Altium DesignerでPCBルーティングの準備をする

配線の準備はできていますか？

PCB設計は配置が90%、配線が10%という言葉があります。各々の割合については議論の余地がありますが、良いコンポーネントの配置が良いボード設計の最も重要な要素であることは一般に受け入れられています。配線を行う際には配置を調整する必要があるかもしれないことを念頭に置いてください。例えば、最初に密集したエリアでテストオートルートを実行して、配線可能かどうかを確認することがあります。オートルーターがネットの80%以上を完了できる場合、その数のレイヤーでインタラクティブに配線できるはずです。

設計に高速ネットが含まれる場合、コンポーネントの配置はさらに重要になります。今度は、クロックなどのノイズの多いネットと、データラインなどの静かなネットとの分離を考慮する必要があります。また、ボード上での電力の分配 - 電力分配ネットワークと呼ばれる - を考慮し、高速信号のための重要なリターンパスが流れる場所を計画する必要があります。このプロセスの一環として、バイパスキャパシタとデカップリングキャパシタの配置が重要です。コンポーネントの入出力の配線については、メーカーはしばしばデバイスのデータシートにレイアウトガイドラインを含めています - 利用可能な場合はこれに従ってください。

配線の優先順位付け

どこから始めればいいのか、と聞かれますか？オートルーターは通常、接続を一つずつ配線しますが、人間は多くの接続の影響を同時に考慮することができます。オートルーターが何らかの希望を持つためには、配線のための接続の順序付けをうまく行う必要があります。接続の長さ、接続の密度、配線レイヤーへの方向の割り当て、接続方向と配線方向の整列などの要因を使用します。そして、良いものであれば、配線を行う際に常に順序を見直します。人間もこれらの要因を考慮しますが、この16のルートがその2つのコンポーネントの間を通過するか、これらのノイズの多いネットをこれらの敏感なネットとは別のペアのレイヤーで配線すべきかなど、より高度なスキルも使用します。

まず、電力ネットを配線またはファンアウトします。電力ネットの後には、オシレーター、差動ペア、高速インターフェース、静かなネットなどの重要な信号を考慮します。

ボード上のネットを見つける

配線されていないボードは、ボード全体に交差する接続ラインの塊として見えることがあり、圧倒されるかもしれません。配線の良いアプローチは、重要なコンポーネントと重要なネットを簡単に特定できる回路図から作業することです。回路図のコンポーネントとネットから直接クロスセレクトおよびクロスプローブを行い、PCB上の同等のアイテムをハイライト表示できます。詳細については、回路図とボードの間で作業するページを参照してください。

接続ラインの表示を制御することもできます。興味のないネットをマスキングまたは非表示にすることで、重要な接続ラインの色を設定することも、配線プロセスを管理するのに役立ちます。詳細については、接続ラインの表示の管理セクションのPCB上の接続性の理解ページを参照してください。

ネットカラーオーバーライド - 配線されたネット上のネットカラーの表示

配線されたネットのネットカラーを使用することもできます。ネットオーバーライドカラー機能を有効にすることで、独自のオーバーライドカラースキームを使用してPCBドキュメント上のネットのハイライト表示をさらに制御できます。レイヤーカラーを使用してネットオブジェクトを単に着色するのではなく、特定の代替色を使用するように割り当てることができます。これには、事前に設定されたカラーオーバーライドパターンの範囲が追加され、PCBの視覚化アーセナルに強力なツールを提供します。

パネルは選択なしでマスクに設定され、パネルで選択された2つのネットがワークスペースに表示され、他のオブジェクトはマスクされます。ネットYOUTはオーバーライドカラー機能が有効になっており、そのネットのオブジェクトがチェッカーボードとして表示されます。

ネットカラーオーバーライド機能を使用するには：

1. 必要な色をネットに適用します - PCBパネル（ネットモード）でネットをダブルクリックしてネット編集ダイアログを開き、必要に応じて接続色を設定できます。または、PCBパネルでネット（または選択されたネット）を右クリックし、このページの接続ラインカラーの変更セクションで以前に説明したようにChange Net Colorコマンドを使用します。

2. ネットに対してカラーオーバーライドを有効にします - カラーオーバーライドは、PCBパネルでその名前の隣にあるチェックボックスを使用して各ネットに対して有効にされます。以下の画像でネットYOUTに示されているように、Right-click » Display Override » Selected On/Offコマンドを使用して、複数の選択されたネットのチェックボックスを切り替えることができます。

3. カラーオーバーライドオプションを設定します - ネットカラーは、PreferencesダイアログのPCB Editor - Board Insight Color Overridesページに設定されたカラーオーバーライド設定に従ってレイヤーカラーを上書きします。

4. ネットカラーオーバーライド機能を有効にします - F5を押して、ネットカラーオーバーライド機能をオン/オフに切り替えるか、Net Color OverrideタブのView Configurationsパネル内のボタンを使用します。このコマンドの使用は、カラーオーバーライドに関してネットの有効状態を切り替えるのではなく、設計スペースのグローバルな視覚的切り替えです。

カラーオーバーライド機能を使用して、配線されたネットを目立たせます。

ネットカラーオーバーライドチェックボックスが有効になっている各ネットが設計スペースに表示される方法は、現在のカラーオーバーライド設定によって異なります。

• ズームインすると、オーバーライドカラーチェックボックスが有効になっている任意のネットは、選択されたベースパターンで表示されます。上の例の画像では、レイヤーカラーとネットカラーのチェッカーボードミックスです。
• ズームアウトすると、上の画像のズームアウト動作では、オーバーライド（ネット）カラーが支配的になるように表示されます。

高速設計でネットのクラスを簡単に識別するためにネットカラーオーバーライド機能が使用される優れた例です。
(FEDEVEL Open Source提供の画像、www.fedevel.com)

設計ルールは定義されていますか？

主要記事： PCB設計ルールの定義、範囲設定、および管理、PCB設計ルールのタイプ

配線を開始する前に、適用可能な配線設計ルールを設定する必要があります。Design » Rulesをメニューから選択して、PCBルールと制約エディタダイアログを表示します。ダイアログの左側にあるツリーには、10のルールカテゴリー（電気的、シグナルインテグリティまで）が表示されます。各カテゴリーには、例えば、定義できる配線ルールの異なるタイプが8つあります。

ルールタイプを選択すると、現在定義されているそのタイプのすべてのルールが表示されます。下の画像は、ボードに定義された3つの配線幅ルールを示しています。ルールの優先順位に注意してください。これはルールが適用される優先順位を定義し、1が最も高いです。ルールエンジンは、オブジェクトがルール準拠であるかどうかをチェックするときに、最も高い適用可能なルールを検索します。

このボードには3つの配線幅ルールが定義されています。

ダイアログの左側にあるツリーで個々のルール名をクリックすると、そのルールの設定が表示されます。すべての設計ルールには2つの異なる部分があります。制約 - 私の要件は何ですか？と、スコープ - このルールを何に適用したいですか？配線幅の設計ルールを例にとって、これを詳しく見てみましょう。

ルールの制約

メイン記事： 設計の制約 - 設計ルール

ルールの制約は、このルールの対象とするオブジェクトに適用したい設定や制限を指定します。

幅のルールの場合、制約は配線を構成するトラックセグメントの最小、推奨、最大幅を定義します。最小/推奨/最大の設定は、制御インピーダンス配線に重要な機能である、ボードの各層に対しても定義できます。最小と最大の設定の間で配線幅を変更できる便利な機能があります。インタラクティブ配線の記事で詳しく読むことができます。

ルールの制約は、このルールの要件を定義します。このルールは、このルールの対象とするネットの配線幅が、
0.1mmから3mmの間でなければならないことを指定しています。

ルールのスコープ

メイン記事： 設計ルールのスコープ

Altium Designerには、どんなに複雑な設計要件でも正確に指定できる強力で柔軟なルール定義システムがあります。オブジェクトの属性として配線要件を定義するのではなく、設計ルールは別々に定義され、その後、ルールのスコープを通じて適用されるオブジェクトをターゲットにします - 'このルールをこれらのオブジェクトに適用したい'というように。

ルールのスコープは、このルールがターゲットにするオブジェクトを定義するクエリを入力することで指定されます。

ルールのスコーピングシステムは、PCBエディターを支えるフィルタリングエンジンを使用して、それが適用されるオブジェクトをターゲットにします。最終的に各ルールのスコープはクエリになりますが、多くのルールスコープでは、ドロップダウンリストからオプションを選択することで定義できます。例えば、上の画像ではクエリがGNDネットをターゲットにしています - これは実際にはInNet('GND')の形式のクエリになります。ドロップダウンに適切なオプションがない場合は、Custom Queryオプションを選択し、Query Builderを使用してクエリの作成プロセスを進めるか、Query Helperを必要に応じて使用して直接書きます。 

このようにして、各ルールを正確にスコープする能力と、各ルールの優先順位を割り当てる能力を組み合わせることで、PCB設計要件を完全に制御できます。

幅のルール

ルール参照： 幅

最も基本的な配線ルールは、ネットがどの幅で配線されるかを決定する配線幅のルールです。最小限、設計には1つの幅のルールがあり、ボード上のすべてのネットを対象とします。

ボードに対して最小の配線幅を最小幅に設定し、必要な最大のルート幅を最大に設定する1つの幅のルールのみを持つことは、良い設計習慣ではありません。より良いアプローチは、最大数のネットを対象とする1つのルールを持ち、スコープをAllに設定することです。その後、GNDネットやPowerNetsネットクラス（そのようなクラスが作成されている場合）など、個々のネットやネットのクラスを対象とする追加のルールを追加します。これらのルールにはより高い優先順位を設定し、これらのネットのいずれかを配線し始めると、すべてのネットルールよりも高い優先順位のルールが上書きされ、正しい配線幅が得られるようにします。配線を開始する前に、適切な幅のルールを定義する必要があります。

クリアランス制約

ルール参照： クリアランス制約

幅のルールのパートナーは、配線しているネットがボード上の他のオブジェクトにどれだけ近づいてもよいかを定義するクリアランス制約です。再び、複数のクリアランス制約を定義できます。これにより、高電圧ネットや差動ペアネットを他の配線から離しておく、ポリゴンプアを配線から特定の距離に保つなどが可能になります。配線を開始する前に、適切なクリアランス制約を定義する必要があります。

PCB設計ルールタイプを参照して、設計ルールについてもっと学びましょう。

配線レイヤーの設定

メイン記事： レイヤースタックの定義

配線レイヤー、または信号レイヤーとも呼ばれるものは、以下に示すように、Layer Stack Manager（Design » Layer Stack Manager）で設定されます。右クリックまたはメインメニューコマンドを使用して、レイヤーを追加し、レイヤースタック内の位置を設定します。

電気レイヤーはLayer Stack Managerダイアログで追加されます。

 Layer Stack Managerページをチェックして、製造レイヤーの設定についてもっと学びましょう。

すべてのレイヤーの表示と、機械レイヤーの追加は、以下に示すように、View Configurationsパネル（ショートカットL）で制御されます。

すべてのレイヤーの表示は、View Configurationsパネルで制御されます。

View Configurationsパネルをチェックして、レイヤーの表示設定や機械レイヤーの取り扱いページを学び、機械レイヤーの使用についてもっと知りましょう。