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Elmatica社: 完全デジタル化のサプライチェーンを推進 Elmatica社: 完全デジタル化のサプライチェーンを推進 1 min Blog 最近、サンディエゴでのIPC APEX開催中に、Elmatica社のCEOのDidrik Bech氏と面会しインタビューする機会に恵まれました。毎年このカンファレンスに Real Time with IPC のゲストエディターとして参加し、Bech氏のような興味深い業界リーダーと出会う素晴らしい機会を得ています。フォローアップとして、OnTrackニュースレターの読者のためにBech氏に再度インタビューを依頼し、この魅力的なノルウェーを拠点とするPCBブローカーについて知ることができました。Elmatica社は30以上の国で存在感を発揮し、データ駆動型アプローチを使用して、顧客に比類ない透過表示を提供して完全にデジタル化されたサプライチェーンを実現する先頭に立っています。 Elmatica社CEO、Didrik Bech氏 Judy Warner: ご自分のキャリアと、Elmatica社の沿革およびモデルについて簡単に教えていただけますか。 Didrik Bech: Elmatica社は1971年にノルウェーのオスロで設立されました。会社は当初PCB設計会社でしたが、その後PCB製造機能を持ち、最終的には専門プリント基板ブローカーになりました。当社のミッションは、お客様の購買プロセスを完結させ、当事者間の説明責任を保証することで、パートナーに対する取引の透明性を実現することです。これは、当社の製品、つまりコンサルティング、調達、製造、および流通をプロセスに入れ込むことによって、お客様の製品開発プロセスを保護することを意味します。 当社はお客様の製品開発プロセス全体のパートナーで、設計段階の選択標準や価格の見積りについて助言を行うアイディア段階から、最初のプロトタイプの供給を検証して最終的な製品出荷において、適切な製造業者とコンプライアンスの側面が選択されているようにします。当社のシステムは自動的に全ての通信を追跡し、各プリント基板の100以上の特性を分析し、それを見積書で明確に確認できます。当社は綺麗なパワーポイントによるプレゼンテーションやマーケティング書類を提供するのではなく、何をどういう方法で行っているかを示すことにより、お客様への透明性を実現します。これらは当社のデジタルサプライチェーンのいくつかの要素で、当社のお客様の製品を守ることに特化しています。 私は8年前にこの会社に入社し、今は計48年間のキャリアで3番目のCEOを務めています。会社の財産と文化は2本の責任の柱で、育み発展させて将来の技術的機会に足並みをそろえる必要があります。Elmatica社は過去8年間以上にわたって新しい情報技術機能を開発していますが、これは能力の高い組織と先見の明のあるオーナーによって可能になっています。 ほとんどの会社で毎年従業員に変化があります。Elmatica社では、役職から離れる人はほとんどいません。この何をどんな方法でやるかについての安定性と情熱はお客様へも引き継がれています。そしてもちろん、当社はちょっとひねりを効かせて物事を行うのが好きで、たとえば最初の会社映画を作った時にはカルト映画 Lock 記事を読む
インピーダンス計算とPCBスタックアップ設計 インピーダンス計算とPCBスタックアップ設計 2 min Blog スタックアップ設計には、制御されたインピーダンス、クロストークコントロール、プレーン間キャパシタンスの必要性の3つが求められます。製造者によってはスタックアップで正しいインピーダンスを得ることができるかもしれませんが、残りの2つを解決するのは到底無理です。この責務は、何が必要で、どうやって必要とされるコントロールを実行に移すのかということを唯一知っている設計エンジニアに委ねられています。 この情報は、PCBスタックアップを設計するためのプロセスに関するガイダンスを提供することを目的としています。PCBスタックアップに対する要求がどのように変化していったかを理解するには、時間の経過に伴う技術の進化に注目することが役立ちます。 プリント基板の製造が始まって間もない頃は論理回路が非常に遅かったため、論理回路またはディスクリート部品の間をどのように接続し、どのようにDC電源のパスを各部品に供給するかだけが唯一の関心事でした。設計者に要求されていたのは、全てのワイヤに十分な信号層を供給し、電源パスに十分な銅を用い、サグやドループを最低限に抑えてDC電源を届けることだけでした。積層板でどのガラスクロスが使われていようと、プリプレグが何であろうと、どんな樹脂系だろうと、また各積層板がどの厚さであろうと、問題ではありませんでした。はんだ付けプロセスに耐えられる最低価格の基板が、目標だったのです。 やがてICは高速になり、反射やクロストークなどが問題になりました。ここで使用された論理ファミリーが、エミッタ結合論理（ECL）です。その当時、ECLの主なユーザーはIBMやCray Researchのような大規模なコンピューター企業でした。これらの企業では、スタックアップの設計に必要となるインピーダンスを計算する技術者がスタッフとして勤務していました。このような企業は社内にPCB設備を備えていましたが、一般市場の製造者には、製造条件を満たすために必要とされるコントロール能力が備わっていませんでした。 1980年代半ば、その当時使用されていた論理回路タイプの中で最も一般的だったTTLが十分な速度になったため、反射が問題となり、基板には制御されたインピーダンスが必要となりました。TTLやCMOSを使用して設計する技術者がいたとしても、ほとんどの技術者は制御されたインピーダンス基板の実現方法を知らなかったため、製造者に既知のインピーダンス（通常は50オーム）の基板を供給するよう求めました。製造者はめっき、エッチング、積層、穴あけなどを含むスキルセットのような能力を持ち合わせていませんでした。それでも技術者は、インピーダンスを計算するように製造者に求めました。当時、本稿著者は、製造者がインピーダンスを計算できるようにしようと多くの時間を費やして手助けしました。このタスクに対する製造者のスキルは、良い結果を生むときもあればそうでないときもありましたが、多くの場合、この状況は今日も変わっていません。 1990年代の半ばまでにスピードは急増し、100Mhzを超えた状態でキャパシタンスが存在する必要性が生じたため、ほとんどの製品がEMIの影響を受けました。実装インダクタンスが原因となり、パワーレール上に配置されたディスクリートコンデンサのどれもこの問題を解決することができませんでした。ここで生じた問題が、よく知られているプレーン間キャパシタンスや埋め込みキャパシタンスです。プレーン間キャパシタンスは、電源プレーンとGNDプレーンを互いにとても近く（通常3mil以下）に設置することで現れます。 そのため、スタックアップ設計には、制御されたインピーダンス、クロストークコントロール、プレーン間キャパシタンスの必要性の3つが求められます。製造者によってはスタックアップで正しいインピーダンスを得ることができるかもしれませんが、残りの2つを解決するのは到底無理です。この責務は、何が必要でどうやって必要なコントロールを実行に移すのかを唯一知っている設計技術者に委ねられています。 2000年代半ばまでに多くの差動ペアのスピードが高速化したため、積層板で使用するガラス繊維やプリプレグによって、信号を劣化させるスキューと呼ばれる現象が誘発される可能性がありました。スキューとは、差動ペア信号が受信側に到達する際に起こる両側の差動ペアのずれです。さらに、積層板の伝送損失が高速信号に影響し始めたことにより、損失に対する目標や前述した要求全てを満たすために、エンジニアリングチームは低損失積層板の模索を余儀なくさせられました。 これまでに説明した全ての理由により、設計技術者は設計において責任を負う必要があります。この役割を果たすためには、製造プロセスや材料についての十分な理解力が必要不可欠です。ここでは、4つの制約を満たすPCBスタックアップの設計に関連した全てのトピックを取り上げます。4つの制約とは、制御されたインピーダンス、クロストークの管理、適切なプレーン間キャパシタンスの生成、スキューを管理するための正しい織り（weave）の特定です。 プリント基板の製造 PCBスタックアップを設計する際に最善の決断をするためには、多層基板をどのように製造するのかを理解することが役に立ちます。数多くの方法が多層基板の製造に使われます。最も一般的で経済的な方法は、 フォイルラミネーションと呼ばれるものです。図3.1が、典型的な6層基板の図です。スタックアップに3つの基本コンポーネントがあることが分かります。これらは、スタックアップの上部と底部が銅箔シート、プリプレグシート、積層シートです。 外層は常に 銅箔のソリッドシートで、スタックアップの積層とドリルが終わるまで使用されます。ドリル穴に銅をめっきするために使用されるめっき電流用パスとして用いられるためです。ドリル穴は、ビアやコンポーネントリードに使われます。 プリプレグまたはBステージとして知られている材料はガラスクロスで、特定の設計に応じて選択した樹脂系でコーティングされています。この樹脂は部分的に硬化されており、スタックアップが積層工程を経る際に「接着剤」の役割を果たします。コンポーネント 積層板は、プリプレグのガラス／樹脂材料と同じです。樹脂を硬化するためのプレス内には、ガラス／樹脂に接合した各側に銅層があるため、積層板と呼ばれる硬質材料になります。内面信号層とプレーン層は、この積層板上で2枚一度にエッチングされます。 図3.1 フォイルラミネーション使用の6 層PCB 記事を読む
高速設計での伝送線路と終端 高速設計での伝送線路と終端 2 min Blog 伝送線路は、電磁界の形でエネルギーを供給するために使う1対の導線です。大抵の人は、照明と電化製品を作動させるのに必要な電力を供給するために家庭に引かれている電線にはなじみがあります。プリント基板設計の文脈では、伝送線路とは、1つのプレーンの上または2つのプレーンの間にある1つの信号層の信号を意味します。 伝送線路と終端 このセクションの目的は、伝送線路とは何かを説明することです。それには、伝送線路上を何が移動しているのか、伝送線路上にスイッチング信号が送られた場合の伝送線路の挙動、最良の信号品質を得るために終端を付けてこれらのスイッチング信号を制御する方法が含まれます。このセクションの最後に、参考文献として読者に役立つと思われる資料の一覧を示します。 このセクションの主要部分とそれに続く部分には、有効な設計ルールとその妥当性の証拠を記載しています。筆者の考えでは、全ての設計ルールは、その限界値が何であるかはもちろんその証拠も伴っている必要があります。 伝送線路とは 突き詰めると、伝送線路は、電磁界の形でエネルギーを供給するために使う1対の導線です。大抵の人は、照明と電化製品を作動させるのに必要な電力を供給するために家庭に引かれている電線にはなじみがあります。プリント基板設計の文脈では、伝送線路とは、1つのプレーンの上または2つのプレーンの間にある1つの信号層の信号を意味します。図1に、通常の基板で使う伝送線路の4つのタイプを示します。図に示すように、2つの主な種類があります。ストリップラインとマイクロストリップラインです。前者は2つのプレーンの間に伝送線路があり、後者は1つのプレーンの上に伝送線路があります。プレーンを表すのにGNDという語が使われていないことに注意することが重要です。電磁界を議論する場合、プレーンのDC名は重要ではありません。 図1. PCB 伝送線路の種類 これらの4つの伝送線路構成のさまざまな組み合わせを使ってPCBスタックアップを作成します。信号が1つの層で並んで走る際、または隣接する信号層の信号の上に信号が走る際のクロストークの制御については、次のブロックで説明します。インピーダンスの計算についても、以下のブロックで説明します。 さまざまな実装の至る所で伝送線路を扱うことは負担かもしれません。しかし、適切なPCB設計ソフトウェアがあれば、PCBレイヤースタックアップを簡単かつ優雅に管理すると同時に、スマートなデザインルールチェック機能を使ってインピーダンスとクロストークを制御できるでしょう。Altium Designerでは、その使いやすい設計環境を設計する際に、これらを念頭に置きました。 Altium Designer の統合設計環境 伝送線路を何が移動しているのか? 伝送線路を適切に管理するため、伝送線路上で移動しているものを知ることは重要です。電子工学の初歩では、電圧と電流、信号として特定される電流の流れについて教わります。残念ながら、これは、信号がどのように発生するかという観点からはあまりにも単純すぎる見方です。電流の流れのみに注目した場合、信号の品質は損なわれる可能性があります。 多くの人は、電気信号が光速（真空中で秒速186,000マイル（300,000キロメートル））またはそれに近い速度で移動することを知っています。電流の流れ（銅の導線中の電子の移動に対応します）は毎時約 1375マイル（2200キロ）の速度で移動します。ですから、信号は電流の流れではあり得ません。信号は電磁界です。図2に、ストリップライン伝送線路の周囲の電磁界の様子を示します。線路は、ページから出てくるように2つのプレーンの間を通っています（断面図を示しています）。 図2 記事を読む
クラウドによってどのようにコラボレーションが変わるか クラウドコラボデザイン：クラウドによってどのようにコラボレーションが変わるか 1 min Blog この一連の投稿では、クラウドソリューションが基板システムの設計と開発にどのように関わってくるかを詳しく見ていきます。それには、調達、製造、品質、サービスなど、多くのユースケースの詳細を説明します。しかし、その道を進む前に、いくつかの基本事項を説明する必要があります。各ユースケースに適用される一般的な事項がいくつかあるのです。ここでそれらを詳しく説明し、そこで参照します。 では、今日の一般的な事項は何でしょうか？まず、クラウド技術が促進者である場合のコラボレーションの変化を見てみましょう。次に、他の技術促進者との対比を行います。どこから始めるかというと、メールです。 メールをコラボレーションの促進者として メール。誰もが使っています。 それは最も基本的な共通項です。簡単にファイルを添付して送信できます。メールを受け取る人がその添付ファイルを受け取ると確信できます。その現実には安心感があります。 しかし、メールをコラボレーションツールとして使用することには、 深刻な問題があります。例えば： メールは削除されたり、埋もれたり、失われたりすることがあります。それが起こると、何か悪いことが起こったことを受信者に思い出させるものがありません。何かがうまくいかなかったことに気づくためには、何らかのプロジェクトマネージャーが必要です。 メールの添付ファイルもすぐに古くなる可能性があります。誰かが添付ファイル付きのメールを送信してから、そのファイルをコンピューター上で変更するかもしれません。今、受信者は古い情報で作業しています。 同時に複数の変更をマージするのは時間がかかります。ある人が添付ファイル付きのメールを5人に送り、フィードバックを求めるかもしれません。そのファイルの各受信者は変更を加えてそれを返送します。元の送信者は今、5つの異なる変更セットを手動で組み込む必要があります。 メールは知的財産にとって安全ではありません。特に インタラクティブメールや外部メールのようなメールは、中間サーバーを経由して送信されます。そのようなメールは傍受されたり、ハッキングされたりする可能性があり、知的財産を危険にさらします。 明らかに、これらの問題は不便から脅威に至るまで様々です。しかし、結論はかなり明確です：その普及にもかかわらず、メールは協力ツールとしてはあまり適していません。 ファイル共有サービスとしてのコラボレーションの促進 間違いなく、このタイプのソリューションは約10年前に導入されて以来、急速に普及しました。そのアイデアは非常に魅力的です。ファイルをクラウドベースのサービスにアップロードします。それを電子メールで他の人と共有します。彼らは自分のログインを使用して直接アクセスします。 このアプローチは電子メールよりも明確な利点があります。電子メールにファイルの添付がないため、かなり安全です。ファイルはクラウド内の中央でアクセス可能な場所に保持されます。つまり、会社の内外の全員が簡単にアクセスできるということです。 しかし、コラボレーションを可能にするためにクラウドベースのファイル共有サービスを使用する際には、以下を含む他の問題が発生します： ファイルベースのアプローチでは、複数の同時変更をマージする必要がまだあります。ファイルを電子メールから保存する代わりにダウンロードします。しかし、同じ問題がまだ存在します。5人にレビューを依頼しても、変更をマージする必要がある5つの異なるファイルが結果として得られます。 人々に対する持続的なタスクがありません。ファイルで何かをするように誰かに依頼する方法は、依然として電子メールです。その依頼メールはまだ失われたり、削除されたり、埋もれたりする可能性があります。 ダウンロードしたファイルはすぐに古くなる可能性があります。元々ファイルをアップロードした人が、更新されたファイルを再アップロードすることができます。しかし、元のファイルをダウンロードした人は、通知がなければそのファイルが古いことを知ることができず、多くのサービスはそのような通知メールを送信しません。メールのファイル添付と同様に、間違った情報を元に作業を進めてしまう危険性があります。 記事を読む
ライブラリの部品作成と3Dモデルの関連付けによる無駄のない設計の実現 ライブラリの部品作成と3Dモデルの関連付けによる無駄のない設計の実現 1 min Thought Leadership 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 カスタムコンポーネントと標準コンポーネントをつなぐコンポーネントライブラリは、SPICEモデルから基本的な2Dフットプリントまでのあらゆる要素を追跡して、レイアウト中に使用するために役立ちます。プリント基板設計の2Dから3Dへの移行を受けて、最新のコンポーネントライブラリは3Dモデルを備えています。 独自コンポーネントのメカニカルクリアランスをチェックするつもりなら、3Dモデルを構築しておくのは良い考えです。しかし、ほとんどの基板設計ソフトウェアプラットフォームはこの機能を提供していないので、機構設計と電気設計のソフトウェア間を行ったり来たりすることになります。そこで求められるのが、MCAD、ECAD、高度な基板設計ツールを1つのプラットフォームに統合したソフトウェアです。 基板設計におけるCADツール カスタマイズしたコンポーネントや独自コンポーネントを基板で使用すると、ほかにはない機能を、大抵の場合はより小さいフットプリントで提供できます。優れたプリント基板設計CADであれば、3Dモデルを含む独自仕様のカスタマイズコンポーネントを構築して、メカニカルクリアランスのチェックに使用できます。 基板でカスタムコンポーネントや独自コンポーネントを使用する場合、3Dモデルをコンポーネントに関連付けて、後から使用できるようにライブラリに保存する可能性が高いでしょう。使用する設計ソフトウェアが包括的なコンポーネント情報管理システムを備えていれば、カスタムコンポーネントに3Dモデルを関連付けて、全てのデバイス間でこのコンポーネントの一貫性を維持することができます。例えば、ある設計でコンポーネントモデルを更新すると、その更新が全ての設計に同期されます。 しかし、ほとんどの設計ソフトウェアでは、依然として、機構設計と電気設計の環境がそれぞれ孤立しています。MCADはECADから切り離されているので、設計者はMCADソフトウェアとECADソフトウェアの間でプロジェクトを移動する必要があります。MCAD、ECAD、高度な基板設計ツールの間で、コンポーネントライブラリ内の3Dモデルを同期してくれる基板設計プラットフォームがあれば、設計中の基板を1つの設計インターフェースで最も正確に表示できます。 Altium Designerによる3Dの面付け 問題の発生元の把握 3Dコンポーネントモデルを構築して別の基板設計プログラムで使用できるようにするには、依然として、独立したMCADモジュールの使用が必要です。CADプログラムで求められるワークフローはMCAD設計モジュールとは異なることが多いので、大抵はコンポーネントモデルを設計中の基板にインポートするためだけに、STEPモデルの作業が必要になります。さらに、この基板を3Dで表示するには、もう一度MCADプログラムにインポートし直す必要があります。このプログラム間での行ったり来たりは生産性を妨げるだけでなく、不適切なクリアランスの原因にもなりえます。 カスタムコンポーネントの3Dモデルを作成する場合、この3Dモデルと互換性のある包括的なコンポーネントライブラリ管理ツールが、基板設計プログラム側に必要になります。コンポーネントモデルを管理するための統合コンポーネント情報システムがない場合、その場限りの方法を使用して、設計ツール間でカスタムコンポーネントモデルを管理するしかありません。このような管理手法では、コンポーネントモデルを1つ変更する場合、設計間での手動による更新が必要であり、エラーが発生する可能性が非常に高くなります。 基板レイアウトを構築および表示するためのCADプログラムがすべて、簡単にその他の設計ツールと同期できるわけではありません。たとえば、回路図ツールとレイアウトツールの動作が一致しないことは珍しくありません。また、回路図向けのCADツールとレイアウト向けのCADツールでは、同じタスクを実行するのに必要なコマンドセットが異なる場合もあります。このため、初めてのプログラムを使用する際の習得期間が長くなり、インターフェースの切り替え時にはコマンドを覚え直す必要があります。 3Dコンポーネントモデリングと標準設計ツールの統合 コンポーネントライブラリと連動してECAD機能とMCAD機能を統合する設計ソフトウェアがあれば、デバイスの電気的ビューと機械的ビューを3Dで同時に表示できます。ECAD設計とMCAD設計の統合によって、3Dでの設計ツールの使用が実現し、電気設計チームと機構設計チームが本当の意味で連携できるようになります。コンポーネントライブラリでは、カスタムコンポーネントとその他のコンポーネントを同じように扱うことができ、コンポーネントの3D STEPモデルをライブラリに直接読み込むことができます。 その他のPCB設計ソフトウェアパッケージも、MCADおよびECAD設計でSTEPモジュールを使用しています。統合設計パッケージに切り替えるとき、 カスタムコンポーネント向けの独自STEPモデルを構築し、必要に応じて既存のSTEPモデルをインポートできます。しかし、旧式の設計プロセスでは、基板を表示してカスタムコンポーネントの3Dモデルを作成するだけのために、ECADプログラムとMCADプログラムを行ったり来たりしなくてはなりません。 設計が完成したら、基板設計ソフトウェアで、シミュレーションおよび解析ツールに加えて、製造業者成果物を生成するためのツールと直接通信することができます。これらのツールがすべて1つのインターフェースに表示され、ワークフローにも一貫性があるので、複数のモジュールを切り替える必要がなく、高い生産性を維持できます。 Altium Designerによるマルチボードのアセンブリ 記事を読む
CADライブラリのためのSTEPモデル：知っておくべきこと Cadライブラリのステップモデルについて知っておくべきこと 1 min Blog CADライブラリのSTEPモデルは、電子設計と機械設計を隔離し続けています。Altium Designerの統合環境がどのようにワークフローを合理化できるかを見てみましょう。 記事を読む
デルフト工科大学のドリームチーム「Project MARCH」が開発した他にはない外骨格 デルフト工科大学のドリームチーム「Project MARCH」が開発した他にはない外骨格 1 min OnTrack Judy Warner: あなたがデルフト工科大学で専攻されている学科と Project MARCH での役割について教えていただけますか? Robbert de Lange: 大学では土木工学を勉強しています。Project MARCHでの僕の役割は調達と広報です。Project MARCHに専念するために、現在は1年間の休学中です。 Warner: Project MARCHに専念するために、1年間の休学を決めた動機はどのようなことですか? De Lange: 今年は大学で身に付けられる学問的な学びや規律のほかに、出資者やメディアとやりとりする際の人間関係のスキルといったソフトスキルの自己開発に専念したいと考えました。とはいえ、何よりも人の役に立てることが本当に楽しいのです。今年は、障害を持つ人々を助けることに集中できるようになります。Project MARCHは、デルフト工科大学の11のドリームチームの1つです。メンバーはドリームホールと呼ばれる共有施設でプロジェクトを進めています。他のチームは乗り物を開発していますが、Project MARCHは唯一、対麻痺を持つ人々がもう一度立ち上がって、完全に歩けるようにするための外骨格の作成に取り組んでいます。 記事を読む