Altium DesignerでPCBレイアウトに利用可能な配置設計ルールの種類

Placementカテゴリのデザインルールを以下に説明します。

デザインルールのPlacement カテゴリ。

Room Definition

デフォルトルール：不要

このルールは次の用途で使用できます：

• 基板の表面側または裏面側に、長方形または多角形の領域を指定し、その領域内に部品の配置を許可する／許可しないを定義する。

• 基板上に名前付きの領域（エリア）を定義し、その名前付き領域を他のデザインルールのスコープ指定に使用する。この使い方では、ルームは単に基板上のエリアを定義するだけです。特定のレイヤーに限定するなど、別の条件で制限したい場合は、ルールのQueryにその条件を含めてください。このアプローチを用いたRouting Widthルールの例が、下のnote に示す画像にあります。

制約

Room Definitionルールのデフォルト制約

• Room Locked - ルームを現在の位置にロックし、手動操作またはAutoplacersによる意図しない移動を防止します。ロックされたルームを移動しようとすると、移動を続行するかどうかを確認する警告ダイアログが表示されます。このように手動で強制的に移動した後も、ルームのロック状態は維持されます。

• Components Locked - ルーム内に配置され、かつルームに関連付けられている部品の位置をロックできます。このオプションが有効な状態でルーム内の部品を移動しようとすると、部品の移動に伴ってルーム全体と、その中のすべての部品も一緒に移動します。

• Define button - ルームの面積と位置を定義できます。クリックするとメインのデザインウィンドウに戻り、カーソルが十字に変わって、実質的にルーム配置モードに入ります。必要な位置に、必要な形状の多角形ルームを定義してください。ルームの部品メンバーシップは後から定義する必要があり、設計内の配置済み部品を囲むようにルーム領域を定義しても、自動的には作成されません。

• x1 and y1 - ルームの外接長方形の左下隅の座標を表示します。これらのフィールドは編集できません。PCB Rules and Constraints Editor ダイアログ内からルームを配置する場合は、Defineボタンを使用する必要があります。

• x2 and y2 - ルームの外接長方形の右上隅の座標を表示します。これらのフィールドは編集できません。PCB Rules and Constraints Editorダイアログ内からルームを配置する場合は、Defineボタンを使用する必要があります。

• Layer - ルームを基板のどちら側に描画するかを定義します。ルームが含むオブジェクトは同一レイヤー上にある必要はなく、ルームに属する／属さないの条件はルールのQueryによって確立されます。

• Confinement Mode - ルールのスコープ（Full Query）で対象となる部品を、ルームInside内に保持するか、ルームOutside外に保持するかを指定します。

ルール適用

Online DRCおよびBatch DRC。

Notes

• 1つの部品は複数のRoom Definitionルールのスコープ対象になり得ます。この場合、すべてのルールが遵守されます。ルールの競合は発生しません。

• ルームはグラフィカルにのみ配置できます。ルームを特定の位置に配置するには、適切なVertical、Horizontal、またはPoint（Snap）Guidesを配置し、Propertiesパネル（Boardモード）でGuidesへのスナップを有効にしてください。GuidesおよびCursor-Snap Systemの設定について詳しく学べます。

• ルームの形状は、グラフィカルに、またはルーム選択時のPropertiesパネルで編集できます。ルームをクリックして選択し、角または辺の頂点をクリック＆ドラッグしてグラフィカルにサイズ変更します。多角形ルームを編集する、または長方形ルームに対して多角形タイプの編集を行うには、Design » Rooms » Edit Polygonal Room Verticesコマンドを使用します（またはルームを右クリックし、Room Actionsサブメニューからコマンドを実行します）。標準的な多角形オブジェクト編集手法が使用され、Shift+Spacebar で頂点編集モード（Miter、Incurvate、Move）を切り替えます。現在のモードはステータスバーまたはHeads up displayで確認してください。

• 正確な位置に基づく複雑なルーム形状が必要な場合は、線（および円弧）を連続して配置してアウトラインとして形状を作成し、その後アウトラインを選択してTools » Convert » Create Room from Selected Primitivesコマンドを実行し、ルームに変換できます。このコマンドが形状を正しく検出するには、隣接するトラック／円弧セグメントの端点が一致している必要があります。下の画像にカーソルを重ねるとルームが表示されます。

  ❯ ❮ Javascript

• デザインルール内のDefine buttonをクリックしてルームを定義するだけでなく、Design » Roomsサブメニューから利用できる各種コマンドを使ってルームを作成／編集することもできます。Design » Roomsサブメニューのコマンドで設計内にルームを配置する場合、ルームを空の状態で配置して後から部品を関連付けることも、設計内の部品を囲むように配置して自動的に関連付けることもできます：

  • 空のルームを設計内に配置した場合、ルーム内に配置すべき部品は、特定のコンポーネントクラス（Design » Classes ）を作成してグループ化してください。Room Definitionルールが自動的に作成されてルームに割り当てられ、初期スコープ（Full Query）はAll になります。このQueryを編集して、先に定義した特定のコンポーネントクラスを対象にしてください。その後、Tools » Component Placement » Arrange Within Roomコマンドを実行して部品をルームへ移動できます。
  • 1つ以上の部品を囲むようにルームを配置し、それらが境界内に完全に収まるようにすると、部品は自動的にルームに関連付けられます。ルーム定義ルールのスコープ（またはQuery）は、すべての部品が既存のコンポーネントクラスに属しているかどうかに依存します。属している場合は、そのコンポーネントクラスが使用されます。属していない場合は、これらの部品をメンバーとする新しいコンポーネントクラスが作成されます。したがって、特定のコンポーネントクラスを対象とするスコープを持つ複数のルームを作成し、それらのクラス間で1つ以上の共通部品メンバーを持たせることも可能です。

   

• Create Room （Design » Roomsサブメニュー）の「選択部品ベース」コマンドを使用すると、選択した部品をメンバーとする、長方形／直交／非直交形状のルームを自動生成できます。選択内容を含むコンポーネントクラスが自動的に定義されます。次にルームが作成され、そのRoom Definitionルールは作成されたコンポーネントクラスを関連付けるように定義されます。ルームは、選択内のすべての部品が収まるように、各部品の外接長方形の限界に基づいて適切なサイズに調整されます。

• 部品がルームに割り当てられると、ルームを移動した際に部品も一緒に移動します。部品を移動させずにルームだけを移動するには、関連付けられているRoom Definitionルールを一時的に無効化してください。

• ルームは、部品を含める／除外するための独立したデザインルールであるだけでなく、Clearance、Height、Routing Width、Solder Mask Expansion、Power Plane Connections など、他のルールのスコープを定義するためにも使用できます。ルームをルールではなくオブジェクトとして使用するため、ルールを無効化するか、下の画像に示すようにQuery（ルールスコープ）をFalse に設定できます。ルームオブジェクトを他のルールのスコープ定義で使用する場合、次の2つのQueryを使用できます：

  • TouchesRoom(RoomName)- ルーム内に完全に、または部分的に含まれるオブジェクトを検索するために使用します。

  • WithinRoom(RoomName)- ルーム内に完全に含まれるオブジェクトを検索するために使用します。

  上記のように、ルームはNameで参照することで、別のルールのQueryとして使用できます。

  ルーム内では、配線幅、プレーン接続スタイル、ソルダーマスク拡張が、ルーム外の値とは異なる値になっている点に注意してください。

Component Clearance

デフォルトルール：必須 i

このルールは、部品同士を配置できる最小距離を指定します。Component clearanceには、部品フットプリントの一部として含まれる3Dモデル間のクリアランスも含まれます。3Dモデルがない場合、またはCheck clearance by component boundary ルールの制約オプションが有効な場合は、代わりに部品の選択領域が使用されます。部品をクリックすると、部品の選択領域が白でハイライト表示されます。

部品の選択領域のデフォルトの挙動は、by graphic selection modeと呼ばれます。このモードでは、部品の選択領域は、Courtyard（レイヤー名ではなくレイヤータイプ）上のcombined geometries + Silkscreen + 3D Bodyオブジェクト + Copper layers（文字列は除外）によって定義される領域です。

必要に応じて、部品の選択領域をデフォルトのby graphic modeから、by layer modeに切り替えることができます。by layer modeでは、ジオメトリを含むfirst layer が使用され、レイヤーは次の順序で検索されます：Courtyard（レイヤータイプ）；3D Body；Silkscreen + Copper Layers；Copper Layers。モードはPCB.ComponentSelection Advanced Settingの値を設定して選択します。component selection area と利用可能な選択モードについて詳しく学べます。Mechanical Layers and the Courtyard Layer Type について詳しく学べます。

部品クリアランスは、関連付けられた3Dモデルを通じて部品の形状と輪郭を定義するために、精密な3Dメッシュ化を用いて算出されます。これらは、埋め込みの真の3Dモデルである場合もあれば、2D形状を押し出したものの場合もあります。クリアランスチェックにおいては、特に高さ方向（垂直方向）や複雑な部品形状という観点で、3Dボディを使用するのが最も高精度です。

制約

Component Clearanceルールのデフォルト制約

• Vertical Clearance Mode – 垂直クリアランスの指定には2つのモードがあります:

  • Infinite – クリアランスチェックは無限大を表す値を用いて実行されます。つまり、上側または下側に配置されたあらゆる部品が違反となります。使用例として、調整機構があり常にアクセス可能でなければならない基板が挙げられます。このルールをその部品に適用すると、部品の上方または下方の領域に突き出す部品はすべて違反になります。

  • Specified – クリアランスチェックは、部品の3Dボディまたは部品フットプリントのプロパティで定義された正確な形状を用いて実行されます。3Dボディを使用する場合、違反しない範囲であれば、ある部品が別の部品の上に張り出す（オーバーハングする）ことを許容できます。このモードを有効にすると、次の制約が利用可能になります:

    • Minimum Vertical Clearance – 設計内で配置された部品間の、垂直方向における最小許容クリアランス値。

• Minimum Horizontal Clearance – 設計内で配置された部品間の、水平面内における最小許容クリアランス値。 0以上の値は、その値でテストされます。  

  このルールの対象となる部品のクリアランスチェックを無効にするには負の値を入力します – 設計上、部品の重なりが必要な場合にこの機能を使用します。 

• Show actual violation distances – 部品間で最も大きな違反となる点同士を結ぶ線を表示するには、このオプションを有効にします。線の長さ（距離）が表示され、違反を解消するためにオブジェクトをどれだけ移動すべきかの算出に役立ちます。

  Show actual violation distances オプションを有効にすると、一部のコンピュータシステムではパフォーマンスが低下する場合があります。

• Do not check components without 3D body

  • このオプションが有効な場合 – 3D Bodyを含まないすべての部品は、このルールによるクリアランスチェックの対象外になります。

  • このオプションが無効な場合 – 3Dボディを持たない部品については、部品の selection bounding box がX-Y平面での領域を定義し、部品の Height 属性が垂直（Z）方向のクリアランスチェックに使用されます。

• Check clearance by component boundary

  • このオプションが有効な場合 – クリアランスチェックに実際の3Dモデルを使用する代わりに、部品境界が使用されます。部品境界は component selection bounding box によって定義されます。デフォルトのselection bounding boxは by graphic mode であり、Courtyard Layer Type、Silkscreen、3D Bodyオブジェクト、Copperレイヤー上のジオメトリを組み合わせて外形（エンベロープ）を定義します（文字列は除外）。設計要件で部品コートヤードの使用が規定されている場合は、このオプションを使用してください。 なお、コートヤードレイヤー上で定義された形状が、トラック/アークから作成された閉じた形状で、その終端頂点が一致（完全に接触）している場合、これらトラックの中心線がバウンディングボックスの定義に使用されます。チェック対象はトラック中心線であるため、この機能により、Minimum Horizontal Clearance = 0（）のときにコートヤード外形同士を重ねることが可能になります。

  • このオプションが無効な場合 – クリアランスチェックには3Dモデルが使用されます。部品 に3D Bodyオブジェクトが含まれない場合は、component selection bounding box が使用されます。部品に3D Bodyが含まれる場合は、他レイヤー上のオブジェクトに関係なく、格納されている3Dモデルの正確な形状がクリアランスチェックに使用されます。正確形状の検出は、インポートした3Dモデルに加え、押し出し、円柱、球体の3D Bodyオブジェクトを含むすべての3D形状に適用されます。 

    設計で、含まれる3Dモデル形状に基づく高精度なクリアランスチェックが必要な場合（たとえば、インポートしたSTEPモデルで、外接形状（エンベロープ）は衝突しているが正確形状は衝突せず互いに収まる場合など）、この オプションを無効にすることで実現できます。この状況では、クリアランスチェックに使用されるのは3D Bodyオブジェクトのみとなるため、この種のチェックが必要な部品だけを対象にする特定のデザインルールを定義することを推奨します。以下の画像は、3D STEPモデルを含む部品、および複数の押し出し3D Bodyオブジェクトで定義された部品について、これを示しています。

    ❯ ❮ Javascript ID: CheckByCompBoundary

    部品同士が互いの内部に収まる必要がある場合は、それらの部品を明確に対象とするルールを定義し、Check clearance by component boundary オプションを無効にして、3Dオブジェクトの正確な形状が使用されるようにしてください。

   

ルール適用

オンラインDRCおよびバッチDRC。

注記

• 押し出し（シンプル）3Dボディは、多角形形状のオブジェクトで、ライブラリ部品またはPCBドキュメント内の任意の有効なメカニカルレイヤーに配置できます。部品フットプリントでは、3Dボディを使用して、X、Y、Z各軸における部品の物理サイズと形状を明確に定義できます。

• 複数の3Dボディプリミティブを使用して、任意の複雑さの形状を定義できます。これは特に高さ方向で有用で、部品の領域ごとに高さを変えることが可能になります。

• Component Clearanceデザインルールのスコープ対象となる部品で、部品境界がCourtyard Layer Type上の閉じた形状によって定義され、かつルールの Minimum Horizontal Clearance 値が 0 に設定されている場合、部品コートヤード外形が完全に重なっても（）、このルールの違反は発生しません。

部品の向き

デフォルトルール: 不要

このルールは現在、DRCツールでは考慮されません。

許可レイヤー

デフォルトルール: 不要

このルールは、部品を配置できるレイヤーを指定します。

制約

Permitted Layersルールのデフォルト制約

Permitted Layers - 部品配置時に使用を許可するレイヤー。次のレイヤーオプションがあります:

• Top Layer - トップレイヤーへの部品配置を許可します。
• Bottom Layer - ボトムレイヤーへの部品配置を許可します。

ルール適用

バッチDRC。

注記

このルールは、バッチDRCの実行時にテストとして機能し、ルールのスコープのクエリ式で対象となるコンポーネントが、許可されたレイヤーにのみ配置されていることを保証します。回路図上でコンポーネントに指定し、PCB上のフットプリントへ引き継がれたパラメータは、この目的に非常に効果的に利用できます。たとえば、ウェーブはんだ付けに対応していないコンポーネントがボトムレイヤーに配置されていないことを確認するために、この種のルールを定義できます。コンポーネントパラメータ SupportsWaveSolder がコンポーネントに定義され、PCB内のフットプリントのパラメータとして引き継がれているとすると、ルールのスコープは次のようになります:

CompParameterValue('SupportsWaveSolder') <> 'Yes'

そして Top Layer 制約のみが許可され、Bottom Layer 制約は無効になります。

無視するネット

デフォルトルール: 不要

このルールは現在、DRCツールで考慮されません。

高さ

デフォルトルール: 必須 i

このルールは、設計内に配置されるコンポーネントの高さ制限を指定します。

制約

高さルールのデフォルト制約

• Minimum - 許容される最小コンポーネント高さの値。
• Preferred - 推奨コンポーネント高さの値。
• Maximum - 許容される最大コンポーネント高さの値。

ルール適用

3Dでボードを表示する際は Preferred 設定が適用されます。Minimum および Maximum 設定は、オンラインDRCとバッチDRCで適用されます。

注記

• コンポーネントの高さは次のように定義されます:

  • コンポーネントに3Dボディが含まれていない場合、コンポーネントの Height プロパティが使用されます。
  • コンポーネントに3Dボディが含まれている場合、その3Dボディオブジェクトの全高が使用されます。

   

• 高さルールのスコープ定義でコンポーネントクラスを作成して使用することで、ルールで指定された高さ制約条件に違反する高さのメンバーコンポーネントを検出できます。