Altium Designerの高度なPCB設計技術

今日のコンパクトな電子製品は、コンパクトで独特な形状の筐体に収められています。多くはバッテリー駆動で軽量かつ携帯性に優れ、低い信号電圧と消費電力が求められます。そして、これらのコンパクトな設計では、最新のデバイス技術が用いられ、高速なスイッチング速度が実現されています。その速度は非常に速く、配線はもはや単なる電流を流し電圧を表現する銅パスの集合ではなく、伝送線路のアレイとなっています。これにより、配線プロセス自体が工学的な解析と設計の課題へと変化しています。

これらすべてが、電子製品開発の設計および実装フェーズに多くの新たな課題をもたらしています。これを支援するためにさまざまな設計技術が登場しており、その多くはAltium Designerで利用可能です。

ワイヤボンディング

ワイヤボンディングの主な目的は、半導体チップとパッケージ、またはマルチチップモジュール内の異なるチップ間で、確実かつ低抵抗な電気的接続を確立することです。このプロセスでは、通常金、アルミニウム、または銅でできた細いワイヤを、チップ上のボンディングパッドからパッケージ基板や他のチップ上の対応するパッドへと接続します。

ワイヤボンディングは、基板とチップ間で電力や信号を伝達します。これは、チップの接点（パッド）とチップキャリアや基板との間をマイクロワイヤのマイクロ溶接によって電気的に接続する基本技術です。一般的に、最もコスト効率が高く柔軟性のあるインターコネクト技術とされており、ほとんどの半導体パッケージの組み立てに使用されています。

Altium Designerは、ワイヤボンディングを用いたチップオンボード（CoB）技術によるハイブリッド基板の設計をサポートしています。

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3D基板上でのダイレクトレイアウト＆配線

3D-MID技術は、電気回路と三次元の機械部品を融合させます。この機能の融合により、幅広い応用分野で新たな可能性が広がります。

従来、3D-MIDの設計者は、適切なECADツールが不足していたため、主にMCADパッケージに頼らざるを得ませんでした。この作業方法には多くの問題があり、特に回路レイアウトを駆動する電気的インテリジェンスが欠如していることや、2Dで手描きしたスケッチを3D表面に投影する際の困難さが挙げられます。

新しい3D配線技術により、標準的な表面実装部品を3D形状上に配置し、その表面に沿って配線を引くことでレイアウトを完成させることができます。

完成した設計は、レーザーダイレクトストラクチャリング（LDS）製造プロセスで必要とされるファイル形式でエクスポートできます。

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プリンテッドエレクトロニクス

電子製品の設計・開発におけるエキサイティングな進化の一つが、電子回路をプラスチック成形品などの基板上に直接印刷できることです。これにより、その成形品自体が製品の一部となります。

プリンテッドエレクトロニクスは、エレクトロニクスを新たな市場に統合するための重要な技術となります。プリンテッドエレクトロニクスにより、回路と製品との密接な結びつきが可能になります。たとえば、体に直接貼り付けるフレキシブルセンサーや、ロボットハンドが液体を注がれた柔らかいプラスチックカップを持つことを可能にする多センサー指先形状の成形品など、プリンテッドエレクトロニクスは多くの市場分野で革新的な新ソリューションの開発を可能にします。

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埋め込み部品を用いた設計

より小型で高集積な電子製品への需要の高まりと、これらのデバイス内での信号周波数の上昇により、回路の製造・組み立て方法の改良に向けた研究が進められています。

高密度化と高周波信号への対応を両立する手法の一つが、回路構造の層内に部品を埋め込む技術です。例えば、集積回路の直下にディスクリート部品を埋め込むことで、信号経路が短くなり、抵抗や寄生インダクタンスが低減され、ノイズやEMIが抑制され、回路信号の完全性が向上します。これらの改善により、より小型で信頼性の高い製品が実現し、高速信号や高帯域幅にも対応できます。さらに、製造プロセスや技術の進歩と組み合わせることで、製品サイズの縮小や製造・基板レベルの組立コスト削減にもつながります。

部品の埋め込みは、設計から製造、組立、完成品のテストやメンテナンスに至るまで、各工程に独自の要求をもたらします。

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タッチコントロールを用いた設計

タッチセンサーを用いたエレクトロニクスは、技術の最前線にあります。ユーザーインターフェースが製品の成功にとってますます重要になる中、洗練されたモダンなコントロールは今や不可欠とされています。

電子製品にタッチセンサーを追加するには、設計の初期段階から基板設計プロセスに至るまでの一連の流れが必要です。Altium Designerのタッチセンサーサポートにより、タッチセンサーを設計ワークフローに簡単に統合できます。

Altium Designerのタッチコントロールサポートには、以下が含まれます：

• デバイスのコントロールやパラメータを最初から設定できる、カスタマイズ可能なタッチセンサーライブラリ
• タッチセンサーに必要な複雑なランドパターンやフットプリントを自動生成
• Native 3Dで設計をモデリング・検証し、正しく位置合わせ・フィットしているか確認
• Atmel® QTouch®およびQMatrix®ライブラリ、Cypress® Capsense®ライブラリ、Microchip® mTouch®ライブラリ

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