Synchronizing a Rigid-Flex Board

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親ページ: ECAD-MCAD 共同設計

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おそらく最も製造に持ち込むのが難しいプリント基板設計は、リジッドフレックス設計です。フレックス回路またはリジッドフレックス回路の設計は、非常に電気機械的なプロセスです。どんなPCBの設計も三次元の設計プロセスですが、 フレックスまたはリジッドフレックス設計の場合、三次元の要件はさらに重要です。なぜかというと、リジッドフレックス基板は製品組み立てプロセス中に製品エンクロージャ内の複数の表面に取り付けられる可能性があり、 エンクロージャにインターフェースするために組み立て中にロードされた基板がどのように曲がる必要があるかの慎重な設計が必要だからです。

これまでのところ、この厳しい電気機械的設計の課題は、機械的モックアップ、またはペーパードールカットアウトとして知られるものを作成することで解決されてきました。このプロセスは、組み立てプロセスと完成した組み立てが慎重に分析されるように、 可能な限り正確でリアルである必要があり、すべての可能な機械的およびハードウェア要素が含まれている必要があります。

Altium CoDesignはこの課題を解決するのに役立ち、ECADとMCADの領域間でリジッドフレックス設計を転送する機能を提供します。これは、基板の各フレックス領域をMCADシートメタル機能として実装することによって行われます。

ECADにおけるリジッドフレックス設計

AltiumのPCBエディタでは、リジッドフレックス基板は、別々のリジッドおよびフレキシブル基板領域のコレクションとしてX-Y平面で設計されます。Z平面は、基板製造プロセス中に作成される銅、絶縁、および表面仕上げ層のセットを構成することによって定義されます。

リジッドフレックス設計の場合、基板の各領域に対して製造層のセットが異なる場合があります。例えば、あるリジッド領域は4層の銅層であるかもしれませんが、そのリジッド領域から突出するフレックス領域は1層の銅と1層のメラミン層であり、 そしてフレックス領域は6層の銅層で構成される別のリジッド領域に接続するかもしれません。ECAD PCB設計中に、これらの領域のそれぞれに対して別々のレイヤースタックが定義され、割り当てられます。

ECAD PCBエディタおよびMCADにおけるフレキシブル領域で接続された2つのリジッド領域を持つ基板

Altiumの設計ソフトウェアでは、リジッドフレックス基板は平らに設計されます。フレックス領域で定義された曲げは、3DレイアウトモードでPCBエディタに表示されるときに、PCBパネルのレイヤースタック領域モードでフォールドステートスライダーをスライドすることによって適用されます。曲げは、パネルで設定されたシーケンス順序で適用されます。または、ECAD PCBエディタで基板を折りたたむために5のショートカットキーを使用します。

基板は折りたたまれた状態でMCADにプッシュされ、その後MCADで曲げを抑制して基板を表示し、作業することができます。MCADで基板を折りたたむか展開するには、Altium CoDesignerリボンの折りたたみ展開ボタンをクリックします（画像を表示）。

► レイヤースタックの定義についてもっと学ぶ

► 基板領域と曲げ線の定義についてもっと学ぶ

► リジッドフレックス設計についてもっと学ぶ

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ECADボード定義の要件

ECADからボードがプッシュされると、CoDesignerはボードのアウトライン、および曲げエリアの位置とサイズに潜在的な問題がないかチェックします。MCADへのプルイン時には、CoDesignerは各曲げの半径もチェックし、MCADのシートメタル曲げとしてレンダリングできない曲げは拒否します。

ボード形状

ECADからプッシュする際、ボードの輪郭（アウトライン）がテストされます。マイクロセグメントや自己交差する輪郭が検出された場合、それらは解決されなければなりません。CoDesigner 2.4では、ボードアウトラインのマイクロセグメントを検出して自動的に解決する機能が導入されました。

CoDesignerはMCADでサポートできない問題をボードアウトラインでテストし、自動的に解決します。

マイクロセグメントを自動的に解決しない場合、またはアウトラインに自己交差する輪郭がある場合、またはボードのカットアウトにマイクロセグメントや自己交差する輪郭がある場合、これらは手動で解決する必要があります。ボード輪郭の問題を解決するについて詳しく学びましょう。

曲げライン

ECADでは、フレキシブルPCBの曲げに適用できるプロパティに技術的な制限はありません。MCADでは、シートメタルの機能を使用してボードのフレキシブルセグメントを表現します。曲げがMCADで表現できるようにするためには、以下の要件を満たす必要があります：

• 曲げエリアは他の曲げエリアや剛性領域と重なったり触れたりしてはいけません。曲げ半径は隣接する分割線を超えてはいけません。これは、ECADでプッシュする際にテストされ、検出された問題は成功裏にプッシュするために解決されなければなりません。

このデザインでは、曲げエリアが分割線に近すぎます（0.5mil未満）。

• 適切な曲げ半径が定義されています。CoDesignerは、小さすぎる曲げ半径、大きすぎる曲げ角度、短すぎる曲げセグメントをチェックします。これは、MCADへのプルイン時にチェックされ、「金属」の厚さと曲げリリーフの要件を考慮して行われます。

2つの曲げはシートメタルで形成するには半径が小さすぎるため、作成できません。

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高度なリジッドフレックス設計

以下のいずれかのECAD-MCADリジッドフレックス機能が設計に必要な場合、ECAD PCBエディターで高度なリジッドフレックスモードに切り替えてください：

• 異なる厚さのフレックス領域
• 互いに重なる別々のフレキシブル領域
• MCADのSOLIDWORKSでリジッド領域の銅とシルクスクリーンの表現
• ローカルベンド（大きなフレックス領域の切り欠き内にあるフレックス領域に局所化されたベンド）

異なる厚さのフレックス領域が重なっている高度なリジッドフレックス設計。Altium DesignerとPTC Creoで開かれています。

MCADでの高度なリジッドフレックス（RF2）ボードの構造の概要

以下は、高度なリジッドフレックスボードのMCAD構造の概要です：

• RF2設計の各リジッド領域はアセンブリによって表され、そのリジッド部分（領域）のボードとその領域に取り付けられたコンポーネントが含まれます（リジッドPCBがMCADでモデル化される方法と非常に似ています）。
• ボードの各フレックス領域はシートメタル部品として表されます。この部品内で、各ECADベンドラインはスケッチベンドとして定義されます。ただし、ECADからプッシュできるベンドがMCADで正しく形成されない可能性があることに注意してください。これは、そのMCADツールのベンド要件によるものです。 また、フレックス領域のコンポーネントはまだサポートされていないことに注意してください。
• 複数のボード領域を通る切り欠きの場合、MCADでは別々のカット押し出しが作成されます。機械エンジニアがMCADでそのような切り欠きの形状を変更したい場合、それらの押し出しをすべて変更する必要があります。

高度なリジッドフレックスボードの取り扱いに関する注意点

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1. ECADにおけるRF2ボードでは、ボードの各X-Y領域を別々のオブジェクトとして描画し、それにサブスタックを割り当てます（RF1ボードでは、全体のボード形状を定義し、必要なボード領域に分割するために分割線を配置します）。RF2では隣接する領域間に隙間があってはならず、正確に接触するか重なっていなければなりません。2つの領域が重なる場合、ソフトウェアは共有ゾーンが層数の多い領域に属すると仮定します。この知識を利用すると、エッジを合わせるのが難しい場合に、柔軟な領域を隣接するリジッド領域に拡張することが容易になります。リジッド＆フレックス領域の計画 - アドバンスドモードについてもっと学びましょう。
2. ECADのPCBエディタには、既存の線/円弧オブジェクトから領域を作成するための多くのツールが含まれています。選択したオブジェクトからボード領域を作成するについてもっと学びましょう。
3. ECADでは、各ユニークな層のセット（サブスタック）を定義する必要があります。これは、既存の層をコピーして新しいサブスタックを作成するか、層を追加してユニークなサブスタックを定義することによって行います。新しいサブスタックの追加と編集についてもっと学びましょう。
4. RF2モードは、3次元空間で重なり合う柔軟な領域をサポートしています。これをサポートするために、ECADでボードプランニングモードにベンドラインを配置する際、デザイナーはベンドが正しい柔軟なスタック領域に適用されていることを確認する必要があります（画像を表示）。これが行われていない場合、ECADからMCADへのデザインがプッシュされたときに影響を受けない領域の警告が表示されます（画像を表示）。
5. SOLIDWORKSにおけるRF2モードのPCBアセンブリの構造は、RF1モードの構造と異なるため、ECADでRF1からRF2にモードを切り替えた場合、SOLIDWORKSでボードを新たにプルすることをお勧めします。Creoでは、PCBアセンブリの構造はRF1とRF2の両方で統一されているため、MCADの機能ツリーに変更は見られません。
6. SOLIDWORKSのRF2モードでは、上/下の銅、シルクスクリーン、はんだマスクを表すデカールがリジッド領域に適用されています。
7. MCADでPCBのジオメトリを編集する際は、隣接する領域のジオメトリ間に連動性がないことを念頭に置いてください。一つの領域のジオメトリを変更した場合、隣接する領域のジオメトリを適切に調整する必要があります。
8. ジオメトリに大幅な変更を加えた場合、たとえばエッジのセットを変更した場合、MCADの制約が破られることがあります。これは正常であり、次のMCAD-ECAD-MCAD同期時に復元されます。
9. ベンドに変更を加えた後、ほとんどの場合、MCADのリビルド操作が必要になります。
10. デザインがAltium 365に保存されている場合、プロジェクトをサーバーに保存した後に行われる自動プッシュは、リジッドフレックスボードの変更（RF2の変更はまだECADサーバー側の自動プッシュに追加されていません）を処理しません。リジッドフレックスプロジェクトをサーバーに保存した後、MCAD CoDesignerパネルでPCBを手動でMCADにプッシュする必要があります。
11. 3D銅を構築し、MCADでPCBの定義にエンクロージャを指定し、エンクロージャをECADに送信することは、現在リジッドフレックスボードではサポートされていません。

12. PCBデザインの柔軟な領域は、MCADではシートメタルとしてモデル化されます。各MCADツールには、シートメタルにベンドを形成できるかどうかを検証するために適用されるテストのセットがあり、以下を考慮しています：

    1. ボードの厚さ
    2. ベンド半径
    3. 曲げ角度
    4. 曲げ領域と領域境界との距離

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SOLIDWORKS内のリジッドフレックス

SOLIDWORKS内のMCAD CoDesignerは、標準リジッドフレックスモード（RF1）またはアドバンスリジッドフレックスモード（RF2）で設計されたリジッドフレックスPCBのプルとプッシュをサポートしています。

SOLIDWORKS内のボード構造

リジッドフレックスボードがSOLIDWORKSにプルされると、ボード構造は以下のようにマッピングされます：

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SOLIDWORKSの機能サポート

SOLIDWORKSでリジッドフレックス基板を扱う

SOLIDWORKSでは、リジッドフレックス基板は標準リジッド基板のようにサーバーからプルされます。現在サーバーにサインインしていない場合は、トピックMCADソフトウェアでのCoDesignerのインストールと設定を参照してください。

MCADでの基板形状の変更

1. ボード領域の形状を変更するには
   1. モデルツリーでメインボードのパーツを開く（展開する）。
   2. 最初のフレックス領域のフィーチャーを開き、そのスケッチの編集を開始する（これがボード全体のマスタースケッチである）。
   3. 各エッジにはアンカーが含まれている。これらはCoDesignerによって初期作成時に内部目的で追加されるが、スケッチを変更するために必要に応じて削除できる。
   4. ボード領域を分割する線は、必要に応じて削除して再作成できる。
   5. 必要に応じて形状を変更する。

マスタースケッチを編集してボードの形状を変更します。

2. フレックス領域を作成または再定義するには
   分割線が削除されて再描画された場合、フレックス領域を再定義する必要があります。
   1. モデルツリーでフレックス機能を編集する。
   2. スケッチ内の正しい輪郭がフレックス領域に使用されているか確認する。そうでない場合は、選択された輪郭を削除し、正しいものを選択する。
   3. フレックス領域を表す押し出し機能が正しい厚さと、ボードの底面および/または上面からの正しいオフセットを持っていることを確認する。
   4. このフレックス領域の曲げも壊れている可能性があります。これらを修正するためのヒントは以下にあります。
3. 新しいスケッチされた曲げを追加する、または既存のものを変更または削除するには
   1. スケッチされた曲げを選択し、その位置、角度、または半径を変更するために編集する。
   2. ECADから来た少なくとも1つの曲げは生きている状態を保つべきである – CoDesignerは、ボードがMCADからECADに戻されるときに曲げを参照として使用する。
   3. コンポーネントが配置されたボードの形状を変更する場合、MCADソフトウェアは面/頂点に内部IDを再割り当てする可能性があり、これによりコンポーネントの取り付けに使用される座標系が壊れる可能性がある。このため、MCADでボードの形状に大きな変更を加える場合は、コンポーネントが配置されていない状態で行う方がよい。
   4. コンポーネントが配置されている場合：ECADで曲げをできるだけ最終位置に近い形で作成し、その後MCADで曲げを調整する。または、MCADソフトウェアが座標系を壊した場合は、座標系の定義を手動で復元する。あるいは、変更されたボードをECADに戻すときにコンポーネントの配置に対する変更を無視することもできる。

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4. 切り欠きや取り付け穴を作成するには
   1. メインボードのパーツの編集を開始します。
   2. ボードが曲げられる前にカット抜きや穴が作成されるように、モデルツリー内のカット抜きや穴の「機能表示」バーを上に移動し、最初の曲げ機能の上に配置します。
   3. ボードパーツにカット抜きや穴を作成します（スケッチはその上面または下面に配置します）。
   4. 「機能表示」バーをツリーの一番下に戻します。

MCADでのコンポーネント配置の変更

1. コンポーネントの正確な位置を定義するには（汎用的なアプローチ）
   1. モデルツリーでコンポーネントを上に移動し、ボードアセンブリレベル（ボードに対してそのコンポーネントを配置したい場合）またはデバイスレベル（エンクロージャに対してそのコンポーネントを配置したい場合）にします。
   2. メイトや寸法を使用してそのコンポーネントの正確な位置を定義します。その後、それらのメイト/寸法を削除します。
   3. コンポーネントをモデルツリー内の初期コンポーネントサブアセンブリ（または必要に応じて別のサブアセンブリ）に戻します。
2. 同じボード面内の一つの硬い領域でコンポーネントを単純に移動/回転させるには
   1. 対応するコンポーネントサブアセンブリの編集を開始します。
   2. MCADソフトウェアの対応する機能を使用してコンポーネントを移動/回転させます。

機械エンジニアへの追加の推奨事項

1. ボード上のすべての曲げを展開/折りたたむには（例えば、重なりをチェックするために）
   1. Altium CoDesignerリボンの展開/折りたたみボタンをクリックします。

2. 曲げを選択的に展開/折りたたむには
   1. モデルツリーでメインボードパーツ（RF1）またはFlexPart（RF2）を開き（展開します）。
   2. モデルツリーでスケッチされた曲げ機能を選択し、右クリックして抑制します（画像を表示）。
   3. 曲げ機能を非抑制して曲げを復元し、ボードを再折りたたみます。
   4. ボードを展開/折りたたみした後、モデルを再構築することをお勧めします（SOLIDWORKSではCtrl+B）。 

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3. モデルを壊した場合（再構築や元に戻すが役に立たない場合）
   1. 最新の変更が保存されていない場合は、PCBアセンブリを保存せずに閉じて、再度開いてください。
   2. 保存されている場合は、管理されたコンテンツサーバーから変更を引き出し、壊れたエンティティに関連するものだけを適用してください。
   3. 変更を引き出しても問題が解決しない場合は、PCBアセンブリを閉じて、元のPCBアセンブリを上書きするために新たに引き出してください（ただし、PCBに対して行ったばかりの変更は失われることに注意してください）。
4. その他の推奨事項
   1. 既存の座標系のセットとそれらの間のメイトのセットを変更しないでください。（モデルを壊す可能性が高いです）

PTC Creoにおけるリジッドフレックスのサポート

PTC CreoのMCAD CoDesignerは、標準リジッドフレックスモード（RF1）またはアドバンスドリジッドフレックスモード（RF2）で設計されたリジッドフレックスPCBのプルとプッシュをサポートしています。

PTC Creoにおけるボード構造（RF1およびRF2）

リジッドフレックスボードがPTC Creoにプルされると、ボード構造は以下のようにマッピングされます：

• 全体のボード用にCreoアセンブリが作成され、<PcbProjectName>と名付けられます。
• ボードのフレックス部分用にCreoアセンブリが作成され、BOARD_<PcbProjectName><CoD_UID>と名付けられます。
  • このアセンブリ内にCreo Sheetmetalパートが作成されます。
  • フレックス領域の各曲げについて、Creo Sketched Bendが作成されます。Creoでスケッチされた曲げを抑制してボードを平らにすることができます。
  • リジッドフレックス分割線の各端に座標系が定義されます。これらの座標系は、以下で説明する各リジッド領域コンポーネントアセンブリのメイトに使用されます。
  • ボードのアウトラインはスケッチによって定義されます。このマスタースケッチにはすべての領域が含まれます。
• ボードの各リジッド領域用にCreoアセンブリが作成され、<PcbRegionName>_<CoD_UID>と名付けられます。アセンブリには、リジッド領域自体を表すCreoパートと、その領域に取り付けられた各コンポーネントを表すCreoパートが含まれます。このアセンブリはローカル座標系によってボードパートにメイトされます。

Creoの機能サポート

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Creoでリジッドフレックスボードを扱う

MCADでのボード形状の変更

1. ボード領域の形状を変更するには
   1. Flex Partの編集を開始する。
   2. 必要に応じてそのパートの任意のセグメントの形状を変更する。
   3. フレックスパートの整合性を保つ：セグメントは互いに重なってはならず、間に隙間があってはならない。
   4. Flex Partの編集を終了する。
   5. (オプション) 変更したセグメントに対応するリジッドパーツの編集を開始する。それらに対応する変更を行う。

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2. 切り欠きや取り付け穴を作成するには
   1. フレックス部品の編集を開始します。
   2. 折り曲げ機能を抑制して、フレックス部品を展開します。
   3. フレックス部品に穴または押し出しカットを作成します（スケッチはその上面または下面に配置します）。
   4. モデルツリー内で、それが折り曲げの前に位置するように移動します。
   5. （オプション）変更したセグメントに対応するリジッド部品の編集を開始します。それらに対応する変更を加えます。
   6. フレックス部品に戻り、折り曲げを再開します。ボードを展開/再折り曲げした後、モデルを再生成することをお勧めします（CreoではCtrl+G）。

機械エンジニアへの追加の推奨事項

1. ボード上のすべての折り曲げを展開/折りたたむには（例えば、重なりをチェックするために）
   1. Altium CoDesignerリボンの折りたたみ展開ボタンをクリックします。

2. 特定の曲げ（または複数の曲げ）を選択的に展開/折りたたむには
   1. モデルツリーでメインボード部分（RF1）またはFlexPart（RF2）を開く（展開する）。
   2. モデルツリーでスケッチされた曲げ機能を選択し、それらを非表示にする（画像を表示）。
   3. 曲げ機能を再開して曲げを復元し、ボードを再折りたたむ。
   4. ボードを展開/折りたたんだ後、モデルを再生成することを推奨します（CreoでCtrl+G）。
3. モデルが壊れた場合（再構築や元に戻すが役に立たない場合）
   1. 最新の変更が保存されていない場合は、PCBアセンブリを保存せずに閉じ、再度開きます。
   2. 保存されている場合は、管理されたコンテンツサーバーから変更を引き出し、壊れたエンティティに関連するもののみを適用します。