技術者が使っているツールがご自分の手元にあれば、基板を設計する方法が激変するでしょう。それがどのように実現するかを見ていきましょう。 3Dクリアランスチェック 基板を設計した後に試作品が高額になったり、製造の工程で基板が筐体に収まらなかったりしたことはありませんか? 私は一度そのような経験をしましたが、それは試作に送る直前に電解コンデンサーを設計に追加したときのことでした。後になって、クリアランスの計算が少し間違っていたことがわかったため、機構技術者に設計データを送ってモデリングとチェックをしてもらってから、モックアップに戻しました。製造の工程でそのようなミスが見つかってしまったら、上司に何と説明すればよいでしょう。クリアランスチェックはリスクが高くなりますが、特にマルチボードのPCBの場合はそれが顕著です。非常に高額な3Dパズルのようにすべてを適合させ、それを筐体に収める必要があります。筐体は社内のスタッフが設計する場合もあれば、そうでない場合もあります。私は自分のことを出来の悪い設計者だとは考えていませんが、使っているシステムの3Dモデルがなければ、気付きにくいミスをしてしまうでしょう。 いつでも可能なモデリング 今では大半の設計者が基板のコンピューターモデルを使っていますが、それらを構築するのは設計者ではなく、通常は機構技術者の仕事です。とはいえ、別の人に変更を何度も送ることなく、設計者自身がモデルを作ってクリアランスチェックができるとすればどうでしょう? これは、MCADプログラムを勉強して文字通りにすべて自分で作業をする、という意味ではありません。私が言いたいのは、 回路基板ソフトウェアに仕事をしてもらうということです。これを実現するのは、高度に統合されている優れたMCADツールです。現在では、個々のコンポーネントの3Dモデルを生成し、すべての要素を含む基板のモデルを作成できるツールが提供されています。高度なツールであれば、筐体の3Dモデルをインポートし、クリアランスチェックを実行できるものもあります。こういった機能があれば、誰かを間にいれることなくMCADを自分で進めることができます。たとえば、電解コンデンサーが適合しているかどうかも、ボタンを数クリックするだけで確認できます。 基板間のエレクトリカル ルールチェック エレクトリカル ルールチェックはソフトウェアによって自動的に基板レベルで実行されるため、通常はそれほど面倒なものではありません。とはいえ、接続が複数の基板にまたがる場合、接続を追跡するのはほぼ不可能です。システム全体をチェックし、電気的にも機械的にもすべてが適合しているかどうかを確認できるプログラムはごくわずかです。これが可能なツールでは、さまざまな基板にまたがってルールチェックを実行できるため、設計中のすべての準備を整えることができます。また、筐体の変更や他の外部的な要因によって、PCBで大幅に接続を修正しなければならない場合の再設計にも大いに役立ちます。 開発中のエラーチェック 記事を読む