ボード形状の定義

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基板の形状は、完成した基板の全体的な形を定義します。リジッドフレックス形状を構成する3つの基板領域と、3Dでの完成した基板を見るためにスライドをクリックしてください。

概要

基板の形状、または基板のアウトラインとも呼ばれるものは、基板の全体的な範囲を定義する閉じた多角形の形状です。基板の形状は、従来のリジッドPCBの場合は単一の基板領域で構成されることも、リジッドフレックスPCBの場合は複数の基板領域で構成されることもあります。基板の形状は、ソフトウェアによって以下の目的で使用されます：

• デザインの配置とルーティングに利用可能なスペースの範囲を視覚的に案内する。
• パワープレーンの端の引き戻し、およびパワープレーンを異なる電圧ゾーンに分割するための端の参照。詳しくは、銅エリアの定義と管理をご覧ください。
• 他のツールへのデザインデータの出力時にボードエッジを計算する。

利用可能性

ボード形状は、PCBエディタでのみ利用可能です。新しいPCBファイルが作成されると、単一のボード領域から作成された長方形のボード形状で開きます。

全体のボード形状は次の方法で作成できます：

• ボードプランニングモードでボード形状をインタラクティブに定義する。
• 閉じた境界を形成する選択されたトラック/アークオブジェクトからボード形状を作成する。アドバンスドリジッドフレックスモードで作業している場合、設計スペースで選択されたオブジェクトから複数のボード領域を作成できます。
• リジッドフレックス設計（標準またはアドバンスドモード）の場合、ボード形状は設計に必要な様々なボード領域に分割することができます。
• 全体のボード形状を構築するために、1つ以上のボード領域を配置する（アドバンスドリジッドフレックスモード）。

ボード形状のインタラクティブな定義と編集

ボード形状は、1つ以上のボード領域から作成されます。単一領域のボードデザインに取り組んでいる設計者は、次のコマンドを使用してボード形状を定義できます：

• ボードプランニングモード（標準リジッドフレックスモード）：
  • Design » Redefine Board Shape - このコマンドを使用して、ボード形状を対話的に再描画します。
  • Design » Edit Board Shape - このコマンドを使用して、標準の多角形オブジェクト編集技術を使用して、ボード形状の端を移動および形状を変更します。
• ボードプランニングモード（高度なリジッドフレックスモード）：
  • Place » Board Region - このコマンドを使用して、ボード領域を対話的に定義します（単一領域のボードの場合、ボード領域がボード形状を定義します）。ボード領域オブジェクトについてもっと学びましょう。
• 2Dレイアウトモード：
  • Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects - 閉じた形状を定義する線や円弧のプリミティブのセットを選択し、このコマンドを使用して形状に一致するようにボード形状を再定義します。
  • Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape- Line/Arc Primitives from Board Shapeダイアログで設定された設定に従って、ボード形状の境界に沿ってプリミティブのセットを作成します。
• 3Dレイアウトモード：
  • Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body - このコマンドを使用して、3Dモデルの望ましい表面を選択することによりボード形状を定義します。

選択したオブジェクトからボード形状を定義する

ボード形状は、選択したオブジェクト（2Dレイアウトモードで）からも定義できます。通常、これはキープアウト層または機械層に配置された一連の線やアークで構成されます。

次の手順を使用します：

1. Viewメニューから2Dレイアウトモードにビューモードを設定します。
2. View Configurationパネルを開き、ボード形状を保持する機械レイヤーをダブルクリックして編集します。レイヤー編集ダイアログが開き、下のビデオに示されているようにレイヤータイプをBoard Shapeに設定できます。
3. 形状を保持する機械レイヤーをアクティブレイヤーに設定し、オブジェクトを選択します。Edit » Select » All on Layerコマンドがこれに最適です。選択セットには、ボードのアウトラインを形成するトラックとアークのみを含める必要があります。
4. すべてのオブジェクトが選択されたら、Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objectsコマンドを実行します。ボード形状は、選択された線によって定義されたパスに従って更新されます。選択されたオブジェクトの中心線にソフトウェアが従うことができない場合は、警告ダイアログが表示されます。ビューモードはボード計画モードに変更されます。

標準リジッドフレックスモードを使用したボード形状のデモンストレーション

このビデオでは、選択したオブジェクトからボード形状を作成し、必要な3つの領域を作るために分割線を配置する方法を示しています。

アドバンスドリジッドフレックスモードを使用したボード形状のデモンストレーション

このビデオでは、まず選択したオブジェクトからボード形状を作成し、次に必要な3つの領域を作成するために形状を切り分ける方法を示しています。その後、選択したオブジェクトから3つのボード領域を定義する別のアプローチを示しています。これらのデモンストレーションは、このページの冒頭で説明されているように、リジッドフレックス2.0の機能を使用しています。

ボード形状に使用するアウトラインのインポート

基板の形状は、DXF/DWGデータとしてインポートされた閉じたアウトラインから定義することができます。

DXF / DWGデータを機械層にインポートする機能と、選択したオブジェクトから基板の形状を定義する機能を組み合わせることで、機械CADパッケージで定義された形状をPCBエディタに転送することができます。

新しい基板をインポートする準備をするには：

1. File » New » PCBを選択します。新しい空のPCBが開きます。黒い領域が現在のボード形状を表しています。
2. 新しい形状をインポートする前に、デザインの要件とインポートされる形状に合わせて、必要に応じて以下の設定を行います：

• 単位 - BoardモードのプロパティパネルのOtherセクションで必要に応じて単位を設定します(画像を表示)。
• グリッド - グローバルボードスナップグリッドをダブルクリックし、Boardモードのプロパティパネルのグリッドマネージャーセクションで必要に応じて設定します(画像を表示)。
• 原点 - 新しいPCBの場合、ユーザー定義原点のデフォルト位置は絶対原点、つまり設計空間の左下にあります。メインメニューからEdit » Origin » Setを選択し、現在のボード形状の左下隅など、ユーザー定義原点の位置をクリックして定義します。これは、入ってくるアウトラインの原点の位置に合わせて設定すると便利です。

次のステップは、ボードの形状を.DXFまたは.DWGファイルとしてインポートすることです。インポートされる形状は閉じた形状でなければならず、内部のカットアウトは自動的には作成されません（ただし、インポートされたオブジェクトから後で定義することができます）。

3. File » Import » DXF/DWGを選択して、ファイルのインポートダイアログを開き、ダイアログの右下にあるファイルタイプがAutoCADファイル (*.DXF, *.DWG)であることを確認し、必要なファイルを探します。
4. 開くボタンをクリックするとAutoCADからのインポートダイアログが開きます(画像を表示)。
5. 必要に応じてスケール、デフォルト線幅、レイヤーマッピングを設定し、OKをクリックします。
6. 各DXF/DWGオブジェクトはオブジェクトにマッピングされ、設計スペースに表示されます。
7. ボード形状オブジェクトを保持する機械レイヤーをアクティブレイヤーに設定し、そのレイヤー上のすべてのオブジェクトを選択します(Edit » Select » All on Layer)。
8. 選択したアウトラインに合わせてボード形状を更新するには、Design » Board Shape » Define from Selected Objectsコマンドを実行します。
9. ボードにボードカットアウトが含まれている場合、カットアウトのアウトラインを選択し、Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitivesコマンドを実行することで作成できます。

3Dボディからボード形状を定義する

この機能は、インポートされた3Dモデルの表面（面）に基づいてボード形状を再定義します。サポートされるモデル形式には、STEP (*.Stpまたは*.STEP)、Parasolid (*.x_tまたは*x_b)、またはSOLIDWORKSパーツファイル(*.SldPrt)が含まれます。これを使用すると、複雑なボード形状を迅速に作成し、電子設計と機械設計領域の統合を支援できます。これは2段階のプロセスです：最初にSTEPモデルがインポートされ、次にSTEPモデルから必要な形状が選択されます。

これを行うには：

1. View » 3Dレイアウトモードに切り替えます。
2. 3Dモデルをインポートするには、3Dボディを配置します（Place » 3D Body）。
3. モデルを選択ダイアログで、モデルファイルを探して選択します。3DモデルはPCBエディタにインポートされ、3Dボディオブジェクト内に保存されます。このモデルは、必要に応じてボード形状が再定義された後、PCBから削除できることに注意してください。
4. Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D bodyを選択します。
5. ステータスバーがPick a 3D bodyするように促します。インポートされた3Dボディをクリックして選択します。
6. カーソルが十字線に変わり、ステータスバーにChoose Faceを求めるプロンプトが表示されます。各面にカーソルを合わせると、輪郭が表示されます。正しい面をクリックして選択します。
7. ボードアウトライン作成成功ダイアログが表示され、選択した面に合わせるべきPCBの表面（通常はトップレイヤー）と、3Dモデルをビューおよび設計ルールチェックから隠すかどうかのオプションが表示されます。隠すおよび無効にする動作は、後で必要に応じて、PCBパネルの3D Modelsモードで変更できます。

STEPモデルをPCBファイルに埋め込んだり、リンクしたりしておくと、STEPファイルが変更された場合に通知されます。また、形状がまだ開発中で更新が予想される場合には、形状を更新するように促されるため、役立ちます。

ボード形状からプリミティブを作成する

選択したプリミティブからボード形状を定義するだけでなく、Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape コマンドを使用して、ボード形状からプリミティブを作成することも可能です。このコマンドを実行すると、Line/Arc Primitives from Board ダイアログが開きます。ボード形状が存在するが、境界線に沿ってオブジェクトが現在存在しない場合に、このコマンドを使用します。このコマンドが役立つ状況には以下のようなものがあります：

• トラックやアークのプリミティブを最初に修正することで、ボード形状（またはボードのカットアウト）を変更したい場合。
• ボードのキープアウト境界、またはボードのカットアウトのためのキープアウト境界が必要な場合。これについては、以下のボードカットアウトを使用する際の重要な設計上の考慮事項セクションで詳しく説明されています。

ボード形状に穴を開ける

ボードカットアウトはボード形状のどこにでも配置することができます。カットアウトを配置するには、2Dレイアウトモードでボードを表示に切り替え、メインメニューからDesign » Board Shape » Define Board Cutoutコマンドを使用します（または、ボード計画モードでPlace » Define Board Cutoutコマンドを使用することもできます）。カットアウトは、実際には負のオブジェクトとして設定された領域オブジェクトであることに注意してください。

ボード形状にボードカットアウトが配置されました。

ボード切り抜きを使用する際の重要な設計上の考慮事項

ボード切り抜きの端からポリゴンを離す

ソリッド領域のボードカットアウトに重なるポリゴンは、適用可能なクリアランス設計ルールによって許可される範囲で、カットアウトの端にできるだけ近づいて流れます。必要に応じて、特定のクリアランス設計ルールを作成することができます。例えば、IsBoardCutoutRegionとInPolygonの間に適用されるように設定することができます。

ボードとカットアウトの端を囲むルートツールパスの定義

完成したボードを製造パネルから切り出すために一般的に使用される方法は、ボードをパネルからミリングまたはルーティングすることです。ボードカットアウトもルーティングできます。ルートツールパスは、機械層にラインおよび/またはアークオブジェクトを配置することによって定義されます。これは手動で行うことも、ソフトウェアによって自動的に行うこともできます。

ボードとボードのカットアウトのためのルートツールパスを定義するには：

1. 2Dレイアウトモードで基板がある状態で、Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shapeコマンドを実行します。Line/Arc Primitives From Board Shapeダイアログが開きます。
2. ルートツールパスを定義するオブジェクトの適切な幅を定義します。これについて不明な点がある場合は、製造業者に相談してください。
3. 利用可能な機械層を選択します。この層はルートツールパスの定義のためだけに予約されるべきです。
4. 基板にカットアウトがある場合は、Include Cutoutsオプションを有効にします。
5. Route Tool Outlineオプションを有効にします。このオプションが有効になると、線/円弧オブジェクトは、基板形状のエッジとカットアウトのエッジに触れるように配置されます。
6. 選択した機械層にルートツールオブジェクトを作成するには、OKをクリックします。
7. 使用する機械層はルートツール層として設定する必要があります。これを行うには、View ConfigurationパネルのLayers & Colorsタブにアクセスします。レイヤーグリッド内で右クリックし、Add Mechanical Layerコマンドを選択します。Edit Layerダイアログが開いたら、Layer TypeをRoute Tool Pathに設定します。このレイヤータイプは、機械的なルーティング情報を含む層を示すために使用されます。Layer TypeがRoute Tool Pathに設定されている場合、ユーザー定義の名前は許可されていません。これは、ソフトウェアの古いバージョンがルート情報（ルート情報とも呼ばれる）を含む層を識別するためにルートツールパス層の名前を使用するためです。この層の命名を固定することで、古いバージョンでも設計が正しく機能し続けることが保証されます。

以下の画像は、機械層に定義されたルートツールパスを示しています。

最初の画像ではボードのカットアウト、2番目の画像ではルートツールパスが定義されています。

キープアウトとボード形状

ボード形状と同様に、ボードの端に配置と配線の境界を定義するべきです。これは、Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape コマンド（2Dレイアウトモードで）を使用して、LayerをLine/Arc Primitives from BoardダイアログでKeep-Out Layerに設定することにより、ボード形状自体から自動的に作成することができます。

また、これは手動でキープアウトレイヤー上にオブジェクトを配置することによって行うこともできます。このレイヤー上に配置されたオブジェクトは、コンポーネントと配線に対して越えてはならない境界を定義します。通常、コンポーネントや配線をボードの端から一定の距離に保ちたい場合があります。この距離は、適用可能な配線およびコンポーネント配置の設計ルールを設定することによって制御できます。また、ネジ頭やその他の取り付け要件など、機械的オブジェクトのための他の配線およびコンポーネントキープアウトエリアを定義することもできます。

キープアウト境界は、キープアウト（紫色）レイヤー上に標準的な線オブジェクトを配置することで定義されます。

• キープアウト境界は、線、アーク、塗りつぶし、領域などの任意の標準設計オブジェクトをキープアウトレイヤー上に配置することで定義できます。キープアウトレイヤー上に配置されたオブジェクトは、すべての信号レイヤーにキープアウトを作成します。
• また、任意の銅レイヤーにレイヤー特有のキープアウトを定義することもできます。そのためには：

1. 必要なレイヤーのレイヤータブをクリックします。
2. レイヤー固有のキープアウトオブジェクトを配置して、キープアウトエリアの境界またはエリアを定義します（Place » Keepoutサブメニュー）。レイヤー固有のキープアウトは、キープアウト属性が有効になっている標準オブジェクトです。これらは、キープアウトの色のエッジを持つレイヤーと同じ色で表示されます。レイヤー固有のキープアウトオブジェクトは、GerberやODB++の出力ファイルには含まれないことに注意してください。