PCBフットプリントの作成
ボードに取り付けられる実際のコンポーネントは、設計キャプチャ中には回路図シンボルとして、ボード設計のためにはPCBフットプリントとして表されます。Altium Designerのコンポーネントは次のようになります：
- ローカルライブラリから作成され、配置されるか、または
- 管理されたコンテンツサーバーから直接配置されます。これは、シンボル、フットプリント、コンポーネントパラメータ、およびサプライヤーへのリンクを含む数千のコンポーネントを含む、グローバルにアクセス可能なコンポーネントストレージシステムです。
手動でフットプリントを作成する
ジョイスティックコンポーネントのフットプリントの2Dおよび3Dビュー。3D画像は、コンポーネントのSTEPモデルをインポートしたものを示しています。注
パッドとコンポーネントオーバーレイは、STEPモデルの下に見えます。
手動でコンポーネントフットプリントを作成するための典型的な手順は次のとおりです：
- フットプリントは、PCBLIBエディターの中心にあるワークスペースの基準点を中心に構築する必要があります。J, R ショートカットキーを使用して、基準点に直接ジャンプします。フットプリントの構築を開始する前に基準点に移動するのを忘れた場合は、Edit » Set Referenceサブメニューコマンドを使用して、基準パッドをフットプリントに持ってくることができます。
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コンポーネントの要件に応じてパッドを配置します（Place » Pad）。最初のパッドを配置する前にパッド配置コマンドを実行した後、プロパティパネルを開いてすべてのパッドプロパティを定義するためにTabキーを押します。これには、パッド指定子、サイズと形状、レイヤ、および穴のサイズ（スルーホールパッドの場合）が含まれます。指定子は、後続のパッド配置で自動的にインクリメントされます。サーフェスマウントパッドの場合は、レイヤを
Top Layerに設定します。スルーホールパッドの場合は、レイヤをMulti-Layerに設定します。
- パッドの正確な配置を確保するために、特定のタスク用のグリッドを設定することを検討してください。Ctrl+G ショートカットキーを使用してグリッドエディターダイアログを開き、Qキーを使用してグリッドをインペリアルからメトリックに切り替えます。
- パッドをマウスで移動しながら正確に配置するには、キーボードの矢印キーを使用して、現在のグリッド増分でカーソルを移動します。さらに、Shiftを押し続けると、グリッドの10倍のステップで移動します。現在のX、Y位置はステータスバーに表示され、ヘッズアップディスプレイにも表示されます。ヘッズアップディスプレイには、最後のクリック位置から現在のカーソル位置までの位置とデルタの両方が含まれます。Shift+H ショートカットを使用してヘッズアップディスプレイの表示を切り替えるか、配置されたパッドをダブルクリックしてプロパティパネルで必要なXおよびYの位置を入力します。
- ワークスペース内の2点間の距離を確認するには、Reports » Measure Distance（ショートカットCtrl+M）を使用します。ステータスバーのプロンプトに従ってください。
- はんだマスクやペーストマスクなどのパッド固有の属性は、パッドの寸法と適用可能なマスク設計ルールに基づいて自動的に計算されます。マスク設定はパッドごとに手動で定義できますが、そうすると、後でボード設計プロセス中にこれらの設定を変更することが困難になります。通常、これは設計ルールによってパッドをターゲットにできない場合にのみ行われます。ルールは、ボード設計時にPCBエディタで定義されることに注意してください。
- トラック、円弧、その他のプリミティブオブジェクトを使用して、シルクスクリーンレイヤー上のコンポーネントのアウトラインを定義します。
- トラックやその他のプリミティブ オブジェクトを Mechanical レイヤに配置して、配置の中庭など、追加の機械的な詳細を定義します。Mechanical レイヤは汎用レイヤです。これらのレイヤーの機能を割り当て、フットプリント全体で一貫して使用する必要があります。
- 3D ボディオブジェクトを配置して、フットプリントに収まるコンポーネントの 3 次元形状を定義します。複数の3Dボディオブジェクトを配置して形状を構築したり、STEP形式の3Dコンポーネントモデルを3Dボディオブジェクトにインポートしたりできます。
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指定子とコメント文字列は、メインPCBワークスペースへの配置時にフットプリントのオーバーレイ層に自動的に追加されます。追加の指定子とコメント文字列は、Mechanical レイヤの
.Designatorと.Commentの特殊な文字列を配置することを含みます。 - 完成したフットプリントの名前を変更するには、PCB LibraryパネルのFootprintsリストでその名前をダブルクリックし、PCB Library Footprintダイアログを開きます。目的の名前を入力します。名前は最大 255 文字です。
IPC 準拠フットプリント ウィザードを使用したコンポーネントの作成
IPC Compliant Footprint Wizardは、IPC 準拠のコンポーネント フットプリントを作成します。IPC Compliant Footprint Wizardは、フットプリントの寸法から直接作業するのではなく、コンポーネント自体の寸法情報を使用し、IPCがリリースしたアルゴリズムに従って適切なパッドやその他のフットプリントのプロパティを計算します。
IPC Compliant Footprint Wizardでサポートされているパッケージの1つにDPAK(Transistor Outline)があります。
- Tools » IPC Compliant Footprint Wizardを選択して、IPC Compliant Footprint Wizard を実行します。
- このウィザードで作成できるフットプリント・タイプは、BGA、BQFP、CAPAE、CFP、CHIP Array、DFN、CHIP、CQFP、DPAK、LCC、LGA、MELF、MOLDED、PLCC、PQFN、PQFP、PSON、QFN、QFN-2ROW、SODFL、SOIC、SOJ、SON、SOP/TSOP、SOT143/343、SOT223、SOT23、SOT89、SOTFL、WIRE WOUNDです。
- IPC Compliant Footprint Wizardは、IPCがリリースした規格に従って、コンポーネント自体の寸法情報を使用します。
IPC Compliant Footprint Wizardの機能には、次のようなものがあります。
- パッケージ全体の寸法、ピン情報、ヒール間隔、はんだフィレット、および公差を入力して、すぐに表示できます。
- コートヤード、アセンブリ、コンポーネント(3D)ボディ情報などの機械的寸法を入力できます。
- ウィザードはリエントラントであり、確認と調整を簡単に行うことができます。フットプリントのプレビューは、すべての段階で表示されます。
- 終了ボタンはどの段階でも押せば、現在プレビューされているフットプリントを生成することができます。
IPC フットプリント・バッチ・ジェネレータを使用したコンポーネントの作成
IPC Footprint Batch Generatorは、複数の密度レベルで複数のフットプリントを生成するために使用できます。ジェネレータは、Excelスプレッドシートまたはカンマ区切りファイルから電子部品の寸法データを読み取り、IPC方程式を適用してIPC準拠のフットプリントを構築します。IPC Footprints Batch Generatorのサポートには、次のものが含まれます。
-
パッケージタイプの空のテンプレートファイルは、Altium Designerインストールの
\Templatesフォルダに含まれています。 - パッケージ入力ファイルには、1 つのパッケージ タイプの 1 つ以上のフットプリントの情報を含めることができ、Excel またはカンマ区切り (CSV) 形式のファイルのいずれかにすることができます。
IPC Footprints Batch Generatorには、オープンなPCBフットプリント・ライブラリにすべてのフットプリントを作成するか、入力ファイルまたはフットプリント名に基づいて単一のライブラリを生成するかのオプションがあります。
フットプリント ウィザードを使用したコンポーネントの作成
PCBライブラリエディタには、PCB Component Wizardが含まれています。このウィザードでは、さまざまなパッケージタイプから選択し、適切な情報を入力すると、コンポーネントフットプリントが構築されます。PCB Component Wizardで、パッドとコンポーネントオーバーレイに必要なサイズを入力することに注意してください。
PCB Component Wizardを起動するには、PCB Libraryパネルのフットプリント・セクションを右クリックしてFootprint Wizardを選択するか、メインメニューからTools » Footprint Wizardコマンドを選択します。
コンポーネントの 3D モデルを含める
コンポーネントの 3D 表現をフットプリントに含めることができます。Altium Designerでは、以下の3Dモデル形式を使用できます：
- Altium Designer 3D Body Objects - これらを配置して、必要なコンポーネント形状を構築します。
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STEP models -
*.Stpおよび*.Step. -
SolidWorks parts -
*.SldPrt. -
Parasolid Models -
*.x_tand*.x_b.
Altium Designer の 3D Body オブジェクトを複数配置し、3D Body オブジェクトを 1 つ配置して 3D モデルをインポートするか、その両方を組み合わせて形状を構築することで、形状を作成できます。
- 3D ボディオブジェクトに Mechanical 画層を割り当て、配置時にこの画層がPropertiesパネルで選択されていることを確認します。
- 通常、3D ボディオブジェクトからコンポーネント シェイプを構築するのは、2D モードで表示する方が簡単です。3D ボディオブジェクトに使用できる形状には、押し出し、円柱、球があります。
- PCBライブラリエディタを2D表示モードと3D表示モードに切り替えるには、2と3のホットキーショートカットを押します。
- 3D コンポーネント モデルは、コンポーネント メーカーの Web サイトや www.3dContentCentral.comなどの共有リソース サイトからダウンロードできます。
- 3Dモデルは、3Dモードのディスプレイで簡単に配置できます。ジェネリック3Dモデルを配置するには、まず3Dボディオブジェクトを配置し、プロパティパネルが開いたら、3D Model TypeをGenericに設定し、Source領域でEmbed Modelオプションを選択します。Chooseボタンをクリックして、3D モデル ファイルを参照して検索します。
- 3Dモデルをクリックして押したまま移動すると、3Dモデルが埋め込まれている3Dボディオブジェクトに属する最も近い頂点、または3Dモデルに定義されたスナップポイントによって保持されます。スナップポイントは、PropertiesパネルのSnap Points領域で定義するか、ools » 3D Body Placement » Add Snap Points From Verticesコマンドを使用して定義できます。このコマンドは対話式です。ステータスバーにプロンプトが表示されます。このコマンドには 2 つのモードがあります。デフォルトでは、ユーザーが選択した頂点にスナップポイントが追加されます。2番目のモードは、コマンドを起動した後にスペースバーを押すと有効になります。このモードでは、Spacebarに2つのポイントをクリックするように求められます。次に、スナップ ポイントが計算され、2 回のクリックの中間点に配置されます。
- Windows標準のショートカットを使用して、PCBライブラリエディタが3D表示モードのときにズームおよびパンします。2D モードと同様に、マウスの右ボタンをクリックしたままにして、ドキュメントをパンまたはスライドします。ビューを回転するには、Shiftキーを押しながらマウスの右ボタンをクリックしたままにします。または、Space Navigator™などの3Dマウスを使用します。
- Listパネルは、寸法、回転、色などの3Dボディオブジェクトのプロパティを編集するのに適しています。これらのパネルを使用すると、値を簡単に編集してすぐに影響を確認できるため、3Dモデルの回転などのタスクに最適です。
- 3Dモデルのサポートは、コンポーネントに限定されません。また、ブラケットや完成した筐体など、他の機械的なディテールをインポートするためにも使用できます。筐体をPCBエディタに直接インポートします。埋め込まれているのではなくリンクされている場合、リンクされた3Dモデルに変更が加えられると、PCBエディタに警告ダイアログがポップアップ表示され、3Dモデルを再ロードするように求められます。
同じフットプリント:左側では、物理コンポーネントが一連の3Dボディオブジェクトから作成されています。右は、STEPモデルがインポートされた状態です。
不規則な形状のフットプリントの作成
一部のフットプリントには、不規則な形状のパッドが必要です。これは、PCBライブラリエディタで使用可能な任意の設計オブジェクトを使用して実行できますが、これを行う際には、覚えておく必要のある重要な要素があります。
複数のオブジェクトを配置して不規則な形状のパッドを作成します。
Altium Designerは、形状に基づいて、はんだマスクとペーストマスクをパディングオブジェクトに自動的に追加します。デフォルトの展開値は、デフォルトでデザインルールによって定義されますが、PreferencesダイアログのPCB Editor - DefaultsページにあるPad settingsで指定することもできます。これらの設定は、配置中または配置後にPropertiesパネルを使用して上書きできます。
デザイン ルールを使用してデフォルトの展開値を定義する方法の詳細については、デザイン ルール リファレンスセクションのマスク ルールページを参照してください。
カスタムパッド形状の作成
メイン記事：カスタムパッド形状の操作
不規則な形状を構築するためにパッドオブジェクトのみを使用した場合、一致する不規則なマスク形状は、パッド形状の拡張として自動的に生成されます。ただし、ライン(トラック)、フィル、リージョン、パッド、ビア、アークなど、他のオブジェクトを使用して不規則な形状を構築した場合は、はんだマスクとペーストマスクを手動で構成する必要があります。
すべてのオブジェクトの種類には solder maskプロパティがあり、fillオブジェクトとregionオブジェクトにも paste mask expansionプロパティがあります。これらのオブジェクトが最上層に配置されてパッド形状が作成されている場合、これらのオブジェクトのハンダマスクプロパティを有効にして、適用可能な設計規則に従うか、手動拡張値を使用できます。塗り潰しオブジェクトと領域オブジェクトを使用してパッドシェイプを構築した場合は、マスクの貼り付けを追加のオブジェクトのプロパティとして有効にすることもできます。
マスク形状が、カスタムパッド形状の作成に使用されたオブジェクトのセットの拡張(または縮小)として正しく作成されていない場合、対応するはんだ付けまたは貼り付けマスクレイヤーにライン(トラック)、塗りつぶし、領域、または円弧プリミティブを直接配置することで、手動で定義したはんだ付けおよび貼り付けマスクの拡張を実現することもできます。以下に示すカスタムボタンのフットプリントは、その一例です。
はんだ付け/貼り付けマスクの表示
PCBライブラリエディタでハンダマスクやペーストマスクが正しく定義されていることを確認するには、View Configurationパネルを開き、各マスクレイヤーの表示オプション( 
)オプションを有効にします。
下の同じピンに接続された複数のパッドを持つフットプリント セクションの画像は、各パッドのエッジの周囲に紫色(トップはんだマスク層の色)の境界線が表示されたPCBフットプリントを示しています。これは、パッドの下方から膨張量だけはみ出しているソルダマスク形状のエッジを表している。
レイヤー間をすばやく移動するには、単一レイヤーモード(Shift+S)とCtrl+Shift+ホイールロールを組み合わせて使用します。
ルーティング プリミティブを使用した構成部品の管理
設計が転送されると、各コンポーネントで指定されたフットプリントが使用可能なライブラリから抽出され、ボードに配置されます。次に、フットプリントの各パッドの net プロパティが、回路図のそのコンポーネント ピンに接続されているネットの名前に設定されます。パッドに触れるすべての物体は、パッドと同じネットに接続されます。
PCBエディタには、包括的なネット管理ツールが含まれています。起動するには、メインメニューからDesign » Netlist » Configure Physical Netsを選択し、Configure Physical Netsダイアログを開きます。オプションのメニューのNew Net Nameヘッダー ドロップダウンをクリックして、未割り当てのプリミティブに割り当てるネットを選択します。
複数のパッドが同じピンに接続されたフットプリント
下図のフットプリントはSOT223トランジスタで、複数のパッドが同じ論理回路図コンポーネントのピン(ピン2)に接続されています。この接続を行うために、同じ指定子「2」を持つ2つのパッドが追加されています。回路図エディタでDesign » Update PCB コマンドを使用して設計情報を PCB に転送すると、同期の結果、PCB エディタで両方のパッドに接続される接続線が表示されます。
SOT223のフットプリントは、2つのパッドを示しており、2の指定子があります。
特殊なはんだマスク要件への対応
下図のフットプリントは、PCBの表面層の銅に直接実装された押しボタンスイッチの接点セットです。
パッド、ライン、アークを配置して設計されたプリントされたプッシュボタンフットプリント。
PCB上にはゴム製のスイッチパッドオーバーレイが配置されており、ボタンを押すとフットプリント内の両方の指に接触する小さなキャプティブカーボンボタンが電気的接続を作成します。これを実現するには、両方の指がはんだマスクで覆われていない必要があります。
円形のハンダ・マスクの開口部は、幅が円弧半径以上の円弧を配置することによって実現され、その結果、2組の指の後ろに紫色の実線の円が表示されます。銅製の指の各セットは、円弧、水平線、およびパッド(画像内で選択して表示)によって定義されています。パッドは、接続点を定義するために必要です。手動で配置された上半身はんだマスク定義は、コンポーネントが基板の底面に配置されている場合、自動的に下面はんだマスク層に転送されます。
指定子とコメント文字列
デフォルトの指定子とコメント文字列
フットプリントが基板上に配置されると、設計の回路図から抽出された情報に基づいて、デジグネータとコメントが与えられます。指定子とコメント文字列のプレースホルダーは、フットプリントが基板に配置されるときに自動的に追加されるため、手動で定義する必要はありません。これらの文字列の位置は、Propertiesパネルの指定子およびコメント文字列のAutopositionオプションによって決まります。指定子とコメント文字列のデフォルトの位置とサイズは、PreferencesダイアログのPCB Editor - DefaultsページにあるそれぞれのPrimitiveで設定します。
追加の指定子とコメント文字列
指定子またはコメント文字列の追加コピーが必要な場合があります。例えば。組立工場では、各コンポーネントのアウトライン内に指定子が示されている詳細な組立図が必要な場合がありますが、社内の要件では、指定子は最終PCBのコンポーネントオーバーレイのコンポーネントのすぐ上に配置することが規定されています。追加の指定子に関するこの要件は、フットプリントに .Designator特殊文字列を含めることで実現できます。.Commentの特殊文字列は、別のレイヤーまたは位置でのコメント文字列の場所を指定するためにも使用できます。
アセンブリハウスの要件に対応するために、.Designator文字列はライブラリエディタのMechanicalレイヤーに配置され、このレイヤーを含む印刷出力は、設計アセンブリ指示の一部として生成できます。
レイヤー固有の特別な要件の処理
PCBコンポーネントには、接着剤ドットや剥離可能なはんだマスク定義など、いくつかの特別な要件があります。これらの特別な要件の多くは、コンポーネントが取り付けられているボードの側面に関連付けられており、コンポーネントが反転するときにボードの反対側に反転する必要があります。
Altium DesignerのPCBエディターは、めったに使用されない特殊な用途のレイヤーを多数含めるのではなく、レイヤーペアと呼ばれる機能を通じてこの要件をサポートします。レイヤ ペアは、ペアとして定義された 2 つの Mechanical レイヤです。コンポーネントが基板の一方の側から他方の側に反転されるたびに、ペアの Mechanical レイヤ上のオブジェクトは、そのペアのもう一方の Mechanical レイヤに反転されます。
Mechanical レイヤの名前は、View Configurationsダイアログで右クリックしてEdit Layerを選択することで直接編集できます。
PCBフットプリントに高さを追加する
3D表現の最も単純なレベルでは、高さ情報をPCBコンポーネントに追加できます。これを行うには、PCB LibraryパネルのFootprintsリストでフットプリントをダブルクリックし、PCB Library Footprintダイアログを開きます。コンポーネントの推奨高さをHeightフィールドに入力します。
高さ設計ルールは、基板設計時に定義でき(PCBエディタでDesign » Rulesをクリック)、通常はコンポーネントのクラスまたは部屋定義内でコンポーネントの最大高さをテストします。
高さ情報を定義するためのより良いオプションは、3DボディやSTEPモデルをPCBコンポーネントにアタッチすることです。これの詳細については、別のモジュールで説明します。
他のソースからのフットプリントを追加する
PCBコンポーネントは、他のPCBライブラリからコピーし、必要な仕様に合わせて宛先ライブラリ内で名前を変更したり変更したりできます。この関数を実行するには、いくつかの方法があります。
- PCBドキュメントに配置されたフットプリントを選択し、コピー(Edit » Copy)し、Edit » Paste Componentを使用して開いているPCBライブラリに貼り付けます。
- コピーするフットプリントがPCBライブラリエディタでアクティブになっているときに、Edit » Copy Componentを選択し、開いているPCB出力先ライブラリに変更し、Edit » Paste Componentを選択します。
- 標準のShift+クリックまたはCtrl+クリックを使用してパネル内のリストから1つ以上のフットプリントを選択し、右クリックしてCopyを選択します。 ターゲットライブラリに切り替えて、フットプリント名のリストを右クリックし、Pasteを選択します。
コンポーネントフットプリントの検証
フットプリントが正しく作成されているかどうかをチェックしたり、現在のPCBライブラリにあるコンポーネントを特定したりするために実行できる一連のレポートがあります。
コンポーネント・ルール・チェック・レポート(Reports » Component Rule Check)は、プリミティブの重複、パッド指定子の欠落、浮き銅箔、不適切なコンポーネント参照をテストすることにより、現在のPCBライブラリ内のすべてのコンポーネントを検証するのに役立ちます。
統合ライブラリ内のPCBライブラリの検証
IPCB ライブラリを統合ライブラリ パッケージの一部として含めると、Design Compiler で回路図モデルと PCB モデルを一緒に調べることができるため、検証レイヤーが追加されます。もちろん、これにはPCBライブラリに一致する回路図ライブラリが存在する必要がありますが、これが当てはまると仮定すると、Project OptionsダイアログのError Reportingタブを使用して、さまざまな追加チェックが可能です。
PCBフットプリントの更新
PCBフットプリントの更新は、PCBライブラリからPCBをプッシュする方法と、PCBエディタからプルする方法の2つの方法で行うことができます。PCBフットプリントの更新をプッシュすると、PCBライブラリから選択したフットプリントが取得され、それを使用して、そのフットプリントを含むすべての開いているPCBドキュメントが更新されます。この最初の方法は、完全な交換が必要な場合に最適なオプションです。2 番目のオプションでは、更新を実行する前に、既存のフットプリントとライブラリ内のフットプリントのすべての相違点を確認できます。また、ライブラリから更新するオブジェクトを選択することもできます。この 2 番目の方法は、ボード上のフットプリントとライブラリ内のフットプリントの間で何が変化したかを正確に把握する必要がある場合に最適なオプションです。
PCBライブラリからのフットプリント更新のプッシュ
PCBLIB エディタから、Tools » Update PCB with Current FootprintまたはTools » Update PCB With All Footprintsコマンドを使用します。PCBライブラリパネルから、PCBライブラリパネルのComponents領域を右クリックし、Update PCB with [Component] またはUpdate PCB with Allを選択します。これらのコマンドを実行すると、 Component(s) Update Optionsダイアログが開き、更新するプリミティブ / アトリビュートを選択できます。
PCBエディタからフットプリントの更新を取り込む
PCBエディタから、Tools » Update From PCB Librariesコマンドを使用すると、Update From PCB Libraries - Optionsが開きます。OKをクリックして、Update From PCB Librariesダイアログを開きます。
完成したPCBフットプリントのサーバーへの解放
PCBフットプリントの作成が完了すると、フットプリントと追加の3Dモデル/ボディ情報(これらすべてが組み合わさってコンポーネントモデルが作成されます)をサーバーにリリースして保存できます。サーバーベースのコンポーネントは、1つのエンティティ内のすべての設計ドメインでそのコンポーネントを表すために必要なすべての情報を収集します。したがって、この点ではコンテナと考えることができます。すべてのドメインモデルとパラメトリック情報が格納される「バケット」。
さまざまなドメインでの表現という点では、サーバーベースのコンポーネントにはドメインモデル自体は含まれず、これらのモデルへのリンクが含まれています。これらのリンクは、リリースされたコンポーネント項目の生成元となるソースコンポーネント定義の一部として、設計側で指定されます。そのため、サーバー ベースのコンポーネントを定義してリリースするプロセスについて詳しく説明する前に、まずすべてのドメイン モデル自体が作成およびリリースされていることを確認する必要があります。