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スニペットでデザインを再利用 スニペットでデザインを再利用 検証済の回路を再利用する事により、確実に動作する機器の設計を短期間に仕上げる事ができます。基板設計CADのAltium Designerには再利に役立つ機能が数多く用意されています。スニペットはそのひとつであり、手軽さと柔軟性を兼ね備えた大変便利な機能です。 回路を再利用しようとする時、まず思いつくのはコピー・アンド・ペーストです。スニペットはこれと良く似ていますが、コピーしたものをすぐに貼り付けるのではなく、一旦ファイルに保存します。この事により、コピー・アンド・ペーストと同様の手軽さに加え、システマティックな再利用が可能です。 スニペットの保存と呼び出し スニペットは、回路図とPCBドキュメントの両方で利用できます。その利用手順について、回路図を例にとって紹介します。 ● スニペットの保存 まず、回路図上の任意の領域(再利用を目論む回路ブロック)をセレクトします。そして、右クリックで表示されるポップアップメニューから、[スニペット] - [セレクトしたオブジェクトからスニペットを作成] を選びます。これにより、Add New Snippet ダイアログボックスが開きますので、[名称] 欄に保存名を記入し [OK] ボタンを押します。 保存先フォルダのデフォルトは、”AD.. \Examples\Snippets Examples”になっていますが、これをLan上の共有スペースに変更したり、階層化したりする事ができます。
ルームを使ってエリアごとにデザインルールを設定 ルームを使ってエリアごとにデザインルールを設定 電子機器の小型化に伴い、一枚の基板上に複数のテクノロジが混在する場合が増えてきています。例えば、デジタル回路とアナログ回路が混在していたり、電源回路が含まれていたりします。 これらには、それぞれ異なった設計上の制約があり、個別にデザインルールを設定しなくてはなりません。そこで役立つのがAltium Designerのルームです。ルームは、デザインルールのスコープとして利用できるので、いろいろな種類の回路が混在するような場合にも、各エリアをルームで囲む事により、それぞれの制約条件を満たすデザインルールを設定する事ができます。 ルームの作成 マルチシートの回路図では、シートごとにルームが自動生成されます。しかし、基板上でエリア指定を行う場合には通常、このルームを使用せず手作業で作成します。 ルームを作成する為のコマンドは、[デザイン] - [ルーム] メニューに用意されており、新規に作成するだけでなく分割などの編集や移動が可能です。このルームの作成と編集については、「 ルームをより有効に活用する」で解説していますので、まだご覧になっていない場合にはこちらを先にご覧ください。 ルームは様々なデザインルールで使用できる 以前の記事、「 ルームをより有効に活用する」では、ルームで囲んだエリアに [Width] ルールを設定し、ネックダウンを自動的に行う例を紹介しましたが、それ以外にもいろいろなデザインルールで利用する事ができます。 ルームで部品の配置禁止領域を指定する どのような基板でも、部品の実装に使えないエリアが必ずあり、この禁止体の指定にもルームが使用できます。 これを行う場合は、まず、[デザイン] - [ルーム]
BGAは、高密度な実装を実現する標準的なパッケージとして利用されており、Altium Designerではそれを先進の機能でサポートしています。 BGAパッケージの選択と配線戦略 BGAは、高密度な実装を実現する標準的なパッケージとして利用されており、Altium Designerではそれを先進の機能でサポートしています。 それらの機能については「 高密度なBGAの配線を容易にするAltium Designerの機能」でまとめて紹介しています。またそれ以外にも「 ピンスワップとパートスワップで配線を最適化」、「 ルームをより有効に活用する」、「 PCBのグリッドシステムとPolarグリッドの活用」で紹介済の機能も役立ちます。 しかし、これらはあくまで道具(ツール)であり、それを生かすも殺すも設計者次第です。 そこで、今回はBGAの実装設計の要点とそれをサポートするAltium Designerの機能についてその要点を紹介したいと思います。 BGAの実装設計には、緻密な設計戦略が必要 実装密度が高い基板を設計する場合には、試行錯誤による時間の浪費を避けるために、計画的な作業が必要です。特に、BGAパッケージを使用する基板では、事前にしっかりとした設計戦略を立てる事が必要です。 一言でいうと、段取りが肝心という事です。特に、ピン数の多いBGAの引き出し配線(ファンアウト)を手作業で行うのは現実的ではありません。しっかりと段取りをした後、自動機能を使って一気に引き出すというやり方でないと、らちがあきません。 まず、一般的なBGA実装設計プロセスをざっくり書き出してみます。 BGAパッケージの選択 BGAパッケージにはいろいろな端子ピッチのものがあり、求められる実装密度によって最適なものを選びます。 デザインルールの決定 グリッド、配線幅、クリアランスを決めます。 多層板の種類と層数の決定
ルームをより有効に活用する ルームをより有効に活用する プリント基板の部品配置を効率よく行うために、ルームは欠かせない機能です。ルームは、回路図シートごとに生成され、回路図上の部品が１つにグループ化されます。そして、回路図データをPCBに転送すると、ルームは四角い箱で表現されその中に回路図上の部品が呼び出されます。さらに、このルームはマウスを使って中の部品ごと移動させる事できます。 このルームのグループ配置機能については、 部品配置を能率よく行う為のヒントで紹介しましたが、今回は、もう少し踏み込んでこのルームの機能を紹介します。 ルームの用途 ルームは、部品のグループ配置に大変役立ちます。しかし、それだけでは無くルームによって生成されたコンポーネントクラスをデザインルールのスコープとして利用する事によって、DRC等の自動処理に利用する事ができます。 手動でルームを作成する 回路図データの読み込み時に自動生成されるルームは単なる四角形ですが、レイアウトプランの段階でのグループ移動にはこれで充分です。しかし、配置領域とルームの形を一致させたい場合もあり、このような時にはルームの外形を多角形で描かなくてはなりません。また、1枚の回路図を2つ以上のルームに分けたい場合も出てきます。 Altium Designerでは、このような場合、自由にルームを作成したり既存のルームを複数に分割したりする事ができます。 このルームを作成したり編集したりするコマンドは、[デザイン] - [ルーム] メニューに用意されており、以下のような機能があります。 空のルームを手動で作成 外形のみ作成され、部品の割付は [Edit Room Definition] パネルで、Componentsや、Component Classを指定する事によって行います。
ディレクティブを使ってより精密に回路情報を伝える ディレクティブを使ってより精密に回路情報を伝える 回路図の役割は、デジタルデータ(ネットリスト)と視覚の両方でPCBレイアウトやその他の工程に正しく情報を伝える事です。このため、回路図では、電気的なオブジェクトによる作図に加え、図による補足やテキストでの注釈が必要になります。 Altium Designerでは、ネットリストを生成する為の電気的オブジェクトとして、コンポーネントとネット識別子が用意されており、図による補足や注釈には、ドローイングツールとテキストツールが用意されています。 これらのオブジェクトは、全て、[配置] メニューから呼び出して利用できます。そして、この中のコンポーネント(パーツ)については、「 回路図作成の事始め - 部品を探す・選ぶ・並べる」、ネット識別子については「 回路図の結線を正しくシンプルに行うためのヒント」に解説がありますのでご覧ください。 また、ドローイングツールとテキストツールを利用する為のコマンドも [配置] メニューにあり、その種類は、コマンド名とアイコンを見れば一目瞭然です。 そして、この [配置] メニューには [ディレクティブ] というコマンドがあります。この「ディレクティブ」は電気的なオブジェクトですが、配線そのものを行う為のものでは無くパラメータを付加する為のものです。そして、この情報は、[Update PCB ...] コマンドでネットリストと共にPCBに転送され、デザインルールのパラメータとして利用されます。
高密度なBGAの配線を容易にするAltium Designerの機能 高密度なBGAの配線を容易にするAltium Designerの機能 端子数の多いLSIでは、BGAパッケージが良く利用されます。このBGAは、端子の密度が高いのでパッケージを小さくでき、小型化が求められる携帯機器に最適です。しかし、密集した端子の周辺にはわずかなスペースしか残っておらず、全ての端子から配線を引き出すのは至難の業です。これは、高密度な端子配列の代償として突き付けられた課題であり、端子密度に見合うところまで配線密度をあげる事しか解決の道はありません。 そこで、今回はこの高密度な配線を可能にするAltium Designerの機能を紹介したいと思います。 BGAパッケージは、普及し始めてから20年以上経ちます。今では携帯機器に当たり前のように使われており、その特徴は皆さんご存知のはずですが、今回は念のため要点のおさらいから始めたいと思います。 BGAパッケージについて BGAパッケージはBall Grid Arrayの略でその名の通り、格子上に配置されたボール状の端子を持つ表面実装部品です。 端子数は、20以下のものから2000を越えるものまであります。端子の間隔は、1.5mm、1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mmのものがあります。また、端子の配列は、パッケージの中心部付近に端子が無いものと、端子面の格子上の全てが端子で埋め尽くされたフルグリッドのものがあります。 BGAは、それまで高密度実装用として使用されてきたPGAやQFPに対して、さらに実装密度を上げるためのものです。構造的にみてもPGA端子の格子配列とQFPの表面実装の特徴が組み合わさったものであるといえます。 BGAの配線は極めて困難 BGAパッケージを使うと実装密度を飛躍的に高めることができますが、配線は困難になります。BGA端子の周りは、配線の経路を見つけ出すのが難しいだけでなく、実際に線を置いていくのにも多くの手間がかかります。それは、次のような理由によるものです。 BGA は表面実装 BGAは、基板を貫通する端子を持たないので、実装面以外の層では端子に直接、接続する事はできません。このため、実装面以外の層との接続には必ず、VIA(ビア)を配置しなくてはならず、このVIAが配線スペースを浪費します。 BGA は狭い間隔で端子が何列も並んでいる QFPパッケージも狭い間隔で端子が並んでいますが、BGAはQFPのように一列ではなく何重にも並んでいます。この為、外側の端子の配線が内側端子からの引き出しの邪魔になり、簡単には外に引き出せません。 BGA は端子が多い