ボード形状の定義
Altium Essentials: PCB Configuration
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基板の形状は、完成した基板の全体的な形を定義します。リジッドフレックス形状を構成する3つの基板領域と、3Dでの完成した基板を見るためにスライドをクリックしてください。
概要
基板の形状、または基板のアウトラインとも呼ばれるものは、基板の全体的な範囲を定義する閉じた多角形の形状です。基板の形状は、従来のリジッドPCBの場合は単一の基板領域、リジッドフレックスPCBの場合は複数の基板領域で構成されることがあります。基板の形状は、ソフトウェアによって以下の目的で使用されます：
- 設計の配置と配線に利用可能なスペースの範囲を視覚的にガイドします。
- パワープレーンのエッジの引き戻し、およびパワープレーンを別の電圧ゾーンに分割するためのエッジ参照。詳しくは、銅エリアの定義と管理をご覧ください。
- 他のツールへの設計データの出力時にボードエッジを計算します。
可用性
ボード形状は、PCBエディタでのみ利用可能です。新しいPCBファイルが作成されると、単一のボード領域から作成された長方形のボード形状で開きます。
全体のボード形状は、以下の方法で作成できます：
- ボード計画モードでボード形状を対話的に定義する。
- 閉じた境界を形成する選択されたトラック/円弧オブジェクトからボード形状を作成する。アドバンスドリジッドフレックスモードで作業している場合は、設計スペースで選択されたオブジェクトから複数のボード領域を作成できます。
- リジッドフレックスデザイン（スタンダードまたはアドバンスドモード）の場合、ボード形状を設計に必要な様々なボード領域に分割できます。
- 全体のボード形状を構築するために、1つ以上のボード領域を配置する（アドバンスドリジッドフレックスモード）。
インタラクティブにボード形状を定義および編集する
ボード形状は、1つ以上のボード領域から作成されます。単一領域のボードデザインに取り組んでいる設計者は、次のコマンドを使用してボード形状を定義できます：
- ボード計画モード（標準リジッドフレックスモード - グラフィカル編集スペースの上部にあるアクティブバーには2つのボタンがあります）：
- Design » Redefine Board Shape - このコマンドを使用して、現在の基板形状をインタラクティブに再描画します。このコマンドは、Layer Stack Managerでアドバンストリジッドフレックスモードが有効になっている場合は使用できません。ボードがアドバンストリジッドフレックスモードの場合は、クリックして形状を選択し、標準のポリゴンオブジェクト編集技術を使用して修正します。
ボード形状の再定義コマンドの使用
-
コマンドを起動すると、カーソルが十字形に変わり、標準のポリゴンオブジェクト配置モードに入ります。基板形状の定義は、次の一連のアクションを実行することによって行われます：
- カーソルを置き、クリックしてボード形状の開始頂点を固定します。
- カーソルを移動して、2 番目の頂点を配置します。既定の動作では、クリックごとに 2 つのエッジが配置され、その間にユーザー定義のコーナー形状が配置されます。コーナーモードの変更の詳細については、 diting Polygonal Shaped PCB Design Objectsページを参照してください。
- マウスを動かし続けてクリックし、さらに頂点を配置します。
- 最終的な頂点を配置したら、右クリックするかEscを押して閉じ、基板形状の定義を完了します。ソフトウェアが始点と配置した最終点を接続することで自動的に形状を完成させるため、手動で基板形状を閉じる必要はありません。
-
Design » Edit Board Shape - このコマンドを使用して、標準的なポリゴンオブジェクト編集技術を使用して、基板形状のエッジを移動および形状変更します。このコマンドは、レイヤ スタック マネージャでAdvanced Rigid-Flexモードが有効になっている場合は使用できません。ボードがAdvanced Rigid-Flexモードの場合は、クリックして形状を選択し、標準のポリゴンオブジェクト編集技術を使用して修正します。
ボード形状を編集コマンドの使用
Aコマンドを起動すると、既存のボード形状が緑色に変わります。外側の形状は一連のエッジによって定義され、各エッジは白一色の正方形で示される端点と白空の正方形として示される中心頂点で表されます。各端点は、2 つのエッジが交わる位置を表します。
編集モードに入った後の基板形状例の編集ハンドル。
- Aをクリックしてドラッグし、現在のモードに応じて次のいずれかを実行します(モードを変更するにはShift+Spacebarを使用します)。
- Moving Vertex mode - 端点を端点として維持しながら、端点を自由に移動します。
- Miter to Segment mode - 移動する端点がそのエッジの中心点になる新しい直線エッジを作成します。
- Miter to Arc mode - 移動する端点がそのエッジの中心点になる新しい曲線エッジを作成します。
- Bをクリックしてドラッグし、現在のモードに応じて次のいずれかを実行します(モードを変更するにはShift+Spacebarを使用します)。
- Move mode - 端点を含むエッジ全体を自由に移動します。移動した中心点は、そのエッジの中心点のままです。
- Break mode - 中心の頂点を移動し、新しい終了点に変換し、元のエッジを 2 つに分割します。終点の頂点は元の位置に固定されたままです。
- Incurvate mode - エッジに曲率を追加し、端点を元の位置に固定します。移動した中心点は、そのエッジの中心点のままです。
- 編集ハンドルから離れたエッジ上の任意の場所をクリックし、ドラッグしてそのエッジをスライドします - 移動するエッジを縮小または拡大して、隣接するエッジの位置を維持します。
- 編集ハンドルから離れたエッジ上の任意の場所をCtrl+クリックして、新しい終了頂点を挿入します。
- 終了点(A)をクリックしたまま、Delete キーを押してその頂点を削除します。または、Ctrl キーを押しながら、削除する終点の頂点 (A) の上にマウスを置きます。白い十字が表示されます。クリックして押し続けると、頂点が削除されます。
編集モードを終了するには、設計領域内の任意の場所(ボード形状上または基板形状以外の場所)をクリックします。
- ボードプランニングモード(Advanced Rigid-Flexモード - グラフィカル編集スペースの上部にあるアクティブバーには6つのボタンがあります)：
- Place » Board Region - このコマンドを使用して、ボード領域をインタラクティブに定義します(単一領域の基板の場合、基板領域は基板形状を定義します)。ボードの配置領域の詳細を参照してください。
- 2D Layoutモード：
- Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects - 閉じた形状を定義する線分プリミティブや円弧プリミティブのセットを選択し、このコマンドを使用して、形状に一致するように基板形状を再定義します。
- Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape - 基板形状からの線分/円弧プリミティブダイアログで設定した設定に従って、基板形状の境界に沿ってプリミティブのセットを作成します。
- 3D Layoutモード:
- Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body - このコマンドを使用して、3D モデルの目的のサーフェスを選択して基板形状を定義します。
さらに、ボード計画モードで次のコマンドを使用できます。
-
Design » Modify Board Shape - このコマンドを使用して、追加の頂点を配置して既存の基板形状を修正し、境界の追加の形状を定義します。
ボード形状を修正コマンドの使用
コマンドを起動すると、カーソルが十字線に変わり、基板形状変更モードに入ります。新しい終点の頂点が既存の境界線上に表示されます。カーソルを移動すると、この頂点も境界の周りを移動します。罫線を変更するには：
- 新しい頂点を既存の境界の必要な位置に配置し、クリックして配置します。
- カーソルを置いてクリックし、追加の頂点を配置し、境界線の追加の形状を定義します。元の境界線を既存の図形の外側に拡張したり、元の境界線の内側に戻って、基本的に既存の領域を「削除」したりできます。
- 形状が必要に応じて、カーソルを元の境界線上のポイントに戻し、この点をクリックして変更を完了し、変更を有効にします。
- 変更せずに終了するには、右クリックするか、Esc キーを押します。
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Design » Move Board Shape - このコマンドを使用して、ボード図形を現在のドキュメント内の別の位置に移動します。このコマンドを使用すると、ボード形状のみが移動されます。実際の設計オブジェクトと構成オブジェクトは移動されません。
コマンドを起動すると、図形のアウトライン コピーがカーソルの左下隅にアタッチされます。図形をワークスペース内の目的の新しい場所に移動し、クリックするかEnterを押して配置を有効にします。移動中に、Spacebarを押して基板形状を反時計回りに回転させるか、Shift+Spacebarを押して時計回りに回転させるか(回転ステップサイズは、環境設定ダイアログのPCBエディタ – 一般ページで定義します)、またはXキーまたはYキーを押して、X軸またはY軸に沿って基板形状をそれぞれミラー化します。移動せずにキャンセルするには、右クリックするかEscを押します。
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Design » Move Board - このコマンドを使用して、ボード全体 (ボードシェイプと、そのシェイプ内のすべてのデザインオブジェクト) を現在のドキュメント内の別の位置に移動します。
コマンドを起動すると、ボード形状のアウトラインコピーがカーソルにアタッチされ、カーソルの左下隅に保持されます。形状をデザイン領域内の目的の新しい位置に移動し、 をクリックするか、Enterを押して配置を有効にします。すべての構成設計オブジェクトも移動して、基板形状内の位置を維持します。移動せずにキャンセルするには、右クリックするかEscを押します。
選択したオブジェクトからボード形状を定義する
ボード形状は、選択したオブジェクト（2Dレイアウトモードで）からも定義できます。通常、これはキープアウトレイヤーや機械レイヤーに配置された一連の線や円弧になります。
次の手順を使用します：
- 表示モードを2D Layoutモードに設定します。 (Viewメニュー).
- View Configurationパネルを開き、ダブルクリックして、基板形状を保持する Mechanical レイヤーを編集します。Edit Layer ダイアログが開き、下のビデオに示すように、レイヤーの種類を
Board Shapeに設定できます。 - シェイプを保持する Mechanical レイヤをアクティブレイヤにして、オブジェクトを選択します。Edit » Select » All on Layer上のすべて コマンドがこれに最適です。選択セットには、基板外形の形状を形成するトラックと円弧のみを含める必要があります。
- すべてのオブジェクトを選択したら、Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objectsコマンドを実行します。ボード形状は、選択した線で定義されたパスをたどるように更新されます。選択したオブジェクトの中心線に追従できない場合は、警告ダイアログが表示されます。表示モードがボードプランニングモードに変わります。
標準リジッドフレックスモードを使用したボード形状のデモンストレーション
このビデオでは、選択したオブジェクトからボード形状を作成し、必要な3つの領域を作成するために分割線を配置する方法を示しています。
アドバンスドリジッドフレックスモードを使用したボード形状のデモンストレーション
このビデオでは、まず選択したオブジェクトからボード形状を作成し、次に必要な3つの領域を作成するために形状をスライスする方法を示しています。その後、選択したオブジェクトから3つのボード領域を定義する別のアプローチを示しています。これらのデモンストレーションは、このページの冒頭で説明されているように、リジッドフレックス2.0の機能を使用しています。
ボード形状に使用するアウトラインのインポート
基板の形状は、DXF/DWGデータとしてインポートされた閉じたアウトラインから定義することができます。
DXF / DWGデータを機械層にインポートする機能と選択したオブジェクトから基板の形状を定義する機能を組み合わせることで、機械CADパッケージで定義された形状をPCBエディタに転送することができます。
新しい基板をインポートする準備をするには：
- File » New » PCBを選択します。新しい空のPCBが開きます。黒い領域は、現在のボード形状を表します。
- 新しい形状をインポートする前に、設計の要件とインポートする形状に合わせて、必要に応じて以下を設定します：
- 単位 - 必要に応じて、BoardモードのPropertiesパネルのOtherセクションで単位を設定します (画像)。
- グリッド - グローバル ボード スナップ グリッドをダブルクリックし、必要に応じてBoard モードのPropertiesパネルのGrid Managerセクションで設定します (画像)。
- 原点 - 新しいPCBの場合、ユーザー定義可能な原点のデフォルト位置は、設計領域の左下の絶対原点です。メインメニューからEdit » Origin » Setを選択し、クリックして、ユーザー定義可能な原点の位置 (現在の基板形状の左下隅など) を定義します。これは、入力アウトラインの原点の位置に合わせて設定するのに役立ちます。T
次の手順では、ボードの形状を .DXF または .DWGファイルからインポートします。インポートする形状は閉じた形状である必要があり、内部カットアウトは自動的には作成されません(ただし、インポートされたオブジェクトから後で定義できます)。
- File » Import » DXF/DWG を選択して Import Fileダイアログを開き、ダイアログの右下にあるファイル タイプが
AutoCAD ファイル(*.DXF、*.DWG)をクリックし、ブラウズして必要なファイルを見つけます。 - 開くボタンをクリックすると、Import from AutoCADダイアログが開きます(画像)。
- 必要に応じて、縮尺、デフォルトの線幅、レイヤーマッピングを設定し、OKをクリックします。
- 各DXF/DWGオブジェクトはオブジェクトにマッピングされ、設計空間に表示されます。
- 基板形状オブジェクトを保持する Mechanical レイヤをアクティブレイヤにして、そのレイヤ上のすべてのオブジェクトを選択します(Edit » Select » All on Layer)。
- 選択した外形と一致するように基板形状を更新するには、Design » Board Shape » Define from Selected Objectsコマンドを実行します。T
- 基板に基板の切り欠きが含まれている場合は、切り欠きのアウトラインを選択し、Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitiveコマンドを実行することで作成できます。
3Dボディからボード形状を定義する
この機能は、インポートされた3Dモデルの表面（面）に基づいてボード形状を再定義します。サポートされるモデル形式には、STEP (*.Stpまたは*.STEP)、Parasolid (*.x_tまたは*x_b)、またはSOLIDWORKSパーツファイル(*.SldPrt)が含まれます。これを使用すると、複雑なボード形状を迅速に作成し、電子設計と機械設計領域間の統合を支援できます。これは2段階のプロセスです：最初にSTEPモデルがインポートされ、次にSTEPモデルから必要な形状が選択されます。
これを行うには：
- View » 3D Layout Mode(ショートカット: 3) に切り替えます。
- 3Dモデルをインポートするには、3Dボディを配置します(Place » 3D Body)。
- Choose Modelダイアログで、モデル ファイルを見つけて選択します。3DモデルはPCBエディタにインポートされ、3D Bodyオブジェクト内に保存されます。このモデルは、必要に応じて基板形状を再定義した後、PCBから削除できます。
- Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D bodyを選択します。
- ステータスバーに、
Pick a 3D bodyと表示されます。インポートした 3D ボディをクリックして選択します。モデルが透明になります。 - カーソルが十字線に変わり、ステータスバーに
Choose Faceを求めるプロンプトが表示されます。各面にカーソルを合わせると、輪郭が表示されます。カーソルの下に平らな表面がある場合、その表面は不透明になり、細い青い境界線が表示されます。正しい面をクリックして選択します。 - Board Outline Creation Successfulダイアログが表示され、選択した表面(通常は最上層)にどのPCB表面を位置合わせするか、および3Dモデルをビューおよびデザインルールチェックから非表示にするかどうかのオプションが表示されます。非表示と無効化の動作は、必要に応じて、PCBパネルの3Dモデルモードで後で変更できます。
STEPモデルをPCBファイルに埋め込んだままにしておくか、リンクした状態にしておくと、STEPファイルが変更された場合に通知されます。また、形状がまだ開発中で更新が予想される場合には、形状を更新するように促されるため、便利です。
確認ダイアログ
ボード形状からプリミティブを作成する
選択したプリミティブからボード形状を定義するだけでなく、設計 » ボード形状 » ボード形状からプリミティブを作成 コマンドを使用して、ボード形状からプリミティブを作成することも可能です。このコマンドを実行すると、Line/Arc Primitives from Boardダイアログが開きます。
ボード形状からの線/円弧プリミティブダイアログ
collapse collapsed class="" title="ボード形状ダイアログからの線/円弧プリミティブのオプションとコントロール "]
- Width - 生成される線/円弧プリミティブの幅を指定します。
- Layer - 生成された線/円弧プリミティブのドロップダウンリストからレイヤーを選択します。
- Include Cutouts - アウトラインプリミティブの生成時にカットアウトを含めることができるようにしました。
- Include layer stack regions - アウトラインプリミティブの生成時にレイヤースタック領域を含めることができるようにします。レイヤースタック領域は、一意のレイヤースタックを割り当てることができるPCBのユーザー定義領域です。ボードは複数の領域に分割でき、各領域には個別のレイヤースタック配置が割り当てられます。レイヤースタックアップ(レイヤースタックマネージで定義)は、基板のリジッド領域とフレキシブル領域の両方に対応するように構成できるため、リジッドフレックスPCB設計が容易になります。レイヤースタックアップ(レイヤースタックマネージャーで定義)は、基板のリジッド領域とフレキシブル領域の両方に対応するように構成できるため、リジットフレックスPCB設計が容易になります。レイヤースタック領域は、レイヤースタック領域モードで設定されたPCBパネルから参照できます。
- Route Tool Outline - 既定の動作では、アウトライン プリミティブの中心線がボード シェイプのエッジ上になるように配置されます。このオプションを有効にすると、ルート(ルーティング)ツールの外形の必要に応じて、線分/円弧オブジェクトが基板形状のエッジとカットアウトのエッジに接するように配置されます。
- Delete Existing Non-Net Lines/Arcs On Layer - 選択したレイヤー上の特定のネットに関連付けられていない既存の線/円弧を削除できます。
ボード形状が存在するが、境界線に沿ってオブジェクトが現在存在しない場合にこのコマンドを使用します。このコマンドが役立つ状況には以下のようなものがあります：
- ボード 形状(またはボード カットアウト)を修正する場合は、最初にトラック プリミティブと円弧プリミティブを修正します。
-
ボードの除外境界、または禁止レイヤーのボードの切り欠きの除外境界が必要な場合。これについては、後述の ボードカットアウトを使用する際の重要な設計上の考慮事項セクションで詳しく説明します。
ボード形状に穴を開ける
ボードカットアウトは、ボード形状のどこにでも配置できます。カットアウトを配置するには、2Dレイアウトモードでボードを表示に切り替え、メインメニューからDesign » Board Shape » Define Board Cutoutコマンドを使用します（または、ボード計画モードでPlace » Define Board Cutoutコマンドを使用することもできます）。カットアウトは、実際には負のオブジェクトとして設定された領域オブジェクトであることに注意してください。
ボード形状にボードカットアウトが配置されました。
ボード切り抜きを使用する際の重要な設計上の考慮事項
ボード切り抜きの端からポリゴンを離す
ソリッド領域ボードのカットアウトに重なるポリゴンは、適用可能なクリアランス設計ルールによって許可される範囲でカットアウトの端に近づいて流れます。必要に応じて、特定のクリアランス設計ルールを作成できます。例えば、IsBoardCutoutRegionとInPolygonの間に適用されるように設定することができます。
ボードとカットアウトの端を囲むルートツールパスの定義
完成したボードを製造パネルから切り出すために一般的に使用される方法は、ボードをパネルからミリングまたは配線することです。ボードのカットアウトも配線できます。ルートツールパスは、機械層にラインおよび/または円弧オブジェクトを配置することによって定義されます。これは手動で行うことも、ソフトウェアによって自動的に行うこともできます。
ボードおよび任意のボードカットアウトのルートツールパスを定義するには：
- ボードを2Dレイアウトモードにして、Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shapeコマンドを実行します。 Line/Arc Primitives From Board Shapeダイアログが開きます。
- ルーティング ツール パスを定義するオブジェクトに適したWidthを定義します。不明な点がある場合は、ファブリケーターに相談してください。
- 使用可能な Mechanical レイヤーを選択します。このレイヤーは、配線ツールパス定義専用に予約する必要があります。
- ボードに切り欠きがある場合は、Include Cutoutsオプションを有効にします。
- Route Tool Outlineオプションを有効にします。このオプションを有効にすると、線分/円弧オブジェクトは、そのエッジがボードシェイプのエッジとカットアウトのエッジに接するように配置されます。
- OKをクリックして、選択した Mechanicalレイヤーにルート ツール オブジェクトを作成します。
- 使用する Mechanical レイヤー、ルート ツール画層として設定する必要があります。これを行うには、View ConfigurationパネルのLayers & Colors タブにアクセスします。画層グリッド内で右クリックし、Add Mechanical Layerコマンドを選択します。開いたEdit Layerダイアログボックスで、レイヤータイプをRoute Tool Pathに設定します。この画層タイプは、機械的なルーティング情報を含む画層を示すために使用されます。ユーザー定義の名前は、レイヤータイプ がRoute Tool Pathに設定されている場合は許可されません。 これは、古いバージョンのソフトウェアでは、ルート情報(ルーティング情報とも呼ばれる)を含むレイヤーを識別するために、ルートツールパスレイヤーの名前が使用されるためです。このレイヤーの命名を修正すると、デザインが古いバージョンでも引き続き正しく機能するようになります。
以下の画像は、機械層に定義されたルートツールパスを示しています。 
最初の画像ではボードのカットアウト、2番目の画像ではルートツールパスが定義されています。
キープアウトとボード形状
ボード形状と同様に、ボードの端に配置および配線の境界を定義する必要があります。これは、Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shapeコマンド（2Dレイアウトモードで）を使用して、Line/Arc Primitives from Board ダイアログでレイヤーをKeep-Out Layerに設定することで、ボード形状自体から自動的に作成できます。
または、キープアウトレイヤーにオブジェクトを配置することで手動で行うこともできます。このレイヤーに配置されたオブジェクトは、コンポーネントと配線に対する通過禁止の境界を定義します。通常、コンポーネントや配線などのオブジェクトをボードの端から一定の距離に保ちたい場合があります。この距離は、適用可能な配線およびコンポーネント配置の設計ルールを設定することで制御できます。また、ネジ頭やその他の取り付け要件など、機械的オブジェクトのための他の配線およびコンポーネントキープアウトエリアを定義することもできます。
標準の線オブジェクトをキープアウト（紫）レイヤーに配置することで定義されたキープアウト境界。
- 除外領域の境界は、線分、円弧、塗り潰し、領域などの標準設計オブジェクトを除外領域レイヤーに配置することで定義できます。除外領域レイヤーに配置されたオブジェクトは、すべての信号層に禁止領域を作成します。
- また、任意の導体レイヤーにレイヤー固有の除外領域を定義することもできます：
- 必要なレイヤーのレイヤータブをクリックします。
- レイヤ固有の除外オブジェクトを配置して、除外領域の境界または領域を定義します(Place » Keepoutサブメニュー)。レイヤー固有の除外領域は、除外領域属性が有効になっている標準オブジェクトです。これらは、除外された色のエッジを持つレイヤーと同じ色で表示されます。レイヤー固有の除外オブジェクトは、ガーバーまたは ODB++ 出力ファイルには含まれないことに注意してください。