Altium Designer でのボード設計における機械層の取り扱い

最もシンプルな基板であっても、回路を実装するトラックやパッド以外にも、設計の詳細が必要です。それは基板の寸法や製造の詳細かもしれませんし、コンポーネントのコートヤードや3Dコンポーネントモデルかもしれません。

Altium Designerでは、このような追加情報は機械層に詳細が記載されます。これらのレイヤーは、必要に応じて印刷物や製造出力に含めることができます。

設計に機械層を追加する

機械層は、View Configurationパネルで追加、編集、削除されます。その表示状態もパネルで設定されます。ワークスペースの右下にある ボタンを使用してView Configurationを選択するか、Lのショートカットキーを押してパネルを表示します。

• パネルのLayers領域内のどこかを右クリックしてコンテキストメニューを表示し、追加の機械層を追加できます。
• 追加できる機械層の数に制限はありません。
• 機械層をダブルクリックして、レイヤー名を入力し、レイヤー番号を定義し、レイヤータイプを割り当てます。
• 機械層に事前定義されたレイヤータイプのいずれかが割り当てられている場合、レイヤー番号はView Configurationパネルには表示されなくなります。

レイヤータイプ

機械層を追加する際に指定できるいくつかの層タイプがあります。Mechanical Layerエリア内で右クリックし、コンテキストメニューからAdd Component Layer Pairコマンドまたは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、必要な層タイプを選択するためにLayer Typeドロップダウンを使用します。利用可能な層タイプは以下の通りです。

コンポーネントレイヤーペア

• 3D Body - このレイヤーは、PCBライブラリエディタで3Dボディオブジェクトのセットから作成されるか、またはMCAD 3Dモデルをインポートすることによって作成されるコンポーネントの3Dモデルに使用します。コンポーネントの3Dモデルを含む方法についてもっと学びましょう。
• Assembly - コンポーネントの組み立てデータを描画/詳細にするために使用されます。このレイヤーはDraftsman Board Assembly Viewに含めることができ、Draftsman Component Display Properties ダイアログでコンポーネントのGeometry Sourceとして選択することができます。Draftsmanについてもっと学びましょう。
• Coating - 保護コーティングが必要なコンポーネント領域を定義するために使用されます。
• Component Center - コンポーネントの重心を示すために使用され、組み立て文書におけるコンポーネント配置機械によって使用される位置の視覚的な参照を提供します。
• Component Outline - コンポーネントボディのアウトラインを定義するために使用され、ボード上でコンポーネントが占める領域を表します。
• Courtyard - コンポーネントに必要な配置スペースを定義するために使用されます。通常、コートヤードはコンポーネントとパッドをアウトラインし、適切なクリアランスバッファを持ちます。 ( 画像を表示 - 緑のアウトラインがコートヤードです)。カスタムフットプリントの作成についてもっと学びましょう。コートヤードレイヤーで定義された形状は、コンポーネント選択、コンポーネント領域の定義、およびコンポーネントに3Dボディが含まれていない場合の衝突検出にも使用されます。
• Designator - .Designator 特別な文字列を配置するためにこのレイヤーを使用します。このレイヤーペアは、コンポーネントのデザインネータを表示する必要がある組み立て図面に含めることができます。特別な文字列についてもっと学びましょう。
• Dimensions - コンポーネントに必要な寸法の詳細を定義するために使用されます。
• Glue Points - コンポーネントのグルードットを定義するために使用されます。
• Gold Plating - コンポーネントの選択的な金メッキ要件を定義するために使用されます。
• Value - .Comment 特別な文字列を配置するためにこのレイヤーを使用します。このレイヤーペアは、コンポーネントの値を表示する必要がある組み立て図面に含めることができます。特別な文字列についてもっと学びましょう。

機械層

• Assembly Notes - コンポーネントの装着順序や重要な組立指示の詳細を記載するために使用します。
• Board - 全体のボードのアウトライン（ボード形状）、およびその他のボード形状の指示や詳細にこのレイヤーを使用します。
• Dimensions - ボードに必要な寸法の詳細を定義するために使用します。
• Fab Notes - 重要な製造ノートの詳細を記載するために使用します。
• Route Tool Path - 機械的なルーティング情報を含むレイヤーを示すために使用します。このレイヤータイプを使用する場合、ユーザー定義の名前は許可されていません。（ 画像を表示）
• Sheet - 外部ドキュメントの描画テンプレートの境界を定義するためにこのレイヤーを使用します。もしGet Size From Sheet Layerオプションがプロパティパネル（Boardモード時）で有効になっている場合、シートの背景はシート機械層に配置されたオブジェクトのセットの境界矩形から自動的に計算されます。また、シートの背景のサイズは手動で定義することもできます。シートの背景の色と可視性は、View ConfigurationパネルのSystem Colorsセクションで設定されます。（ 画像を表示）
• V Cut - Vカットの詳細を定義するために使用します。Vカットは、回路基板の上部と下部に「v」の溝を切り、最小限の材料を残して基板のパネルを一緒に保持するために使用されます。

機械層の表示

• レイヤー名の横にある表示アイコン（  ）をクリックして、その機械層の表示をオンまたはオフに切り替えるか、レイヤー名を選択してSpacebarを押します（これにより、コンポーネントレイヤーペアの両方のレイヤーの表示が切り替わります）。
• 機械層には、追加の表示機能があります。シングルレイヤーモードで表示されているときにも可視状態を保つように設定できます。Ctrlキーを押しながら機械層の表示アイコンをクリックして、Display in Single Layer Mode機能を有効にします。表示アイコンが変わり、このレイヤーにこの機能が有効であることを示します（  ）、Ctrl+クリックで再度このモードを無効にします。

機械層とコンポーネントレイヤーペア

特定の状況では、機械層に含まれる追加の詳細が一度だけ必要になることがあります。例えば、コンポーネントのロード順序と重要な組み立て指示を詳述する組み立てノートです。この状況では、標準の機械層が追加され、名前が付けられ、可能な場合にはそのレイヤータイプが割り当てられます（以下で詳しく説明します）。

コンポーネントに追加の詳細が必要な場合、例えばコンポーネントのコートヤードのアウトラインが必要な場合、2つの機械層を割り当てる必要があります。1つはコンポーネントがボードの表側に配置されたときのコートヤードの詳細を保持するレイヤー、もう1つはコンポーネントがボードの裏側に反転した場合の同じコートヤードの詳細を保持する機械層です。

この状況では、機械層のペアがコンポーネントレイヤーペアとして追加されます。機械層がコンポーネントレイヤーペアとして追加されると、以下に示すようにView ConfigurationパネルのComponent Layer Pairsセクションに表示されます。

ユーザー定義のコンポーネントレイヤーペアがいくつか追加されました。
最後のペアに注目してください。レイヤータイプが割り当てられていないため、レイヤー番号が表示されています。

• 任意の数のコンポーネントレイヤーペアを定義できます。
• レイヤーペアには、レイヤータイプを割り当てることもできます。
• ワークスペースでは、ペア内の2つのレイヤーがTop <LayerPairName>およびBottom <LayerPairName>という命名で別々のレイヤータブに表示されます（例を見る）。
• PCBライブラリエディタでは、コンポーネントフットプリントに必要な追加の設計オブジェクトがトップペアレイヤーに配置されます。ボードの裏側にコンポーネントが反転されると、ペア内のトップレイヤーの内容がペア内のボトムレイヤーに自動的にミラーリングされます。
• PCBライブラリで定義されたコンポーネントレイヤーペアにレイヤータイプが割り当てられている場合、そのレイヤーを使用するコンポーネントが配置されると、そのレイヤーペアはPCB上に自動的に作成されます。PCBにそのレイヤータイプのコンポーネントレイヤーペアが既にある場合、それらのレイヤーの内容はそれに応じてマッピングされます。
• ライブラリでレイヤータイプが割り当てられていないPCBライブラリで定義されたコンポーネントレイヤーペアの場合、個々の機械層がPCB上に作成されます。この状況では、コンポーネントを配置する前に、ソフトウェアがレイヤータイプでマッチングできない場合はレイヤー番号でマッチングするため、PCBで同じレイヤー番号を使用してコンポーネントレイヤーペアを事前に定義します。

レイヤータイプを割り当てる利点

機械層の使用を管理する一般的な方法は、必要な機械層機能ごとに専用のレイヤー番号を割り当てることです。この方法では、すべての設計者が同じレイヤー割り当ておよび番号付けスキームに従う必要があります。また、同じ割り当ておよび番号付けスキームに従わない他のソースからコンポーネントを取得した場合には、問題が生じることもあります。異なるスキームが使用されていた場合、設計オブジェクトは現在の機械層からその機能に割り当てられた機械層に移動する必要があります。

この問題は、Layer Typeプロパティの導入によって解決されます。コンポーネントがライブラリからPCBエディタに配置される場合、あるいはライブラリ間でコピーされる場合、またはIPC Footprint Wizardによって作成される場合、既存のレイヤータイプ割り当ては、それらのレイヤータイプに割り当てられた機械層番号に関係なく自動的に一致します。オブジェクトは、それらのレイヤータイプに従って正しいレイヤーに配置されます。ソフトウェアがレイヤータイプによる一致を行うことができない場合は、レイヤー番号による一致にフォールバックします。

個々の機械層とコンポーネントレイヤーペアの両方について、事前に定義されたタイプのリストからレイヤータイプを選択できます。以下の画像は、利用可能なレイヤータイプのリストを示しています。以下に示すダイアログにアクセスするには、個々のレイヤーを右クリックし、メニューからEdit LayerまたはAdd Component Layerコマンドを選択します。

  レイヤータイプを事前に定義されたタイプのリストから選択します。左側には個々の機械層が、中央にはコンポーネントレイヤーペアが、右側には新しいコンポーネントレイヤーが表示されます。

レイヤータイプが割り当てられたレイヤーの命名

レイヤータイプが割り当てられると、レイヤーのレイヤー名プロパティは自動的にレイヤータイプと同じ名前に変更されます。必要に応じて、ユーザー定義の名前を入力して上書きすることができます。レイヤーにユーザー定義の名前とレイヤータイプが割り当てられている場合、両方が表示され、レイヤータイプは括弧内に表示されます。以下は、レイヤーペアGP (Gold Plating)の例です。

個々の機械層やコンポーネントレイヤーペアにレイヤータイプが割り当てられている場合、機械層番号は表示されなくなり、ソフトウェアが番号ではなくタイプによってレイヤーを管理およびマッピングすることを反映します。

ルートツールパスレイヤータイプ

先ほど説明した命名の振る舞いには一つ例外があります。それは、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を許可しないということです。これは、ソフトウェアの古いバージョンがルートツールパスレイヤーの名前を使用して、ルート情報（ルート情報とも呼ばれる）を含むレイヤーを識別するためです。このレイヤー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を保証します。

Route Tool Pathレイヤータイプは、機械的なルーティング情報を含むレイヤーを示すために使用されます。このレイヤーを使用する一般的なアプローチは、基板の形状の外側に沿ってトラックとアークを配置し、加工パスと幅を定義することです。基板をパネル内で保持するために、固体部分が残され、次に各固体部分に小さな穴が配置されて、穿孔（しばしばマウスバイトと呼ばれる）を作成します。これにより、組み立てプロセスが完了した後に基板をパネルから抜き出すことができます。

ボードが3Dモードで表示されると、ルートツールパスレイヤーで検出されたオブジェクトは、下に示すようにボード上のルーテッドスロットとして表示されます。

ルートツールパスレイヤーで検出されたオブジェクトは、3D表示モードでルーテッドボードを視覚化するために使用されます。

ボード形状ダイアログの線/円弧プリミティブを使用して、トラックと円弧でボード形状の外側をトレースします。ダイアログでRoute Tool Outlineオプションを有効にすると、オブジェクトがボード形状の端に沿って中央に配置されるのではなく、外側に配置されます。一部の設計者は、実際のボードファイルにこの詳細を含めるのではなく、組み込みボードアレイ機能を使用してアセンブリパネルを作成する際に製造情報を追加することを好みます。

番号付き機械層からレイヤータイプへの移行

可能な限り、ソースライブラリを編集してレイヤータイプを割り当てることをお勧めします。コンポーネントのフットプリントがライブラリから配置（またはコピー）されると、そのレイヤータイプの機械層とコンポーネントレイヤーペアが、対象のボード（またはライブラリ）に存在しない場合は自動的に作成されます。それらのレイヤータイプが対象のボード（またはライブラリ）に既に存在する場合、レイヤーの内容は自動的に正しいレイヤーにマッピングされます。

レイヤータイプが割り当てられたユーザーレイヤーは、コンポーネントがボード上に配置されると自動的に作成されたりマッピングされます。カーソルを上に置くと、ボード上のコンポーネントが表示されます。

出力に機械層を含む

機械層は、ボード設計、製造、組立、製品文書化の際に使用される情報の詳細を示すために、幅広いタスクに使用されます。これらの要件すべてをサポートするために、機械層は印刷や出力ファイル生成を含む、あらゆる形式の層ベースの出力生成で除外または含めることができます。

印刷出力

設計に存在する層のどれもが、機械層を含むPCBプリントアウトの仕様に含めることができます。プリントアウトは、必要な層を追加し、その順序をPCB Printoutsダイアログで設定することによって構成されます。

機械層にオブジェクトを配置することで、非常に詳細な製造および組立図面を作成できます。

► PCBプリントアウトの設定についてもっと学ぶ

生成される出力

GerberやODB++などの製造タイプの出力は、機械層を出力レイヤーとしてプロットに含めるか、プロットされる各レイヤーの詳細として追加することができます。出力は、OutputJob設定ファイル（*.OutJob）内のODB出力ジェネレーターを使用して設定された出力ジェネレーターが実行されると生成されます。

機械層はプロットすることができますし、必要に応じてすべてのプロットに追加することもできます。

► 出力についてもっと学ぶ