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メカニカルレイヤーで詳細に記述されます。
メカニカルレイヤーの使用方法は2つあります。
- 個別のメカニカルレイヤーとして、基板のアウトラインのように、特定の基板の面に適用されないタスクに使用される場合、または
- 特定の基板の面に適用される詳細、例えばコンポーネントのコートヤードのような詳細に対して、一対のレイヤーとして使用されます。ペアはコンポーネント関連の詳細に使用されるため、コンポーネントレイヤーペアと呼ばれます。
これらの個別/レイヤーペアは、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。
設計に機械レイヤーを追加する
機械レイヤーは、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。設計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 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領域のどこかを右クリックすると、コンテキストメニューが表示され、Add Component Layer Pair（2つの機械レイヤーのペアリング）およびAdd Mechanical Layerするコマンドが提供されます。
コンポーネント層ペアまたは機械レイヤーの設定は、レイヤーペアの編集 / レイヤーの編集ダイアログを使用して行います。このダイアログを使用してLayer Pair Name / Layer Nameを入力し、Layer Number(s)を定義し、Layer Typeを割り当てます。
-
コンポーネントレイヤーペアまたはメカニカルレイヤーを追加する際、Layer Pair Name / Layer Nameを編集しない場合、ソフトウェアは選択されたLayer Typeに基づいて名前を自動的に定義します。
-
Layer Pair Name / Layer Nameが改名されると、ユーザー定義の名前の隣に（ビュー設定パネル上で）Layer Typeが括弧内に表示されます。
-
Layer Number(s)を指定する際、希望のレイヤー番号が既に使用中である場合は、選択したレイヤー番号の隣に警告アイコン（例：
）が表示され、続行するためには別のレイヤー番号を割り当てる必要があります。
既存のコンポーネントレイヤーペアまたはメカニカルレイヤーを編集するには、ビュー設定パネルのエントリーをダブルクリックするか（または、希望のエントリーを右クリックしてコンテキストメニューからEdit Layerを選択します）。必要に応じて、レイヤーペアを編集 / レイヤーを編集ダイアログで変更を加えます。
レイヤーを削除するには、削除したいレイヤーを右クリックしてDelete Layerを選択します。レイヤーの使用方法によって、次の3つのオプションが表示されます：
-
レイヤーが削除できない場合（削除できないコンポーネントのプリミティブが含まれている場合）、アクションを完了できないことを警告するエラーポップアップが表示されます。
-
レイヤーが削除可能なプリミティブに関連付けられている場合、削除の確認を求めるポップアップが表示されます。
-
レイヤーがプリミティブに関連付けられていない場合、確認なしでDelete Layerをクリックするとすぐに削除されます。
レイヤータイプ
レイヤーの種類には2つのセットがあります。1つはコンポーネントレイヤーペア用、もう1つは個別のメカニカルレイヤー用です。レイヤーの種類は、Edit LayerダイアログでLayer Typeドロップダウンを使用して設定されます。利用可能なレイヤーの種類は以下の通りです。
コンポーネントレイヤーペア
-
3D Body – このレイヤーは、コンポーネントの3Dモデル用です。コンポーネントの3Dモデルを含む方法について学びましょう。
-
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します。このレイヤーはドラフトマンボードアセンブリビューに含めることができ、ドラフトマンのコンポーネント表示プロパティダイアログでコンポーネントのGeometry Sourceとして選択できます。ドラフトマン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します。
-
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 – コンポーネントの配置に必要な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ーを持ちます(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 – このレイヤーは、
.Designator特別な文字列を配置するために使用します。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 – このレイヤーは、
.Comment特別な文字列を配置するために使用します。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。
機械レイヤー
-
Assembly Notes - コンポーネントの装填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 - ボード関連の指示や詳細にこのレイヤーを使用します。
-
Board Shape - 全体のボードのアウトライン（ボード形状）にこのレイヤーを使用します。この機械レイヤータイプは、ボード領域が自由プリミティブに変換されたとき（ボード計画モード、Tools » Convert » Explode Region to Free Primitives）にプリミティブを保持するために自動的に作成されます。
-
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際にはユーザー定義の名前を許可されていないことに注意してください（画像表示）。
-
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。下記のシート表現と設定セクションで詳細を確認してください。
-
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、基板のパネルを一緒に保持するために最小限の材料を残すことで、回路基板を分割するために使用されます。
機械レイヤーの表示
-
レイヤー名の横にある表示アイコン (
) をクリックして、その機械レイヤー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Spacebaを押します（これはコンポーネントレイヤーペアの両レイヤーの表示を切り替えます）。
-
機械レイヤーには、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るように設定できます。機械レイヤーの表示アイコンをCtrlを押しながらクリックして、Display in Single Layer Mode機能を有効にします。表示アイコンが変わり、このレイヤーがこの機能を有効にしていることを示します (
)、Ctrl+クリックで再度このモードを無効にします。
-
機械レイヤーは、3D設定がColors - By Layerを使用している場合、3D表示にも含まれます。現在表示に設定されている機械レイヤーが表示されます。
機械レイヤーとコンポーネント層のペア
ある状況では、機械レイヤーに含まれる追加の詳細が一度だけ必要とされることがあります。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。このような状況では、標準の機械レイヤーが追加され、名前が付けられ、可能であればその層のタイプが指定されます（これについては後述します）。
追加の詳細がコンポーネントに必要な場合、例えば、コンポーネントのコートヤードのアウトラインなど、2つの機械レイヤーが割り当てられる必要があります。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層、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その同じコートヤードの詳細を保持する機械レイヤーです。
このような状況では、機械レイヤーのペアがコンポーネント層のペアとして追加されます。機械レイヤーがコンポーネント層のペアとして追加されると、下記のように表示設定パネルの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追加されました。
-
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。
-
設計スペースでは、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(画像を表示)。
-
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自動的にペア内のボトムレイヤーに反転されます。
-
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存在する場合、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、個々の機械レイヤーが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でコンポーネントレイヤーペアを同じレイヤー番号を使用して事前に定義してください。
レイヤータイプを割り当てる利点
機械レイヤーの使用を管理する一般的な方法は、必要な機械レイヤー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ことを要求します。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、問題が発生する可能性があります。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レイヤーからその機能に割り当てられた機械レイヤー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レイヤー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。
個々の機械レイヤー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。
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します。個々の機械レイヤーは左に、コンポーネントレイヤーペアは中央に、新しいコンポーネントレイヤーは右に表示されます。
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)について示しています。
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ルール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は許可されません。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）を含むレイヤーを識別するためにRoute Tool Pathレイヤーの名前を使用するためです。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が保証されます。
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、ボード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。固定部分は、パネル内でボードを保持するために残され、次に各固定部分に小さな穴が配置され、穿孔（しばしばマウスバイトと呼ばれる）を作成し、組み立てプロセスが完了したらボードをパネルから抜き出すことができるようにします。
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、ボード内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。
Board Shapeダイアログのライン/アークプリミティブを使用して、トラックとアークでボード形状の外側をトレースします。Route Tool Outlineオプションをダイアログで有効にすると、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、ボード形状の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。
► ボードパネライゼーションとルートツールパスの定義についてもっと学ぶ
番号付き機械レイヤー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レイヤーとコンポーネントレイヤーペアが自動的にターゲットボード（またはライブラリ）に作成されます（存在しない場合）。それらのレイヤータイプがターゲットボード（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るか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。
シートのプレゼンテーションと設定
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、Sheetタイプの機械レイヤーを追加します。
Sheet Settingsは、シートの左下隅のX/Y値、Width、およびHeightに関して、 PropertiesパネルのBoardモードでカスタマイズできます。 Get Size From Sheet Layerオプションが有効になっている場合、シートの背景は、Sheet機械レイヤー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。
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。色ボタンをクリックしてSheet LineとArea Colorの色を変更します。
/
を切り替えてシートの表示/非表示を切り替えます。
出力に機械レイヤーを含める
機械レイヤーは、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記述するために、幅広いタスクに使用されます。これらの要件をすべてサポートするために、機械レイヤーは印刷や出力ファイル生成を含む、すべての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
設計に存在する層は、機械レイヤーを含む任意の層が、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Printダイアログで設定することによって構成されます。
機械レイヤー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、機械レイヤー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に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）でODB出力ジェネレータを使用して設定された出力ジェネレータが実行されると生成されます。
機械レイヤー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。
► 製造のためのデザインの準備についてもっと学ぶこちら