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、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に詳細が記載されます。
メカニカルレイヤーの使用方法には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
- 基板の特定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。デザインスペースの右下にある
ボタンを使用してビュー設定を選択するか、Lのショートカットキーを押してパネルを表示します。
パネルのレイヤー領域内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、コンポーネントレイヤーペアを追加（2つの機械レイヤーのペアリング）および機械レイヤーを追加するコマンドが提供されます。
コンポーネントレイヤーペアまたは機械レイヤーの設定は、Edit Layers Pair / Edit Layer 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レイヤーペア名 / 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。
- 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、レイヤーペア名／レイヤー名を編集しない場合、選択されたレイヤータイプに基づいてソフトウェアが自動的に名前を定義します（もし割り当てられている場合）。
- レイヤーペア名／レイヤー名が改名されると、ユーザー定義の名前の隣に（View Configurationパネル上で）レイヤータイプが括弧内に表示されます。
- レイヤー番号を指定する際、希望するレイヤー番号が既に使用中の場合は、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、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、View Configurationパネルのエントリーを直接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レイヤーを編集を選択します）。必要に応じて、Edit Layers Pair / Edit Layer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レイヤーを削除を選択します。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と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と関連付けられていない場合、レイヤーを削除をクリックすると、確認なしで直ちに削除されます。
レイヤーの種類
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つは個々のメカニカルレイヤー用です。レイヤーの種類は、レイヤー編集ダイアログでレイヤータイプ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ボディ - コンポーネントの3Dモデル用にこのレイヤーを使用します。
- アセンブリ - 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、その後、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ジオメトリソース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。
- コーティング - 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。
- コンポーネントセンター - コンポーネントの重心を示すために使用され、組み立て文書の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。
- コンポーネントアウトライン - 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。
- コートヤード - 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ー（画像を表示 - 緑のアウトラインがコートヤードです）を持ちます。カスタムフットプリント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競合検出にも使用されます。
- デザインネータ -
.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。 - 寸法 - 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。
- グルーポイント - 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。
- 金メッキ - 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。
- 値 -
.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。
機械レイヤー
- 組立メモ - 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します。
- ボード - ボード関連の指示や詳細にこのレイヤーを使用します。
-
ボード形状 - 全体のボードのアウトラインにこのレイヤーを使用します（ボード形状）。
- 寸法 - 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。
- 製造メモ - 重要な製造ノートの詳細を記載するために使用します。
- ルートツールパス - 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は許可されていません（画像を表示）。
- シート - 外部ドキュメントの図面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カット - 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することができます。Ctrlキーを押しながら機械レイヤーの表示アイコンをクリックして、シングルレイヤーモードで表示機能を有効にします。表示アイコンが変更され、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+クリックをもう一度行うと、このモードが無効になります。 -
機械レイヤーは、3D設定が色 - レイヤー別を使用している場合、3D表示にも含まれます。現在表示されるように設定されている機械レイヤーは、下の画像に示されているように表示されます（画像にカーソルを合わせると、ビューオプションの設定が表示されます）。
機械層のエクスポートとインポート
PCBに追加された機械層とコンポーネント層のペアの構造は、ソースPCBドキュメントからファイルにエクスポートし、そのファイルをターゲットPCBドキュメントにインポートすることで、別のPCBに複製することができます。
- 必要な機械層とコンポーネント層のペアの構造が追加されたソースPCBドキュメントでは、メインメニューからTools » Export Mechanical Layersコマンドを使用します。開いた機械層をエクスポートダイアログで、機械層構造に関するデータを含む
*.stackupファイルの名前とディレクトリを定義します。 - ターゲットPCBドキュメントでは、メインメニューからTools » Import Mechanical Layersコマンドを使用し、開いた機械層をインポートダイアログで保存された
*.stackupファイルを選択します。追加された機械層とコンポーネント層のペアの構造は、View Configurationパネルで確認できます。
機械層とコンポーネント層ペア
ある状況では、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。このような状況では、標準の機械層が追加され、名前が付けられ、可能であれば、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つのメカニカルレイヤー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面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面に反転した場合の同じコートヤードの詳細を保持するメカニカルレイヤーです。
この状況では、メカニカルレイヤー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。メカニカルレイヤーがコンポーネントレイヤーペアとして追加されると、下記のようにコンポーネントレイヤーペアセクションのView Configurationパネルに表示されます。
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。
- 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>という名前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ーでは、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き（コンポーネントを移動している間のLショートカット）、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、PCB上に個別の機械レイヤーが作成されます。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に備えて、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
機械レイヤーの使用を管理する一般的なアプローチは、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。このアプローチは、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、困難を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、レイヤータイプ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、またはライブラリ間でコピーされる場合、あるいはIPCフットプリントウィザード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、メニューからレイヤーの編集またはコンポーネントレイヤーの追加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。個々の機械層は左に、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 (ゴールドメッキ) について示されています。
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振る舞いには1つ例外があります。それは、レイヤータイプが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。固定部分はボードをパネル内に保持するために残され、次に各固定部分に小さな穴を一連で配置して穿孔（しばしばマウスバイトと呼ばれる）を作り、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。
基板形状からの線/円弧プリミティブ ダイアログを使用して、トラックと円弧で基板の外形をトレースします。ルートツールアウトラインオプションをダイアログで有効にすると、オブジェクトが基板形状の端に沿って中央に配置されるのではなく、基板形状の外側に配置されます。一部の設計者は、実際の基板ファイルにこの詳細を含めるのではなく、組み込み基板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。
► 基板パネル化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）。ターゲットボード（またはライブラリ）にそれらのレイヤータイプが既に存在する場合、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または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。
シートの表示と設定
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タイプの機械層を追加します。
シート設定は、シートの左下隅のX/Y値、幅、および高さに関して、ボードモードのプロパティパネルでカスタマイズできます。 シートレイヤーからサイズを取得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。
シートの背景の色と可視性は、システムカラーセクションのView Configurationパネルで設定されます。シートラインとエリアカラーの色を変更するには、色ボタンをクリックします。シートの表示/非表示を切り替えるには、
/
を切り替えます。
出力に機械層を含める
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、機械層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、機械層を含む任意の層を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、印刷ダイアログでその順序を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。
► 2DプリントベースのPCB出力の準備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、機械層をプロットするための出力レイヤーとして含めることができるほか、プロットされる各レイヤーに詳細を追加することもできます。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。
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