PCBのレイアウト

電子製品設計の要求

Altiumの電子設計ソフトウェアでのボード設計の世界へようこそ。すべての電子製品の内部には、プリント基板、またはPCBがあります。プリント基板設計の初期段階では、PCBに対する要求はシンプルでした。基板はコンポーネントの機械的な取り付けを提供し、適切なピンを接続して、回路図で定義された論理設計を実装しました。

今日では、コンポーネントはセンチメートルではなく、ミリメートルの一部の単位で測定されるほど小さくなり、トラック幅も10ミル幅のよく間隔を置いた線から、細い2または3ミルの髪のような線に縮小し、密集して配置されるようになりました。信号速度の上昇により、PCBのインターコネクトは、電気エネルギーを運ぶ単純な銅の導管であることから、高速伝送線として振る舞うように変わり、これに対応するための設計技術が必要になりました。デバイスの供給レールの低下は、許容される電圧降下に厳しい要求をもたらし、電力分配ネットワークの慎重な設計を必要とします。

これらを組み合わせると、現代のPCBは密度が高く、多層のエンジニアリング設計の課題となります。

これらの電気的要求がより厳しくなるだけでなく、機械的要求もより複雑になりました。コンパクトで珍しい形状の現代の電子製品には、コンパクトで珍しい形状のプリント基板が必要であり、これらはしばしばリジッドフレックス構造として実装されます - これらの基板は曲がったエッジや切り抜きを持つことができ、慎重に配置されたコンポーネントが必要です。これらの厳しい設計要件は、電子設計と機械設計の領域間の密接な協力を要求し、それらの間で設計データの容易な受け渡しを要求します。

設計課題の解決

これらの課題は、AltiumのPCB設計技術で解決できます。

任意の形状や構造のボードを作成する

基板は、任意の形状で作成でき、リジッドボード、リジッドフレックス、または純フレックスとして設計することができます。複数のレイヤースタックアップをリジッドフレックス設計で定義でき、追加のカバーレイを作成できます。コンポーネントは、任意の内部信号層に埋め込むことができます。

基板は、最大で32の信号層と16のプレーン層を持つことができます。必要に応じて、プレーン層を任意の回数分割し、分割内の分割エリアを定義できます。

32の機械設計層が利用可能であり、これらはペアにして特殊な製造層として使用することもできます。例えば、グルードットの定義に使用します。

基板の形状は外部で定義し、DXF、DWG、またはSTEPを介してPCBエディタにインポートすることもできます。

ボードについて読む

デカルト座標系と極座標系を備えた柔軟なワークスペース

デザイナーは、メートル法またはインペリアル、デカルト座標系または極座標系のグリッドで作業できます。複数のスナップグリッドを重ね合わせることができ、オブジェクトのみ、またはコンポーネントのみに制限することもできます。ボードのサイズは、ごく小さいものから最大で100x100インチまで様々で、0.001milまでの小さなデザインオブジェクトを使用できます。

スナップグリッドシステムを補完する機能として、ホットスポットスナップ機能があり、スナップグリッドをオーバーライドして、カーソルがユーザー定義可能な範囲内にあるオブジェクトのホットスポットに引き寄せられます。この機能により、例えばメトリックボード上のインペリアルコンポーネントのパッドまで配線する場合など、グリッド外のオブジェクトを簡単に扱うことができます。

また、ユーザー定義可能なスナップポイントとスナップガイド、オブジェクト軸のアライメントガイドもあり、オブジェクトの正確な位置決めに役立ちます。

PCBグリッドシステムについて読む

3D PCBデザイン

PCBエディターは、デザイナーが2Dと3Dの表示モードを簡単に切り替えることができる、真の3D設計空間です。コンポーネントモデルは、一連のシンプルな3D形状からPCBライブラリエディターで作成することができますし、STEPを含むさまざまな形式で3Dモデルをインポートすることもできます。

コンポーネントモデルをインポートするだけでなく、デザイナーは製品ケースもインポートでき、3Dクリアランスチェックを実行することができます（画像上でカーソルをホバー）。

リジッドフレックス設計の場合、ボードはインタラクティブに折りたたむことができ（上の画像に示されているように）、設置状態のボードのクリアランスチェックを行うのに理想的です。完成したボードは、必要に応じて折りたたまれた状態で、3D STEP形式でエクスポートすることもでき、MCAD設計ソフトウェアに読み込む準備ができます。

ECAD-MCAD統合における3Dの利点について読む

ルール駆動設計

設計要件は、エレガントな - これらのオブジェクトを対象とし、それらの要件を適用する - アプローチを使用して、設計ルールを介して適用されます。ルールはオブジェクトから独立して定義され、あるボード設計から別のボード設計にエクスポートしてインポートすることができます。編集中またはルールチェック中に、ルールエンジンは自動的に各オブジェクトに適用される最優先ルールを識別します。

ルールは、NetClassやAllのような広範な識別子から、厄介な、状況特有の設計要件を正確に対象とする厳密に定義されたクエリに至るまで、キーワード駆動のクエリ言語を使用してオブジェクトを対象とします。

PCBルールと違反パネルは、ルールがどのオブジェクトに適用されるか、そしてなぜ失敗しているのかを理解し解釈するプロセスを簡素化します。バッチDRCは、いくつかの形式で生成できる詳細なレポートを提供します。

デザイン要件の指定 - デザインルールについて読む

配線

配線はもはや単純な点を結ぶプロセスではありません。高速なデバイスの切り替え速度は、多くの基板に高速信号を必要とし、制御インピーダンス配線が必要になります。PCBエディタの配線幅設計ルールは、幅に基づいているか、またはインピーダンスに基づいており、配線が一層から別の層に移動するにつれて配線幅が変わります。インタラクティブ配線は迅速かつ効率的で、迂回、密着、押し出しモードを使って、迅速かつ効率的に作業を完了できます。

差動ペア配線は完全にサポートされており、片面および差動ペアの長さ調整も可能です。

トポロジカルオートルータは、熟練したボードデザイナーのようなルートを生成します。トポロジカルルーターであるため、直交グリッドに制約されることなく、好ましい方向設定と接続パスによって導かれます。

配線について読む

出力の生成

基板設計プロセスの最終目的は、基板を製造および組み立てるために必要な出力ファイルを生成することです。Gerber X2、ODB++、IPC-2581などの人気のある出力標準だけでなく、すべてのコンポーネントとネットへのブックマーク付きの詳細な図面やPDFファイルも生成できます。

OutputJobsを使用すると、すべての出力を一か所で設定および生成でき、OutputJobは簡単に次のプロジェクトに移行できます。

包括的で設定可能なBOM生成機能が利用可能であり、プロジェクトのコストを最初から把握できるActiveBOMが含まれています。

3D PDFも利用可能で、完成したPCBを3D PDFとして共有できます。ズーム、パン、回転はもちろん、すべてのコンポーネントとネットに対するブックマークも完備しています。

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