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最新のPCBレイアウトの課題の解決方法 最新のPCBレイアウトの課題の解決方法 1 min Whitepapers PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 はじめに 「ママ、子供たちを小さくしちゃったよ」、「世界って小さいんだね」。ディズニーファンにはおなじみのフレーズです。しかし、これらのフレーズを使って、プリント基板(PCB)設計の継続的な小型化を同様に簡単に表現できます(図1)。以下の統計を考えてください。 過去10年間で平方インチ当たりのピン数が3倍になった一方で、基板面積は比較的一定に維持されました。 15年間で、部品1個当たりの平均ピン数が4 ～ 5分の1に減った一方で、平均部品点数が4倍になりました。 設計のピン数は3倍になり、ピン間の接続数は倍増しました。 その結果、部品と最終製品が小さくなるにつれて、PCBレイアウトはより高密度かつ複雑になりました。PCBの小型化と複雑性がともに高まることで、全ての部品を調和させ確実に動作させる責任があるPCB設計者は複数の課題に直面しています。ある調査では、エレクトロニクス企業の53%が、最も競争力のある製品を低コストでより迅速に市場に投入しようとする際にPCBの複雑性が増大することが主な課題であると回答しま した。PCBレイアウトの最も一般的な課題の一部を以下に示します。 多ピンボールグリッドアレイ(BGA)の配線 小さく不規則な形状の製品に適合するフレキシブルPCBの設計 層数を増加させることなくPCBレイアウト密度を高めること 複雑な多層PCB設計における電圧降下の回避 効果的なECAD-MCAD統合と製造業者とのよりよいコミュニケーションの確保 高密度で複雑なPCB上に十分なテストポイントを備えること これらの課題は全て、最先端の統合PCBレイアウトソフトウェアによって軽減できます。 BGAの配線の課題を解決 BGAは、多ピン超高密度のPCBと集積回路(IC)のパッケージ化のための一般的な手法です。PCB設計者がBGAを選択するのは、小型化および機能要件を満たすのに必要な柔軟性を備えていながら、コスト効率を高めることができるためです。問題は、ピン数が増えピッチが細かくなるにしたがって、「BGAブレークアウト」(BGAの配線)がさらに難しくなるということです。非効率的な配線は層数を増加させ、ひいてはコストを押し上 げ、シグナルインテグリティの問題、層間剥離、ビアのアスペクト比の問題を発生させる場合があります。(※続きはPDFをダウンロードしてください) 今すぐ 記事を読む
デザインリリースの管理と設計意図の伝達 デザインリリースの管理と設計意図の伝達 1 min Whitepapers 最近の技術的進歩の多くが通信分野にあったことは、疑うまでもありません。インターネット、携帯電話、衛星通信、Facebookなどはすべて、より簡単に情報伝達やコラボレーションを行えるようにするためのものです。ところが、このような技術が手中にあるにもかかわらず多くの企業はECAD データリリースの伝達に苦労しています。コラボレーションの相手が社内の仲間や他の部署であるか、外部ベンダーであるかにかかわらず、設計の意図、変更、リリースの情報伝達にはやはり難しい点があります。 プロセスを管理する適切なプラットフォームがないと、設計の意図や状態をすべての関係者に知らせたり、コラボレーションしたり、フィードバック情報を要求したり、プロジェクトがライフサイクルのどの段階にあるのかを把握するのが困難です。現状では残念なことに、設計見直し会議を何度も開いたり、常にやり直しに迫られたり、プロジェクトが遅れたり、市場投入が間に合わなかったり、予算を超過したり、さらに悪い場合には現場で故障が発生し、製品のリコールなどという悪いニュースに発展する可能性もあります。 リリースプロセスが管理されていない場合の問題点 周知のとおり、製品の設計では、関与する多くの分野の部署すべてがプロジェクト全体を通じて同時並行的に作業する必要があります。設計のリリース前には、多くの場合、バージョン管理により設計の増分的な変更を取り込むことでプロジェクトのECADの部分が速く進むことがあります。通常、このような変更が行われる理由としては、設計範囲がまだ固定されていない、要件が変更された、あるいは場合によっては単に実際の設計仕 様を満たすために変更が必要である、などが考えられます。残念なことに、この段階のECADデータは常に変化するため、その時点でのライフサイクル情報が他の関係者に正しく伝達されません。全員が正しいデータに基づいて作業できるようにしてプロジェクトを成功させるためには、あるバージョンがWIP(Work in Progress: 作業中)であるか、承認段階であるか、製造部門にリリース済みであるかを把握することが不可欠です。そのうえで、正しいユーザーが、正しい場所から、正しい方法で、正しいデータにアクセスできるようにしなければなりません。このような処理をまだ手動で行っているようなシステムでは、いつかはプロセスを管理できなくなって失敗に終わり、次のような結果を招くことになります。 ECADのバージョンとリリースのデータが適切に管理されていない 間違ったバージョンの設計を製造部門に送ってしまうリスクが高い 期限切れの部品を使用してしまうリスクが高い 設計のリリース準備ができてから実際にリリースされるまでの時間の無駄が発生する 人が走り回って承認署名を得るため時間がかかる 標準化された設計プロセスの実施が困難である Aberdeen-Groupなどの業界調査によると、データの一貫性がないことによる問題の多くは、ECADの管理と自動プラットフォームが適切に配備 されていない低機能な情報伝達システムに起因しています。このようにECADデータのリリースを人手により伝達するような固定化されたプロセスでは、エンジニアが設計意図を確認するのに時間が掛かり設計サイクル全体が長くなってしまいます。特にエンジニアリングチームがグローバルに分散し ている場合は、情報が失われることも多く、プロセスがオフラインで行われるためデータの追跡管理や制御を行えません。リリースシステムに透明性が無いと、ECADデータをリリースする際に想定されたグループに設計意図が確実に伝達されず、十分な情報に基づく決定が行えなくなります。(※続きはPDFをダウンロードしてください) 今すぐ Altium 記事を読む
ティアドロップスは、PCBの品質と収率を向上させます ティアドロップスは、PCBの品質と歩留まりを向上させます 1 min Whitepapers ティアドロップを使用して製造中のPCBの品質と収率を向上させる方法を学びましょう。 もし一枚でもプリント基板の設計経験があれば、製造または製造プロセス中に予期せぬ問題が発見されることに遭遇しているかもしれません。製造上の問題は、穴の位置ずれや望ましくないドリルの突き抜けによって引き起こされることがあります。それらがボードのリジェクトに直接つながらなくても、時間とともにトラックの分離に問題を引き起こす可能性があります。ティアドロップは、ビアやパッドを扱う方法であり、PCB設計ソフトウェアが概説され、製造されたときに品質と収率を向上させる結果をもたらすことがあります。この論文では、ティアドロップを使用してPCBの品質を向上させる方法が、あなた自身の設計にどのように役立つかを示します。 PCB製造 プリント基板PCBの設計が製造される方法は、異なる工場や製造業者によって異なる場合があります。しかし、写真フィルムの準備、基板の準備、積層、エッチング、穴あけ、はんだマスクの適用、表面仕上げなど、PCB製造プロセスのいくつかの基本的なキーステップがあります。 レイヤーは通常、レーザープリンターを使用して印刷され、各レイヤーは極めて高い精度で合わせる必要があります。その後、レイアウトを切り取り、銅張り基板に熱を加えて配置し、固定します。 PCBレイアウトから使用されない銅を除去するためにエッチングが行われ、その後、基板に穴が開けられます。 穴あけにはいくつかの異なる技術が使用され、このプロセスでは正確なドリル位置を確保するために精度が求められます。プロセスの最終段階のいくつかは、はんだマスクの追加とその後の表面仕上げです。これらのステップは、製造業者によって異なりますが、正確な登録が必要であり、慎重に実行されてもエラーの余地が残ります。 アライメントと登録 PCB設計のドリリング問題の原因となるのは、指定された位置からのわずかな穴のずれ、またはドリル登録がわずかにオフであることです。さらに、積層中にレイヤーが非常にわずかにシフトすることがあり、これにより見えないパッドの位置ずれが発生します。 掘削に関連する潜在的な問題に加えて、機械的ストレスがPCB設計に影響を与えることがあります。特に、設計がリジッドフレックス基板である場合には顕著です。時間が経つにつれて、フレキシブル設計の銅接続の完全性が損なわれる可能性があります。リジッドフレックス設計で予想される追加の機械的および熱的ストレスは、対処されない場合、さらなる製品の反復につながる可能性があります。フレキシブル回路への銅接続が遭遇する屈曲および熱的ストレスが設計プロセス内で考慮されることが重要です。これらの懸念が対処されない場合、またはプリント基板がこれらの懸念を念頭に置いて設計されていない場合、それらは生産収率に悪影響を与える可能性があります。 ティアドロップはPCBの品質と収率を向上させる トラックとパッド、トラックとビア、トラックとトラックの接続を強化することで、ドリル登録の信頼性が向上し、掘削穴の周りにより多くの銅サポートを提供します。次の設計にティアドロップを含めることは、製造可能性のための設計において重要なステップです。 図1: Altium Designerのティアドロップダイアログは、作成を簡単かつ迅速にします ティアドロップは、Altium® Designerで簡単に作成して使用することができます。ティアドロップは、どの設計においてもグローバルに制御することができます。ビア、スルーホールパッド、サーフェスマウントパッド、トラック、Tジャンクションに追加することができます。通常、ティアドロップは完成した設計の最後に追加されます。 Altium Designerでは、ティアドロップのパラメータを指定するだけです。銅の特徴の追加や削除は、ダイアログボックスによって迅速に制御することができます（図1を参照）。この機能のグローバルな性質と制御は、PCBを製造に向けて微調整する際に非常に役立ちます。 以下の2つの画像は、ビア、スルーホールパッド、サーフェスマウントパッド、トラック、Tジャンクションにティアドロップが適用された前後の結果を示しています。 記事を読む
より効率化するためにAltium Designerをカスタマイズする5つの方法 より効率化するためにAltium Designerをカスタマイズする5つの方法 1 min Whitepapers Altium Designerをほんの少し使用すれば、そのツールバーメニューが非常に直感的な構成になっていることにお気付きになるでしょう。しかしながら、ユーザーインターフェイスをカスタマイズすることで、さらに生産性を向上させることができます。Altium Designerの環境内の、PCBや回路図、その他のすべてのエディターでカスタマイズは重要です。どのエディターで作業していても、他のプラットフォームのエディターと共通のアプローチを取ることができます。そして、それは思っているより ずっと 簡単です。 Altium Designerをカスタマイズする5つの方法 Altium Designerのエディターのカスタマイズは、各エディタードメイン専用の[Customizing Editor]で行います。カスタマイズしようとするエディターを開いている必要があります。[Customizing Editor]は上部のツールバーの [DXP]>>[Customize] からアクセスできます。または、ツールバーの空いているスペースでダブルクリックします。 ドロップダウンメニューから、またはツールバーの空いているスペースでダブルクリックして、 [Customizing Editor]にアクセスします。 Altium Designerの環境内には、カスタマイズすることでワークフローを強化できる5つのエリアがあります。 1—ショートカットキー 多くの場合、エディターのショートカットキーを、ユーザー個人にとってより直感的な機能にマッピングすると便利です。ショートカットキーに割り当てが可能なPCBエディターの各機能は、ドロップダウンメニューからアクセスできます。 記事を読む
より効率的なレイアウトのために、コンポーネントをルームにグループ化する より効率的なレイアウトのために、コンポーネントをルームにグループ化する 1 min Whitepapers コンポーネントの配置とトレースを適切に管理する鍵は、個々のオブジェクトを一つ一つ変更するのではなく、オブジェクトをグループ化するさまざまな技術を利用することです。多くのユーザーは、コンポーネントを一つずつボードレイアウトに持ってくる必要があるという考えを嫌います。この文書では、Altium Designerがレイアウト管理をより簡単で時間をかけずに行うためにできることを詳しく説明しています。これにより、プロジェクトの締め切りを守ることができます。 PCBコンポーネントのグループ化への導入 PCBのグループコンポーネントレイアウトは、コンポーネントとトレースが適切に整理されていない場合、本当に散らかることがあります。管理されたデザインレイアウトの最も一般的な方法は、ルームの使用を通じてです。ルームは、デザインコンポーネントの配置をより良く管理するために使用でき、下記で詳しく説明されているように、コンポーネントの起源を簡単に特定するのに役立ちます。 ルーティングが行われずに多くのコンポーネントが使用されると、接続のためのラットネスト（絡まった線）も痛みの原因となります。これは、レイアウト全体に接続線を生成するために追加のリソースを消費し、システムのパフォーマンスを大幅に低下させ、コンポーネントの配置をはるかに困難にします。この絡み合いは、PCB設計サービスを外注したくなるほどですが、PCBデザイナーを社内に留めておくためのより良い選択肢があります。 ALTIUM DESIGNERでのルームの使用 ルームは、通常、スキーマティックからPCBコンポーネントのレイアウトエディターへのデータ転送を加速するために使用され、各ルームはそれぞれのスキーマティックシートデザインとして定義されます。これにより、プリント基板の設計とPCB製造プロセス全体のデータ管理が向上します。電子部品は各シート上でコンポーネントクラスとして定義され、その生成はプロジェクトの設定を通じて定義されます。例えば、プロジェクトには5つの異なるシートが含まれており、それぞれが特定のPCBグループコンポーネントのレイアウトを含んでおり、フラットデザインと階層デザインの重要性が無効になります。スキーマティックがプロジェクトのPCBレイアウトに移されると、プリント基板の設計とレイアウトには、使用されるそれぞれの電子部品を含むシート定義のルームデータが含まれるようになり、図1に示されています。ECO生成後にまだルーム内に配置されていないコンポーネントがある場合、それらの上に手動でルームを定義するか、将来の設計更新のために新しいルームにコンポーネントパーツをドラッグすることができます。 図1: シートリンクされたコンポーネントでルームを生成する。 部屋についての素晴らしい点は、部屋のデータとコンポーネント部品をロックできる部屋の設定機能です。図2に示すように、プリント基板のコンポーネントを部屋内でロックすると、その部屋を移動させて、マウスドラッグ操作一つで割り当てられたすべてのコンポーネントを一緒に持っていくことができ、その後、部屋のロックを使用して部屋を固定することができます。これにより、ユーザーが個々のオブジェクトやデータ、または選択したグループのPCBコンポーネントとオブジェクトを手動で移動させる手間が省け、好みの回路基板レイアウトのためにグループ化することができます。もちろん、電子コンポーネントのロックを解除して、それぞれを個別に移動させる機能もオプションとして追加されており、オブジェクトやデザインに変更が必要な場合に最適な柔軟性を提供します。 図2：部屋は移動を防ぐためにロックすることができます。 ネットの非表示 ユーザー定義のネットは、 プリント基板レイアウト内の特定のオブジェクトに割り当てられ、作成されるべき接続を定義します。例えば、BGAは、レイアウト内の他のオブジェクトに接続されることを待っている様々なネットを含む複数のビアとパッドを持っています。BGAが未配線のままにされると、接続のラットネストが表示され、これが部品間の視覚的な混乱を引き起こし、部品配置を妨げます。これは、特定のネット、基板コンポーネント、またはその両方に対して行うことができる非表示にすることで簡単に解決できます。 図3: 未配線のパッケージを非表示にすることで、ネットのラットネストなしに何をルーティングしているかが見えるようになります。 結論 要約すると、ボードレイアウト内でのルームと外観の利用は、コンポーネントのレイアウトを簡素化することができます。もしプリント基板設計ツールにそのような機能が含まれていなければ、PCBボードのレイアウトに多くの時間を費やし、おそらく期限に間に合わない結果となるでしょう。誰が、色とグルーピングがコンポーネント配置レイアウトに大きな違いをもたらすと思っただろうか？ 記事を読む
回路図からプロジェクトライブラリを迅速に作成 回路図からプロジェクトライブラリを迅速に作成 1 min Whitepapers Altium Designerのパラメータマネージャーを使用して、外部共有に便利なプロジェクトライブラリを迅速に作成する方法を学びます。 外部の製造業者を使用する場合や、内部にインストールされたライブラリにアクセスできない他の当事者と設計を共有する場合、プロジェクトライブラリを作成するとデータの共有が容易になります。既にインストールされているライブラリ、Altium Vaultライブラリ、またはサプライヤー検索を使用して手動で作成した場合でも、部品をローカライズして作成を容易にすることができます。これにより、設計の外部共有のための移植性が向上します。 ALTIUM DESIGNER プロジェクトからライブラリを作成するAltiumの概要 各コンポーネントのプロパティを編集する方法や、類似オブジェクトを検索コマンドを使用してスキーマティックインスペクターを利用する方法がありますが、これらのアプローチは大規模なマルチシートPCBフットプリントやスキーマティックキャプチャには実用的ではありません。この文書では、パラメータマネージャーを使用して迅速にスキーマティックエディターライブラリを作成し、コンポーネントを単一のグローバルプロジェクトライブラリに統合する方法を示します。 このプロジェクトからライブラリを作成するAltiumの概要では、プロジェクトライブラリを持たないプロジェクトから始め、すべてのコンポーネントがインストールされたライブラリから発生していることを前提とします。図1を参照してください。 図1: スキーマティックライブラリを持たないプロジェクト。 例の設計ではシートが1枚だけです。より大規模な回路図の場合、この方法を使用するには設計内のすべてのシートを開いておく必要があります。 プリント基板統合ライブラリの作成 まず、設計内のすべてのコンポーネントを使用してプロジェクトライブラリを作成します。プロジェクト内の回路図ドキュメントに既に配置されているコンポーネントから回路図ライブラリを作成できます。これは、スキーマティックエディタで利用可能なDesign -> Create Printed Circuit Board Schematic 記事を読む
設計文書で自信を持ってすべての設計の詳細を捉える PCB設計ドキュメントで自信を持ってすべての設計の詳細を捉える 1 min Whitepapers ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー ハードウェア製造業スタートアップ企業 / エレクトロニクスプロトタイパー 設計文書は、システムの設計に関するすべての側面を捉えなければなりません。これには、仕様、設計意図、設計プロセス、そして仕様へのトレーサビリティが含まれます。それによってのみ、設計者は関連する設計情報が一箇所に集約されていると確信することができます。この論文は、製造および組立図面を超えた設計の詳細をどのように捉えるかを考慮するためのガイドラインとして意図されています。 はじめに 設計を文書化する上で最も重要ながらもしばしば避けられがちな側面の一つが、正式な設計文書です。私たちはしばしば、設計を完了させ、製造、組立、検証の文書を生成し、それで仕事が終わったと考えがちです。システム仕様、設計意図、設計プロセス、そして仕様へのトレーサビリティを適切に捉えることは、時間がかかり困難ながらも非常に必要な作業です。 pcbエディタのドキュメントにおける設計の詳細の捉え方は、あらゆる設計の計画段階で始まり、仕様から始まります。設計文書が対象とする設計がより大きなシステムのサブシステムである場合、全体のシステム仕様が提示され、その後、システム仕様のうちサブシステムに流れ込む部分が対処されなければなりません。設計プロセスを通じて、設計文書は生きた文書となり、各サブサーキットが設計され実装されるにつれて、設計プロセスとともに成長します。 設計文書の意図は、回路図、製造および組立図面の範囲を超えた関連する設計情報を捉えることです。 仕様 仕様策定段階は、時間と予算の制約のためにしばしば見落とされたり避けられたりする領域です。したがって、適切な仕様の開発に対処するためには、前もって時間とリソースを割り当てる必要があります。時間と資金が貴重なスタートアップ環境で働いているとき、私は何度か、あいまいまたは存在しない仕様で製品を設計するという任務に直面しました。このアプローチは危険が伴います。存在しないまたは変動する仕様に基づいて設計することは、終わりのない開発の物語につながります。仕様は、何を達成すべきか、そして設計が完了したときにそれを検証するために存在します。「もっと良くできる」という考え方がしばしば持続し、プロジェクトは予算を超え、スケジュールが遅れることになります。これが、最初に仕様に取り組まなかった主な理由です。 設計文書で取り扱われるデバイスの仕様は、しばしばはるかに大きなシステムのサブシステムになります。全体的なシステム仕様が提示され、その後、手元のデバイスに適用されるシステム仕様の一部が論理的かつ順序立てて提示されます。 仕様には以下が含まれるべきです（ただし、これに限定されません）： - 機能（サブシステムが何をすることを意図しているか） - 運用環境（温度、湿度など） - 他のサブシステムへのインターフェース - 電力予算 - 利用可能な供給電圧 - 記事を読む