アドバンス・プレースメント・ツール

概略

この記事では、Altium Designerに搭載された高度な部品配置ツールを紹介し、PCBレイアウト時に部品をより正確かつ効率的に移動・整列する方法を解説します。スナップ動作、配置モード、スマート整列、グリッドの活用、部品をすばやく検索して再配置する方法、インタラクティブな配置コマンド、ファイルに基づく配置更新、部品の入れ替え、そして移動によって配置が改善されるかどうかを判断するための配置ガイドを取り上げます。複雑な基板で部品配置をより細かく制御し、レイアウトをすばやく調整したい方は、ぜひ読み進めてください。利用可能なオプションを理解し、配置作業の効率を高めるのに役立ちます。

- 中心へのスナップ、スマート部品スナップ、配置モード、整列用ホットキーが、部品の移動や位置決めにどのように影響するかを学びます。
- 高密度または複雑なPCB設計で、内蔵の配置ツールを使って部品を検索、移動、並べ替え、整列、入れ替え、再配置する方法を確認します。
- グリッド、ピックアンドプレースファイル、最適配置ベクトルを活用して配置を行い、より的確な位置決めの判断につなげる方法を理解します。
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コンポーネントの位置決めと配置オプション

コンポーネントをクリックしたまま移動するとき、Snap to Center オプションが有効になっていると、コンポーネントは基準点で保持されます。基準点は、PCBフットプリントエディターで作成されたコンポーネントの座標0,0です。

Smart Component Snap オプションを使用すると、この中心へのスナップ動作を変更し、代わりに最も近いコンポーネントのパッドにスナップできます。そのためには、コンポーネントの基準点よりも目的のパッドに近い位置をクリックしたままにします。これは、特定のパッドを特定のグリッド点に合わせる必要がある場合に非常に便利です。ただし、小型の表面実装コンポーネントを扱う場合は、基準点で「つかむ」ことが難しくなるため、かえって不便になることがあります。

常にコンポーネントを基準点で保持するには、Snap To Center を有効にします。Smart Component Snap は、特定のパッドを基準に位置合わせする場合に便利です。
常にコンポーネントを基準点で保持するには、Snap To Center を有効にします。Smart Component Snap は、特定のパッドを基準に位置合わせする場合に便利です。

配置モード

配置中に R キーを押すと、コンポーネントの配置モードを順に切り替えることができます。

  • Ignore Obstacles – 通常の配置動作です。これらの処理では、3Dボディがある場合はそれを使用し、ない場合は銅箔およびシルクのプリミティブを使用して、オブジェクトのクリアランスを判定します。

  • Push Obstacles – 配置するコンポーネントが他のコンポーネントを押しのけ、コンポーネント間のクリアランスを確保します。ユニオン内のコンポーネントも押しのけることができ、ユニオン内での位置が変わる場合がありますが、ユニオンが解除されることはありません。ロックされたコンポーネントは押しのけられません。このモードでは、コンポーネントはその 選択バウンディングボックス によって識別されます。

  • Avoid Obstacles – 配置中、配置するコンポーネントは、他のコンポーネントとのクリアランス違反が発生しない位置に制限されます。このモードでは、コンポーネントはその 選択バウンディングボックス によって識別されます。

現在の配置モードは、設計スペース下部のステータスバーとヘッドアップディスプレイに表示されます。

R ホットキーを使用して配置モードを順に切り替えます。コンポーネント C7 はロックされており、Push Obstaclesモードでは移動できないことに注意してください。

他のオブジェクト(トラック、パッド、テキストなど)も同時に選択されている複合選択では、Push/Avoid Obstaclesは使用できません。

スマートコンポーネント位置合わせ

スマートコンポーネント配置機能を使用すると、ドラッグ中にコンポーネントを動的に位置合わせできます。コンポーネントが隣接するコンポーネント、またはそのパッドと揃うと、緑色のガイド線が表示されます。

配置中にホットキーを使用すると、次の位置合わせオプションを利用できます。

  • コンポーネントの配置中に Ctrl キーを押したままにすると、近くのコンポーネントの境界を基準とする位置合わせガイド線が表示されます。

  • コンポーネントの配置中に Shift キーを押したままにすると、近くのコンポーネントのパッドを基準とする位置合わせガイド線が表示されます。

コンポーネント配置グリッド

コンポーネントを配置または移動するとき、その直下にある直交グリッドまたは極座標グリッドがコンポーネント配置用に定義されていれば、そのグリッドにスナップします。グリッドの使用方法(目的または用途)は、Properties パネルの Grid Manager 領域にある該当グリッドのエントリに関連付けられた  Comp および Non Comp  オプションで定義します。

詳細については、グリッドとガイドの操作 ページを参照してください。

配置するコンポーネントの検索

基板上で配置するコンポーネントを目視で見つけられる場合は、クリックしたまま移動します。一方、高密度の設計では、特定のコンポーネントを目視で探すのに非常に時間がかかることがあります。その場合は、Choose Component ダイアログを使用して、設計スペース内の特定のコンポーネントを移動できます。カーソルをそのコンポーネントの位置にジャンプさせることも、コンポーネントを現在のカーソル位置に移動することもできます。このダイアログを開くには、メインメニューから Edit » Move » Component コマンドを選択し、設計スペース内のコンポーネントがない場所をクリックします。

インタラクティブ配置コマンド

PCB設計の配置を編集するための半自動ツールが多数用意されています。標準の オブジェクト位置合わせコマンド に加え、Tools » Component Placement メニューのコマンドを使用して、次の操作を実行できます。

Arrange Within Room

このコマンドは、ルームに割り当てられているコンポーネントを、そのルーム内に配置します。

ルーム内にコンポーネントを配置する際、ルームが関連付けられているコンポーネント群よりも小さい場合、コンポーネントはルーム内、またはできるだけルームに近い位置に配置されます。その後、必要に応じてルームのサイズを変更できます。ワークスペースで直接手動で変更するか、適切なルームラッピングコマンドを使用してください。
Arrange Within Rectangle

このコマンドを使用すると、選択したコンポーネントを指定した長方形の領域内に配置できます。

長方形の領域内にコンポーネントを配置する際、指定した長方形がコンポーネント群よりも小さい場合は、すべてのコンポーネントが収まるように長方形のサイズが変更されます。
Arrange Outside Board このコマンドは、選択したコンポーネントをキープアウト境界(通常は基板外形)の外側に配置します。

選択したコンポーネントの再配置

Tools » Component Placement » Reposition Selected Components コマンドは、選択した複数のコンポーネントを、選択した順序で順次再配置するために使用します。

このコマンドは、クロスセレクトモードと組み合わせて使用できます。クロスセレクトモード(Tools » Cross Select Mode)を有効にし、回路図で複数のコンポーネントを選択してからPCBエディターに切り替え、このコマンドを実行すると、回路図で選択した順序で各コンポーネントを再配置できます。

ピックアンドプレースファイルを使用したコンポーネントの配置

メインメニューの Tools » Component Placement » Place From File コマンドを使用すると、ピックアンドプレースファイルに指定された位置に基づいて、設計内のコンポーネントを配置できます。この機能は、重要な配置情報がピックアンドプレースファイルの形式で提供されている場合に特に便利です。また、Altium Designerであらかじめ生成したピックアンドプレースファイルを使用して、お気に入りの配置や推奨の配置をすばやく適用する方法としても役立ちます。

コマンドを実行すると、 Load File Name ダイアログが開きます。このダイアログで、設計に対応するピックアンドプレースファイルを参照して開きます。ピックアンドプレースファイルに記載されている設計内の既存コンポーネントは、現在の位置がファイルに記載された位置と異なる場合、その位置が更新されます(ファイル内の位置が使用されます)。

  • 移動させたくないコンポーネントは、 Locked オプションを設定してロックできます。これは、コンポーネントを選択した状態で Propertiesパネルから実行できます。

  • 移動を行うには、コンポーネントがすでに設計スペース内に存在し、ピックアンドプレースファイルに記載されたデジグネーターと一致している必要があります。

  • ピックアンドプレースファイルには、次のデータ列が含まれている必要があります:Center-X (Mid-X)、Center-Y (Mid-Y)、コメント、デジグネーター、レイヤー、回転角度(画像を表示)。

  • ヤード・ポンド法とメートル法の単位に対応しています(使用する単位はピックアンドプレースファイルに記載されています)。

  • 位置変更の基準には Center-X (Mid-X) および Center-Y (Mid-Y) の座標が使用され、その他の座標は無視されます。

コンポーネントの入れ替え

2つのコンポーネントを選択して、その位置を簡単に入れ替えることができます。入れ替えたいコンポーネントを選択した後、右クリックしてComponent Actions » Swap Componentsを選択するか、メインメニューから Tools » Component Placement » Swap Components コマンドを選択します。

右クリックメニューを使用してコンポーネントを簡単に入れ替えられます。

コマンド実行時にコンポーネントが選択されていない場合、または3つ以上選択されている場合は、入れ替える最初のコンポーネント、次に2つ目のコンポーネントを指定するよう求められます。コンポーネントの位置が入れ替わった後、続けて別のペアを入れ替えることができます。右クリックするか Esc を押すと、入れ替えモードを終了します。

ロックされているコンポーネントは入れ替えできません。

コンポーネント配置ガイド

この機能は、詳細設定ダイアログでPCB.ComponentDrag.ShowAverageHelperオプションが有効になっている場合に使用できます。

設計スペース内でコンポーネントを移動すると、コンポーネント内の点から基板上の位置へと伸びる、緑色または赤色の太い線が表示されます。この線は最適配置ベクトル(Optimal Placement Vector)と呼ばれ、新しい位置が以前の位置よりも良いか(緑色)、悪いか(赤色)を示します。

このベクトルには、配置先として提案される位置と、色という2つの異なる特性があります。

ベクトルの両端の位置を決定するために、この機能では、接続線の端点の位置によって定義される多角形の重心を使用します。対象となる重心は2つあります。1つは、移動中のコンポーネントにつながる接続線の端点によって定義される重心(コンポーネント重心)です。もう1つは、それらの接続線の反対側の端点によって定義される重心(ターゲット位置の重心)です。

最適配置ベクトルは、この2つの重心の間に描画され、コンポーネント側の端点はドットで強調表示されます。これは相対的な指標であるため、最初にクリックしてコンポーネントの移動を開始したときは、ベクトルは常に緑色で表示されます。コンポーネントを移動すると、移動中のコンポーネントに適用されるネットトポロジーを維持するよう接続線が自動的に再最適化され、接続先があるパッドから別のパッドに変わることがあるため、2つの重心は継続的に再計算されます。このネットの再最適化により、コンポーネントの移動中にOPVのターゲット側の端点が急に移動することがあります。重心同士が離れてOPVが長くなると、赤色に変わる場合があります。重心同士が近づいてOPVが短くなると、緑色に変わる場合があります。

色の決定に使用される条件は、ベクトルの長さだけではありません。OPVの色は、移動中のコンポーネントにつながる接続線の総延長にも影響されます。コンポーネントの移動によって接続線の総延長が長くなると、OPVは赤色になります。一方、コンポーネントの移動によって接続線の総延長が短くなると、緑色になります。

ベクトルが長くなっていても、接続線の総延長が短くなっているため、緑色のままです。コンポーネントを回転させると接続線が長くなるため、OPVは赤色になります。
ベクトルが長くなっていても、接続線の総延長が短くなっているため、緑色のままです。コンポーネントを回転させると接続線が長くなるため、OPVは赤色になります。

OPVは相対的なガイドであることに注意してください。コンポーネントを配置するたびに、その新しい位置が、次回そのコンポーネントを移動するときの計算の起点になります。

Componentsパネルからの配置

通常、コンポーネントは設計の変更をPCBにインポートして配置しますが(設計の同期)、ComponentsパネルからPCBエディターに直接配置することもできます。手順は次のとおりです。

  1.  Componentsパネルを開きます(View » Panels » Componentsまたは Place » Component)。

  2. 必要なコンポーネントを検索し、リストで選択してから、次のいずれかを行います。

    • 右クリックし、コンテキストメニューから Place <ComponentName>を選択します。または、

    • 選択したコンポーネントをダブルクリックします。コンポーネントが設計スペース内にカーソルに追従する状態で表示されます。目的の位置に移動し、クリックして配置します。または、

    • Components パネルでコンポーネント名をクリックしたまま、目的の位置までドラッグし、クリックして配置します。これは「単発」の配置方法であり、選択したコンポーネントのインスタンスを1つだけ配置できます。他の方法では、複数のインスタンスを配置できます。

配置前に Tab を押すと、コンポーネントのプロパティを編集できます。

PCBコンポーネントのフットプリント(および回路図コンポーネント)は、接続されたWorkspaceまたは利用可能なライブラリからのみ配置できます。「available libraries'」 には、現在作業中のプロジェクトに含まれるライブラリ、またはAltium Designerに現在インストールされているライブラリが含まれます。ライブラリのインストールと削除は、Preferencesダイアログのデータ管理 - ファイルベースのライブラリページ、または利用可能なファイルベースのライブラリダイアログで行えます(Componentsパネルの ボタンをクリックし、ドロップダウンからFile-based Libraries Preferencesを選択します)。

ジャンパーコンポーネントのサポート

ジャンパーはワイヤーリンクとも呼ばれ、配線をジャンパーコンポーネントで置き換えることができます。これは、片面基板の設計を成功させるうえで不可欠となることがよくあります。Altium Designerでは、Jumperという特殊なコンポーネントタイプによってジャンパーコンポーネントの使用をサポートしています。

ジャンパーのフットプリントをPCBに直接配置するところから始めることもできますが、回路図から始めるワークフローをお勧めします。詳細については、ジャンパーコンポーネントの操作ページを参照してください。

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