配線ルールの種類

概略

この記事では、Altium Designerで利用できる配線デザインルールの種類を実践的な観点から概説し、特に配線幅、配線ネックダウン、配線トポロジーの各ルールをPCBレイアウトでどのように定義し、適用するかを解説します。推奨幅、最小幅、最大幅、インピーダンスプロファイルの動作、許容されるネックダウン長、配線の目的に応じて割り当てられる各種ネットトポロジーなどの詳細を交えながら、これらのルールがインタラクティブ配線、自動配線、DRCにどのように影響するかを紹介します。配線ルールが基板全体の銅箔幅や接続パターンをどのように制御するのかをより明確に理解したい方は、ぜひ読み進めてください。各設定を理解し、自信を持って選択できるようになります。

- 配線幅、配線ネックダウン、配線トポロジーなど、Altium Designerの各配線ルールが対象とする内容を理解します。
- これらのルールがインタラクティブ配線、自動配線、オンラインまたはバッチDRCチェックにどのように影響するかを学びます。
- 配線幅、幅を狭めた配線区間、ネットの接続トポロジーを制御するための主な設定項目を確認します。
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Routing カテゴリのデザインルールについて、以下で説明します。

Routing カテゴリのデザインルール
Routing カテゴリのデザインルール

詳細については、PCBデザインルールの定義、適用範囲の設定および管理をご覧ください。

詳細については、インタラクティブ配線をご覧ください。

配線幅

この制約は、インタラクティブ配線および自動配線で銅箔(信号)層に配置するトラックの幅を定義します。また、オンラインDRCおよびバッチDRCで許容される幅も定義します。通常、基板には、すべてのネット(優先順位が最も低い配線幅ルール)、特定のネット、およびネットクラスを対象とする複数の配線幅ルールを設定します。 

制約

Constraint Manager – 配線幅ルールの制約です。いずれかの配線幅の列を選択すると、設定にアクセスできます。

PCB Rules and Constraints Editor – 配線幅ルールの制約です。画像の上に値を入力すると、すべてのレイヤーに適用されます。

 

詳細については、インタラクティブ配線中の幅の変更をご覧ください。

配線のネックダウン

この機能は、Advanced Settingsダイアログで PCB.Rules.RoutingNeckdown オプションが有効になっている場合に使用できます。

基板上でネットを配線する際に、場所によって異なる幅を使用することは珍しくありません。たとえば、BGAへの引き込みや引き出しでは、適用されるインピーダンスプロファイルで許容される推奨幅の配線よりも細い引き出し配線が必要になることがよくあります。この制約では、必要なインピーダンスを維持できるように、こうした幅の細い配線の許容合計長の上限を定義できます。

制約

Constraint Manager – 許容されるネックダウンの制約です。配線のネックダウンの列を選択すると、設定にアクセスできます。

PCB Rules and Constraints Editor – 許容されるネックダウンの制約です。値は、すべてのレイヤーに対して、または特定のレイヤーに対して定義できます。

 

配線中の自動ネックダウンの詳細をご覧ください。

配線トポロジー

この制約は、基板上でネットを配線するときに使用するトポロジーを指定します。ネットのトポロジーとは、ピン間接続の配置やパターンのことです。デフォルトでは、各ネットのピン間接続は、全体の接続長がShortestになるように配置されます。このトポロジーを適用すると、コンポーネントを移動するたびに再解析され、更新されます。

ネットに特定のトポロジーを適用する理由はさまざまです。信号の反射を最小限に抑える必要がある高速設計では、ネットをデイジーチェーントポロジーで構成します。グラウンドネットでは、すべてのトラックが共通の点に戻るように、スタートポロジーを適用できます。

制約

Constraint Manager – トポロジーに関する制約です。デフォルト値はShortestです。

PCB Rules and Constraints Editor – トポロジーに関する制約です。デフォルト値はShortestです。

 

ネットトポロジーの詳細をご覧ください。

配線優先度

この制約は、ルールの対象となるネットに配線優先度を割り当てます。自動配線ツールは、割り当てられた優先度の値を使用して設計内の各ネットの配線の重要度を評価し、どのネットを先に配線するかを決定します。

制約

Constraint Manager – 自動配線時の対象ネットの配線優先度を定義します。値が大きいほど、優先度が高くなります。この制約は、Constraint Managerで詳細ルールとして追加する必要があります。Advanced Rulesの見出しを右クリックして、新しい詳細ルールを追加します。

PCB Rules and Constraints Editor – 自動配線時の対象ネットの配線優先度を定義します。値が大きいほど、優先度が高くなります。

 

配線レイヤー

この制約は、配線に使用できるレイヤーを指定します。

制約

Constraint Manager – 必要な配線レイヤーを有効にします。

PCB Rules and Constraints Editor – 必要な配線レイヤーを有効にします。

 

レイヤーとレイヤースタックの詳細をご覧ください。

配線コーナー

この制約は、自動配線時に使用するコーナースタイルを指定します。 この制約は、後処理として45°配線を実行するサードパーティ製オートルーターでの使用を目的としています。45°配線をネイティブ処理として実行するSitus Autorouterでは、この制約は適用されません。

制約

Constraint Manager – 自動配線時に使用するコーナースタイルを選択します。 この制約は、Constraint Managerで高度なルールとして追加する必要があります。新しい高度なルールを追加するには、Advanced Rules見出しを右クリックします。

PCB Rules and Constraints Editor – 自動配線時に使用するコーナースタイルを選択します。

 

配線ビアスタイル

この制約は、配線時に使用できるビアのスタイルを指定します。ルールの制約としてビアの直径と穴径の最小値、最大値、推奨値を具体的に定義するか、基板設計で使用可能なテンプレートを使用できます。

Routing Via Style設計ルールは、ビアのX-Y方向のプロパティを定義します。Via Typeは、各ビアがZ方向にわたるレイヤーを定義します。これらは、Layer Stack ManagerのVia Typesタブで設定します。詳細は、ビアタイプの定義をご覧ください。

制約

Constraint Manager – インタラクティブ配線および自動配線時に使用する配線ビアのスタイルを定義します。Min/Max Preferredボタンをクリックして数値で定義するか、ビアテンプレートを選択して定義できます。

Constraint Manager – インタラクティブ配線および自動配線時に使用する配線ビアのスタイルを定義します。数値で定義するか、ビアテンプレートを選択して定義できます(Templatesボタンをクリック)。

PCB Rules and Constraints Editor – インタラクティブ配線および自動配線時に使用する配線ビアのスタイルを定義します。数値で定義するか(Min/Max Preferredを選択)、ビアテンプレートを選択して定義できます。

PCB Rules and Constraints Editor – インタラクティブ配線および自動配線時に使用する配線ビアのスタイルを定義します。数値で定義するか、図のようにビアテンプレートを選択して定義できます。

 

パッドとビアの操作について詳しくはこちら。

配線中のビアの変更について詳しくはこちら。

ファンアウト制御

この制約は、設計内で信号ネットや電源プレーンネットに接続する表面実装部品のパッドをファンアウトする際に使用するオプションを指定します。配線の観点では、ファンアウトはビアと接続用の配線を追加することで、実質的にSMTパッドをスルーホールパッドに変えます。これにより、トップレイヤーやボトムレイヤーだけでなく、すべての配線レイヤーで信号を扱えるようになるため、基板の配線を完了できる可能性が大幅に高まります。これは、配線スペースが非常に限られる高密度設計で特に必要となります。

制約

Constraint Manager – デバイスの実装技術に合わせてファンアウト制御を設定します。

PCB Rules and Constraints Editor – デバイスの実装技術に合わせてファンアウト制御を設定します。

 

ファンアウトと引き出し配線の詳細をご覧ください。

ワイヤボンディング

この制約では、隣接するボンディングワイヤ間の許容距離(Wire To Wire)、 Min Wire LengthとMax Wire Length、および Bond Finger Marginを定義します。最後の項目は、ボンディングワイヤと、その接続先であるボンドフィンガーパッドの端との間の距離(余白)です。 

Constraints

Constraint Manager – 対象コンポーネントのワイヤボンディング要件を設定します。 この制約は、Constraint Managerで詳細ルールとして追加する必要があります。Advanced Rules見出しを右クリックして、新しい詳細ルールを追加してください。

PCB Rules and Constraints Editor – 対象コンポーネントのワイヤボンディング要件を設定します。

 

 ワイヤボンディングの詳細をご覧ください。

差動ペア配線

この制約は、差動ペアを構成する各ネットの配線幅と、ペア内のネット間のクリアランス(またはギャップ)を定義します。差動ペアは通常、そのネットペアに必要な差動インピーダンスを実現するために、特定の配線幅とギャップの設定で配線されます。これらの設定は手動で定義できます。また、Layer Stack Managerで差動ペアのインピーダンスプロファイルが定義されている場合は、インピーダンスプロファイルを選択して、推奨の配線幅とギャップの設定を自動的に定義できます。

制約

Constraint Manager – 差動ペア配線のプロパティを定義するか、インピーダンスプロファイル(Layer Stack Managerで定義)を選択します。差動ペアのギャップ(0.12446mm)は、All Netsのクリアランス(0.2mm)より小さいことに注意してください。クリアランス違反を回避するため、All Differential Pairsのクリアランスは差動ペアのギャップ(0.12446mm)と同じ値に設定されています。

PCB Rules and Constraints Editor – 差動ペア配線のプロパティを定義するか、インピーダンスプロファイル(Layer Stack Managerで定義)を選択します。差動ペアの推奨ギャップは0.127mmです。

PCB Rules and Constraints Editor – この基板では、All Netのクリアランスは0.2mmで、差動ペアのギャップ(0.12446mm)より大きくなっています。このため、ペア内のネット間でクリアランス違反が発生します。

PCB Rules and Constraints Editor – ペア内のネット間でクリアランス違反が発生しないように、Same Differential Pair内のネットを対象とする2つ目のクリアランス制約を追加し、差動ペアのギャップと同じクリアランスを指定します。これは、ペアのギャップが一般的なネット間クリアランスより小さい場合にのみ必要です。

 

詳細については、差動ペア配線を参照してください。

詳細については、インピーダンス制御配線を参照してください。

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