デザイン違反の尋問と解決

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Altium Essentials: PCB Design Rule Checks

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概略

この記事では、Altium DesignerでのPCBデザインルールチェックをより効率的に進める方法を紹介します。違反を段階的に減らして確認するための実践的な方法、デザインスペースでの違反の表示方法、そしてPCB Rules and Violationsパネルなどの組み込みツールを使って問題をすばやく特定、調査、解決する方法を解説します。また、ハイライト、ズーム、マスク、ディミング、違反の適用除外の仕組みについても説明します。これにより、長いDRCレポートから対応が必要なオブジェクトを迷わず、確実に見つけられるようになります。DRCの結果を活用し、問題の少ない基板設計に向けて明確かつ効率的に作業を進める方法をご覧ください。

- 違反の確認を無理なく着実に進めるために、DRCに段階的に取り組む方法。
- Altium Designerでの違反の表示方法と、ハイライトやパネルのツールを使って該当するオブジェクトを正確に見つける方法。
- PCB Rules and Violationsパネルとデザインスペースを使って、報告された違反を調査、管理、解消、または適用除外にする方法。
AIでさらに深掘り:

注意を払いながら設計を進め、その過程で段階的にデザインルールチェックを行い、配線がすべて完了した基板に対して最後のバッチDRCを実行することで、設計はリリースに一歩近づきます。 

PCB設計の初心者にとって、DRCレポートは圧倒されるように感じられるかもしれません。このプロセスを無理なく進める秘訣は、方針を立てることです。1つの方法は、Design Rule Checkerダイアログで上限を設定し、報告される違反の数を制限することです。別の方法は、DRCダイアログでルールをグループごとに有効にして、DRCを何段階かに分けて実行することです。3つ目は、PCB Rules and Violationsパネルから選択したルールを個別に実行する方法です。経験を積むにつれて、さまざまなデザインルールを検証するための、自分に合った方法が見つかるでしょう。

DRCシステムには、デザインルールに違反しているオブジェクトを示す、2種類のマーク方法があります。オブジェクトに違反オーバーレイを重ねる方法と、オブジェクトの隣に違反詳細マーカーを配置する方法です。 

たとえば、画像の1)は、適用されるRouting Via Styleデザインルールで許容されている0.9mmを超える直径のビアを示す違反詳細マーカーです。2)も詳細マーカーで、ビアからパッドへ引かれた線が二重スラッシュで区切られており、Un-Routed Netの位置を示しています。3)は、Clearance違反(クリアランスが0.2mm未満)を示すクリアランス詳細マーカーと、この違反に関係するプリミティブを示す違反オーバーレイ(緑色の点)の両方です。4)は同じ表示を縮小したものです。低いズーム倍率でも、違反オーバーレイによって違反しているプリミティブの位置を非常に効果的に特定できることがわかります。

  • Tools » Reset Error Markersコマンドを実行すると、設計スペースからDRCエラーマーカーを削除できます。ただし、これはエラーマーカーを削除するだけであり、元のデザインルール違反については、引き続き分析して解決する必要があります。

  • 特定のDRC違反を適用除外にすることで、問題ないと判断された違反を実質的に抑制できます。たとえば、コンポーネントのシルクスクリーンが基板の端に重なっている場合などです。 適用除外にした違反も引き続き報告され、確認できます。詳細については、DRC違反を選択的に適用除外にするのページを参照してください。

確認中の違反をハイライト表示する機能

設計上の違反を効果的に解決するには、まずその位置を特定できなければなりません。 PCBエディターでは、Messagesパネル、PCB Rules and Violationsパネル、DRCレポートなど、デザイン違反を参照して詳細を調べるさまざまな方法が用意されています。Altium Web Viewerでプロジェクトを表示している場合は、Altium Designerの外部からでも確認できます。

PCBエディターには、これらの方法で違反を確認する際に、違反を表示してハイライトする機能もあります。 PCBエディターの基盤には、柔軟なズーム機能やハイライト機能と連携する強力なクエリエンジンがあります。クエリエンジンは、大量の設計データをすばやくフィルタリングし、対象のオブジェクトだけを正確に抽出できます。抽出されたオブジェクトは、選択、ズーム、マスク、またはディムを使用して、設計スペース内でハイライト表示できます。 

違反の項目をクリックすると、PCBエディターは違反しているオブジェクトを対象としてフィルタリングを適用します。メイン設計ウィンドウの表示は、パネル上部のハイライトオプション(Mask/Dim/Normal、Select、Zoom)の設定に応じて更新されます。ズームが有効になっている場合、違反が画面の中央に表示されます。詳細については、マスクとディム、およびクエリエンジンとフィルタリングシステムを参照してください。

PCB Rules And Violationsパネルを使用してルール違反の詳細を調べます。項目をクリックすると、パネル上部の設定に従ってハイライト表示されます。
PCB Rules And Violationsパネルを使用してルール違反の詳細を調べます。項目をクリックすると、パネル上部の設定に従ってハイライト表示されます。

  • マスクまたはディムを使用すると、違反しているプリミティブは通常の表示のまま維持され、設計スペース内のその他すべてのオブジェクトが薄く表示されます。

  • 違反そのもの、より具体的には違反を示す専用のグラフィックは、ルール違反に関係するレイヤー(違反しているプリミティブが存在するレイヤー)にのみ描画されます。特定の違反をクリックすると、その違反に関連するレイヤーが設計スペース内のアクティブレイヤーになります(そのレイヤーの表示が有効になっている場合)。

PCBルールと違反パネル

PCB Rules And Violationsパネルは、デザインルールを管理し、基板の設計スペース内で違反を調べるために専用に設計されています。このパネルでは、ルールの参照と編集、デザインルールチェックの実行、エディターの設計スペース内での個々の違反の表示を一元的に行えます。

PCB Rules And Violationsパネル
PCB Rules And Violationsパネル

PCBルールと違反パネル

パネルへのアクセス

PCB Rules And Violations パネルを表示するには、次のいずれかを行います。

  • PCBエディターがアクティブな状態で、Altium Designerの右下にあるPanelsボタンをクリックし、PCB Rules And Violations項目を選択します。または、

  • メニューからView » Panels » PCB Rules And Violationsコマンドを選択します。

ハイライト表示のコントロール

パネル上部にあるこれらのコントロールを使用して、下のパネルセクション内の項目をクリックしたときの動作を設定します。

  • Apply – クリックすると、パネル内でクリックした項目に、選択したハイライトオプションが適用されます。

  • Clear – クリックすると、パネル内でクリックした項目のハイライトオプションが解除されます。

  • Magnify – クリックすると、ハイライト表示されたオブジェクトのズームを制御するポップアップ()が開きます。スライダーバーを使用してズーム倍率を設定します。

  • Mask and Dim settings – ドロップダウンを使用して、パネル内の項目をクリックしたときにオブジェクトをどのように表示するかを決めるハイライトモードを選択します。 選択肢は次のとおりです。 Normal、 Mask、およびDim. DimとMaskは表示フィルターモードです。対象のオブジェクト以外をすべて薄く表示し、選択したオブジェクトだけを通常の濃さで表示します。Dimモードではフィルターが適用されますが、デザインスペース内のすべてのオブジェクトを編集できます(薄く表示されたオブジェクトも元の色を維持します)。Maskモードでは、デザインスペース内のほかのすべてのオブジェクトがフィルター処理され(薄く表示されるオブジェクトはモノクロで表示されます)、フィルター処理されていないオブジェクトのみを編集できます。マスクとディムのレベルはView Configurationパネル()で設定します。詳しくは、マスクとディムの設定を参照してください。

  • Select – 有効にすると、パネルでクリックした項目が選択されます。

  • Zoom – 有効にすると、パネルでクリックした項目にズームします。ズームレベルは、Magnifyボタンをクリックして設定します。

  • Clear Existing – 有効にすると、デザインスペースに適用されている既存のハイライトがすべて解除されます。

Rule Classes section

パネルのこのセクションには、すべてのルールクラス(1つ以上のデザインルールが定義されているルールの種類)が一覧表示されます。このセクションでは、次の操作ができます。

  • リストの項目を1回クリックすると、この基板で定義されている、その種類のすべてのルールが表示されます()。すぐ下のRulesセクションには、現在定義されている、その種類のすべてのルールが一覧表示されます。違反があるルールは、Violationsセクションに表示されます。 

  • その種類のルールのみを対象にデザインルールチェックを実行するには、ルールの種類を右クリックし、コンテキストメニューからRun DRC Rule Classを選択します()。メニューには、Clear Violations for Rule Classためのコマンドもあります。

Rules section

パネルのこのセクションには、現在選択されているルールクラスに対して定義された個々のデザインルールが一覧表示されます。

  • Rulesリストの項目を1回クリックすると、パネル上部で設定されたハイライトオプションに従って、そのルールの対象となるデザインスペース内のすべてのオブジェクトがハイライトされます()。

  • ルールをダブルクリックすると、Edit PCB Ruleダイアログ()が開き、そのルールの一致条件と制約を確認・編集できます。このダイアログは、基本的にPCB Rules and Constraints Editorを特定のルール向けにしたものです。

  • 特定のルールについてデザインルールチェックを実行するには、右クリックし、コンテキストメニューからRun DRC Ruleを選択します()。メニューには、Clear Violations for Ruleためのコマンドもあります。

  • 各ルールについて、Name、Priority、 Scope、Attributes、およびEnabledの状態が表示されます。 ルール属性のセクションにカーソルを合わせると、そのルールの属性の詳細を示すツールチップが表示されます()。

デザインに1つ以上のユーザー定義のルールセットが含まれる場合、このセクションにはRule Set列が追加され、リスト内の各ルールが属するルールセットが示されます。

Violations section

パネルのこのセクションには、前回のデザインルールチェックで報告された各ルール違反の詳細が表示されます。

  • 各違反の概要が表示されます。違反にカーソルを合わせると、より詳しい情報を示すツールチップが表示されます()。

  • リストの項目を1回クリックすると、パネル上部で設定されたハイライトオプションに従って、違反のあるオブジェクトがハイライトされます。

  • リストの項目をダブルクリックすると、違反のあるオブジェクトがハイライトされ、Violation Detailsダイアログが開きます。このダイアログには、違反の原因となっているプリミティブの詳細が表示されます。詳しくは、Violations Detailsダイアログを参照してください。

  • 違反は、View ConfigurationパネルのLayers and ColorsタブにあるSystem Colors領域で選択した色で表示されます()。

  • 項目を右クリックするとコンテキストメニューが表示され、Waive Selected Violationsことができます。 

Waived Violations

パネルのこのセクションには、前回のデザインルールチェックで報告された、適用除外となっている各ルール違反の詳細が表示されます。

  • 適用除外となっている各違反の概要が表示されます。違反にカーソルを合わせると、より詳しい情報を示すツールチップが表示されます。

  • リストの項目を1回クリックすると、パネル上部で設定されたハイライトオプションに従って、この適用除外となっている違反に関連するオブジェクトがハイライトされます。

  • リストの項目をダブルクリックすると、この適用除外となっている違反に関連するオブジェクトがハイライトされ、Violation Detailsダイアログが開きます。このダイアログには、適用除外となっている違反の原因となるプリミティブの詳細に加え、違反を適用除外とした理由の詳細を入力するフィールドがあります()。詳しくは、Violations Detailsダイアログを参照してください。

  • 適用除外となっている違反は、View ConfigurationパネルのLayers and ColorsタブにあるSystem Colors領域で選択した色で表示されます()。

  • 項目を右クリックするとコンテキストメニューが表示され、Unwaive Selected Violationsことができます。 

デザインスペースでの違反の操作

PCBデザインスペースで違反を直接調べることもできます。問題のあるオブジェクトにカーソルを合わせて右クリックし、Violations サブメニューからコマンドを選択します。以下の最初の2枚のスライドに示すとおりです。または、Board Insightパネルを使用します(スライド3)。

デザインスペースで違反のあるオブジェクトを右クリックすると、どのルールに違反しているかを正確に確認できます。特定のルールを選択してViolations Detailsダイアログを開くか(図を参照)、または

Show All Violationsを選択して、上図のように、上部にすべての違反のリストが表示されたViolation Detailsダイアログを開きます。

あるいは、違反にカーソルを合わせてShift+Vを押すと、Board Insightパネルが表示されます。このパネルで各違反を調べ、違反の詳細(プロパティ)を表示できます。

 

デザインスペースでの違反の確認

違反のあるオブジェクトを調べる 違反のあるオブジェクトを右クリックすると、コンテキストメニューにViolationsサブメニューが表示されます。このサブメニューには、違反のある各ルールの項目と、Show All Violationsオプションが含まれます。
違反の詳細 Violationsサブメニューで項目を選択すると、Violations Detailsダイアログが開きます。ダイアログの上部付近には、違反のあるルールの詳細が表示されます。淡い青色のルール名はリンクになっており、クリックするとPCB Rules and Constraint Editorが開き、ルールの設定を確認・編集できます。ダイアログの次のセクションには、違反のあるプリミティブの詳細が表示され、その下には、この違反を適用除外にする(無視することを選択する)ためのオプションがあります。詳しくは、Violations Detailsダイアログを参照してください。違反の適用除外についても参照してください。
すべての違反を表示 Violationsサブメニューの最後の項目を選択すると、Show All Violationsできます。このコマンドでもViolations Detailsダイアログが開きますが、この場合は、右クリックしたときにカーソルの下にあったすべての違反のリストが表示されます(上の2枚目のスライドを参照)。このリストから、各違反の詳細を確認できます。 Violations Detailsダイアログの詳細をご覧ください。
表示の動作 Violationsサブメニューから項目を選択すると、Violation Detailsダイアログが開くとともに、ダイアログに詳細が表示されているオブジェクトが拡大表示されます。この ズームレベルは固定です。
ダイアログのその他のオプション デフォルトでは、違反箇所にジャンプして拡大表示します。Show All Violationsコマンドでダイアログを開き、リスト内の各違反に順番にジャンプしたい場合は、Jumpボタンを使用できます。Highlightボタンをクリックすると、違反に関係しないすべてのオブジェクトが一時的に淡色表示になります。効果を確認しやすいように、ダイアログを画面の端に移動してください。
Board Insight panel 別の方法として、Board Insightパネルで違反を確認することもできます。違反しているオブジェクトにカーソルを合わせてShift+Vを押すと、パネルが表示されます。このパネルでは、各違反へのジャンプや選択ができ、Violation Detailsダイアログでプロパティを確認できます。デザインスペース内の任意の場所をクリックすると、パネルが閉じます。ショートカットキーのShift+Vを押したときにカーソルの下に違反がない場合、パネルは表示されません。
From the Messages panel バッチDRCで違反が検出されると、Messagesパネルが自動的に開きます。パネル内の違反をダブルクリックすると、その違反の原因となっているオブジェクトにズームします()。違反しているオブジェクトは拡大されて中央に表示されますが、それ以外のハイライト表示(マスク、淡色表示)は適用されません。ズームレベルは、PreferencesダイアログのSystem – Navigationページ()、またはPCB Rules and Violationsパネル上部のMagnifyボタン()をクリックして設定します。
From a DRC report

Design Rule CheckerダイアログでCreate Report Fileオプションが有効になっている場合、バッチDRCの実行時に検出された違反は、生成されるDesign Rule Verification Reportに一覧表示されます。違反しているオブジェクトのハイパーリンクをクリックすると、デザインスペース内のそのオブジェクトに直接クロスプローブできます()。 違反しているオブジェクトは拡大されて中央に表示されますが、それ以外のハイライト表示(マスク、淡色表示)は適用されません。ズームレベルは、PreferencesダイアログのSystem – Navigationページ()で設定します。 レポートの形式と開き方のオプションは、PreferencesダイアログのPCB Editor - Reportsページ()で設定します。DRCレポートの詳細をご覧ください。

違反の解釈

画面全体に違反マーカーが散在していると、対処が難しく感じられるかもしれません。たとえば、部品配置と配線が完了するまで製造ルールのチェックを見送るなど、段階的に進めることで対処しやすくなります。

DRCシステムは、2次元と3次元の両方で部品クリアランスチェックをサポートしています。

 クリアランスチェックには3Dモデルの正確な形状が使用されるため、モデル同士が互いの空きスペースに収まる配置にも対応できます。

部品を2Dで正確にモデル化するには、Courtyardレイヤーに閉じた形状を定義します。Courtyard形状がない場合、ソフトウェアはすべてのプリミティブを囲む最小の長方形を使用します。

左と中央の部品にはCourtyardレイヤーの外形があります。右の部品にはないため、ソフトウェアはプリミティブを囲む最小の長方形を使用します。

 

違反を解釈するためのヒント

段階的にチェックする

設計工程の現在の段階に関係するルールだけを有効にしてチェックすることをお勧めします。部品を配置している場合はPlacementルールを有効にしてそれ以外をすべて無効にし、配線している場合はRoutingルールのみを有効にする、といった方法です。

次の場所で右クリックのコンテキストメニューを使用します: Design Rule Checkerダイアログでルールチェックのオン/オフを切り替えます。便利な点として、コンテキストメニューのコマンドは現在表示されているルールにのみ適用されるため、左側でルールの種類を選択すると、その種類のルールをまとめてすばやくオン/オフできます()。

詳細マーカーの活用 違反詳細マーカーの利点は、違反の種類に加え、可能な場合は違反の詳細も確認できることです。
コンポーネントの干渉について

コンポーネントの干渉が検出される理由を理解するには、DRCシステムがコンポーネントをどのように認識しているかを知ることが重要です。

  • 基本的に、DRCシステムは各コンポーネントを、すべての銅箔レイヤーとメカニカルレイヤー上に存在する全オブジェクトを囲む最小の長方形として認識します。デジグネーターとコメントの文字列は無視されますが、それ以外の文字列は無視されません。上記のスライド2および3の右側のコンポーネントは、この方法で認識されています。 

  • 2DでのDRCでコンポーネントをより正確にモデル化するには、Courtyardレイヤーにコンポーネントのクリアランス外形を定義します。これには、トラックと円弧を使用して閉じた形状を作成します(リージョンなど、その他のオブジェクトタイプはサポートされていません)。ソフトウェアは閉じた形状の中心線をたどり、DRC用のコンポーネント外形を定義します。上記のスライド2および3では、左側と中央のコンポーネントでこの方法を示しています。このCourtyardレイヤーの形状は、3Dモデルが存在しない場合、またはCheck clearance by component boundaryオプションがオンの場合に使用されます。

  • 3Dモデルが存在し、Check clearance by component boundaryオプションがオフの場合は、3Dモデルの正確な形状が使用されます。3Dモデルがある場合、コンポーネントのクリアランスチェックは3次元すべてでサポートされます。

詳細については、Component Clearanceデザインルールを参照してください。

DRC違反の選択的な免除

このソフトウェアでは、任意のDRC違反を選択して免除できます。これにより、設計上の状況に対応するための特別な(場合によっては複雑な)デザインルールを作成することなく、問題ではないと判断した違反を実質的に「抑制」できます。免除された違反の詳細は、該当するルールの種類を選択すると、PCB Rules and Violationパネルに表示されます。

免除された違反に保存する情報は、Waived Violation InfoダイアログまたはViolation Detailsダイアログで入力します。免除された違反に保存する情報は、Waived Violation InfoダイアログまたはViolation Detailsダイアログで入力します。

デザインルールチェックでは、常にすべての違反が検出されます。ソフトウェアは免除対象として選択された違反を記録し、デザインルールチェックの実行後に免除ステータスを再適用します。また、免除された違反はMessagesパネルのエラーメッセージから削除されますが、設計スペース上では引き続き視覚的に示されます。

DRC違反の免除

DRC違反を免除する

DRC違反は、次の方法で免除できます。

  • Messagesパネルで対象の違反を選択して右クリックし、コンテキストメニューからWaive Violationコマンドを選択します()。

  • PCB Rules and ViolationsパネルのViolations領域で対象の違反を選択して右クリックし、コンテキストメニューからWaive Selected Violationsコマンドを選択します()。

  • Violations DetailsダイアログでWaive this violationオプションを有効にします()。このダイアログは、PCB Rules and Violationsパネルで違反をダブルクリックするか、前述のように設計スペースで違反を直接調べると表示されます。

保存される情報

免除された各違反について、ソフトウェアは次の3つの情報を記録します。

  • Created At – 違反が免除された日時。Wave this violationオプションを有効にすると、このフィールドに自動入力されます。

  • Author – 管理対象コンテンツサーバーにサインインしている場合、このフィールドには現在サインインしているユーザーの姓名が自動入力され、編集はできません。管理対象コンテンツサーバーにサインインしていない場合、このフィールドには、このソフトウェアのシートで現在使用されているサインインアカウントの姓名が入力されます。この場合、フィールドは編集できます。

  • Reason – このフィールドには、違反を免除する理由を任意で入力できます。

  • これらの編集内容は、免除対象として選択したすべての違反に適用されることに注意してください。

  • デザインルールチェックはプリミティブオブジェクトに対して実行されます。つまり、コネクタを基板の端からはみ出すように配置するといった1つの設計上の判断によって、複数のオブジェクトで違反が発生することがあります。たとえば、コネクタのコンポーネントオーバーレイが基板の端からはみ出している場合、複数のオーバーレイトラックでエラーが発生する可能性があります。この設計上の状況に対応するには、それらすべてのトラックの違反を免除する必要があります。最も効率的な方法は、PCB Rules and Violationsパネルでそれらをすべて選択し、1回の操作でまとめて免除することです。

免除された違反の操作
  • 設計内に免除された違反がある場合、PCB Rules and Violationsパネルの下部に一覧表示されます()。 

  • 免除された違反の項目をクリックすると、設計スペース内の該当する違反に移動します(パネル上部のZoomオプションが有効な場合)。ダブルクリックすると、違反に移動すると同時に(Zoomオプションが有効な場合)、その違反が表示されたViolation Detailsダイアログが開きます。

違反の免除を取り消す

違反の免除ステータスは、次の方法でいつでも取り消すことができます。

  • PCB Rules And ViolationsパネルのWaived Violations領域で違反の項目を右クリックし、コンテキストメニューからUnwaive Selected Violationsコマンドを選択します。

  • 免除された違反のViolation Detailsダイアログを開き、Waive this violationオプションを無効にします。

免除を取り消した違反は、PCB Rules And ViolationsパネルのWaived Violations領域から削除され、Violations領域に表示されます。

免除された違反の記録

Design Rule CheckerダイアログでCreate Report Fileオプションを有効にすると、免除された違反がレポート内の別のセクションに記載されます()。詳細については、DRCレポートの設定を参照してください。

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