製造データの準備

概略

Altium Designerで基板製造データを準備するには、適切な出力形式を選び、基板メーカーの要件に合わせてファイルを設定する必要があります。この記事では、利用可能な基板製造用出力(Gerber RS-274X、Gerber X2、ODB++、IPC-2581、NCドリル、基板スタックレポート、印刷ベースの出力、製造用テストポイントレポート)を紹介し、Gerber RS-274XとGerber X2の違いや、各出力形式の設定オプションについて詳しく説明します。基板製造用出力をより確実に準備するために、ぜひお読みください。

- 出力ジョブファイルを使用する方法と、PCBエディターから直接生成する方法で、基板製造用出力の生成手順を学びます。
- Gerber X2に追加された製造データと、Gerber RS-274Xとの後方互換性について理解します。
- Gerber RS-274X、Gerber X2、ODB++、IPC-2581、NCドリル、基板スタックレポート、製造用テストポイントレポートの各出力の設定オプションを確認します。
AIでさらに深掘り:

PCB設計の製造ファイルは、個別の生成と出力ジョブによる生成の両方で、次のような幅広い形式に対応しています。

  • Gerber RS-274XおよびGerber X2

  • ODB++

  • IPC-2581

  • NCドリル

  • 基板スタックレポート

  • 印刷ベースの出力: 複合ドリル図面、ドリル図面/ガイド、最終アートワーク印刷、電源プレーン印刷、ソルダー/ペーストマスク印刷。

  • 製造用テストポイントレポート

設計した基板の製造に必要な出力ファイルを提供する前に、基板製造業者に相談し、要件を確認することをお勧めします。

製造出力は、アクティブな出力ジョブファイルの Fabrication Outputs 領域にある [Add New Fabrication Output] コントロールのメニュー、またはメインメニューの Edit » Add Fabrication Outputs サブメニューから、そのファイルに追加できます。

出力ジョブファイルを使用すると、設計の出力準備を効率化し、信頼性の高いプロジェクトリリースプロセスを通じて出力を生成できますが、アクティブなPCB設計の製造出力は、PCBエディターの File » Fabrication Outputs サブメニューのコマンドを使用して直接生成することもできます。
NCドリル、Gerber、Gerber X2、ODB++の出力では、座ぐり穴の種類ごとに個別のファイルを生成するのではなく、上面のすべての座ぐり穴と下面のすべての座ぐり穴について、それぞれファイルが生成されます。

Gerber製造データの生成

Gerber RS274X形式(拡張GerberまたはGerberXとも呼ばれます)の各ファイルは、部品オーバーレイ、上面信号層、下面信号層、ソルダーマスク層など、実際の基板の1つのレイヤーに対応します。このファイル形式には、アパーチャ定義、描画コマンドとフラッシュコマンドのXY座標位置、およびPCB製造に必要なその他の情報が含まれます。

Gerber X2は、Gerber RS-274X規格を直接継承して大幅に進化させたもので、PCBの製造と実装に必要な多岐にわたる追加データを含みます。Gerber X2形式には、RS-274X規格と比べて、レイヤースタックの定義やパッドとビアの属性などの重要な情報が含まれています。Gerber X2形式の大きな利点は、従来のGerber RS-274X規格との後方互換性です。複数のファイルで構成される規格であるため、新しい規格に移行していない製造業者や実装業者でも、必要に応じて従来のGerberファイルの要素を抽出できます。これは、製造ファイル形式の大幅な変更を避けたい場合や、設備やソフトウェアの柔軟性が低い製造業者にとって、大きな利点となります。

基板設計データを製造業者や実装業者に転送する際にGerber X2形式を採用する主な利点は、ファイルセットに豊富な製造データが含まれることと、従来の規格との後方互換性により低リスクで移行できることです。CADからCAMに至る一連の工程の両端で完全に対応すれば、データの誤解釈、ファイルエラー、データ解釈のばらつきに伴うリスクを大幅に排除できます。つまり、Gerber X2とIPC-2581は、基板設計から製造へのデータ転送を担う新世代の形式です。

参考リンク:

基板に穴がある場合は、単位、分解能、フィルム上の位置を同じ設定にして、NCドリルファイルも生成する必要があります。

プロジェクトのPCBファイルをアクティブなドキュメントにした状態で、メインメニューからFile » Fabrication Outputs » Gerber Files またはFile » Fabrication Outputs » Gerber X2 Filesを選択すると、Gerberファイルセットを生成できます。対応するGerber Setup またはGerber X2 Setup ダイアログが開き、エクスポート時に適用するプロットレイヤーと全般的な設定を定義できます。これらのダイアログに用意されているオプションとコントロールの詳細については、以下の折りたたみセクションをご覧ください。

このページでは、詳細設定ダイアログでUI.Unification.GerberDialogオプションが有効になっている場合に使用できるGerber SetupダイアログとGerber X2 Setupダイアログを使った、Gerberファイルの準備について説明します。

UI.Unification.GerberDialogオプションが無効になっている場合、Gerberファイルの生成には、従来のGerber設定ダイアログとGerber X2設定ダイアログが使用されます。

Gerber SetupおよびGerber X2 Setup ダイアログ
Gerber SetupおよびGerber X2 Setup ダイアログ

出力は、Project OptionsダイアログのオプションタブにあるOutput Pathフィールドで定義された場所に生成されます。生成されるファイル名には、PCBドキュメントの名前が含まれます。

生成されたファイルはプロジェクトに追加され、ProjectsパネルのGenerated\CAMtastic! DocumentsフォルダーとGenerated\Text Documentsフォルダーの下に表示されます。

GerberファイルとODB++ファイルをCAMエディターにインポートする際、インポートするファイルにレイヤーの色情報がない場合は、レイヤーの種類に応じて色が割り当てられるようになりました(上面信号層は赤、下面信号層は青など)。

生成されたGerber出力は複合CAMドキュメントとしても開かれます。このドキュメントは編集や現在のプロジェクトへの保存が可能で、CAMtasticパネルから管理できます。

生成されたCAM出力をAltium Designerで自動的に開くには、Project Optionsダイアログ(Project » Project Options)のオプションタブにあるOpen outputs after compileオプションを有効にします。

ODB++製造データの生成

ODB++は、プリント基板の設計および製造で使用される、CADからCAMへのデータ交換フォーマットです。このフォーマットは、PCB設計ソフトウェアと、PCB製造業者が使用するValor CAD-CAMソフトウェアとの間で、より豊富な情報を含むデータ交換を実現するオープンデータベースとして、Valor Computerized Systems, Ltd.によって当初開発されました。

ODB++ Setup ダイアログでは、ODB++ファイルの出力オプションを詳細に設定できます。このダイアログには、次のいずれかの方法でアクセスします。

  • OutputJob設定ファイル(*.OutJob)でODB出力ジェネレーターを使用します。設定した出力ジェネレーターを実行すると、出力が生成されます。
  • アクティブなPCBドキュメントで、File » Fabrication Outputs » ODB++ Filesをクリックします。ダイアログでOKをクリックすると、直ちに出力が生成されます。
PCBから直接出力を生成する際にODB++ Setupダイアログで定義する設定は、OutputJob設定ファイルで同じ出力タイプに対して定義する設定とは別個のものです。前者の設定はプロジェクトファイルに保存され、後者の設定はOutputJob設定ファイルに保存されます。

埋め込み基板アレイからの生成

埋め込み基板アレイを含むPCB設計からODB++出力を生成する場合、次の事項が適用されます。

  • 設計は自動的に解析され、レイヤースタックの違反がチェックされます。
  • 反転した埋め込み基板では、レイヤースタックも反転して表示されます。
  • 異なる中間信号層と内部プレーンも、同じ中間層パネルに表示できます。
  • 中間信号層と内部プレーンは、互いに反転させることができます。

PCB設計からODB++出力を生成すると、プロットが有効になっているすべてのレイヤー上のすべてのオブジェクトがエクスポートされます。基板外形内にある設計オブジェクトのみをエクスポートする場合は、この境界の外側にオブジェクトを含む追加レイヤーすべてで、プロットを無効にしてください。

生成されたODB++ファイルの保存場所

生成されたファイルの出力先は、出力の生成方法によって異なります。

  • OutputJobファイルから生成する場合 - 生成されたファイルは、プロジェクトフォルダー内のフォルダーに保存されます。命名規則とフォルダー構造は、ODB++出力の対象となるOutput Containerで定義されます。
  • PCBから直接生成する場合 - 出力先は、Project Options - Optionsダイアログで指定します。デフォルトでは、プロジェクトファイルを含むフォルダー内の、 Project Outputs for <ProjectName>という名前のサブフォルダーに設定されています。出力先は必要に応じて変更できます。Optionsタブで出力タイプごとに個別のフォルダーを使用するオプションが有効になっている場合、ODB++ファイルは、さらにその下にある ODB++ Output という名前のサブフォルダーに書き込まれます。

生成されたODB++出力を自動的に開く

ODB++出力の生成時に、出力を新しいCAMドキュメントで自動的に開くように指定できます。設定方法は、出力の生成方法によって異なります。

  • OutputJobファイルから生成する場合 - Output Job Optionsダイアログ(OutputJobエディターからTools » Output Job Options)で、ODB++ Output自動読み込みオプションを有効にします。
  • PCBから直接生成する場合 - Project Optionsダイアログ(Project » Project Options)のOptionsタブで、Open outputs after compileオプションが有効になっていることを確認します。

IPC-2581製造データの生成

既存のODB++形式に関連するIPC-2581は、2004年にInstitute for Printed Circuits IPC-2581 Consortiumによって開発されたオープンソースの規格です。その後改良が重ねられ、最新のリビジョンAおよびB(IPC-2581A/B)がリリースされています。

この規格は、一般にガーバー、ドリル、BOM、テキストファイルなどの組み合わせで構成される従来の製造出力データに代わるものとして、徐々に広く受け入れられるようになっています。従来、製造ファイルを複雑に組み合わせる必要があったのは、従来の RS-274xガーバー形式に、レイヤースタック、ドリル情報、ネットリストデータ(電気的接続)、BOM情報の定義がないという、本質的な制約があるためです。

IPC-2581規格の正式名称は「Generic Requirements for Printed Board Assembly Products Manufacturing Description Data and Transfer Methodology」です。レイヤースタックアップの詳細から、パッド、配線、部品の完全な情報、部品表(BOM)まで、豊富な基板製造データを組み込んだXMLベースの単一ファイル形式を提供します。

1つのIPC-2581 XMLファイルには、以下の情報を含めることができます。

  • PCBレイヤーのエッチング用の銅箔イメージ情報。
  • 基板のレイヤースタック情報(リジッド部およびフレキシブル部を含む)。
  • ベアボードテストおよびインサーキットテスト用のネットリスト。
  • 購買および実装(ピックアンドプレース)用の部品表。
  • 製造および実装に関する注記とパラメーター。

基板設計データを基板製造業者や実装業者に渡す際にIPC-2581形式を採用する主な利点は、受け渡しの両側で完全に理解できる、明確に定義された詳細な単一ファイル形式にあります。CAD-CAM間のデータ交換の仕組みを確立することで、データの誤解釈、ファイルのエラー、ガーバーの解釈のばらつきに伴うリスクをほぼ排除できます。つまり、IPC-2581とGerber X2は、いずれも基板設計から製造へのデータ受け渡しにおける新世代の形式です。

関連リンク:

Altium Designerで IPC-2581機能を利用するには、IPC2581 ソフトウェア拡張機能をインストールする必要があります。 この拡張機能は、デフォルトでAltium Designerとともにインストールされます。 手動でインストールまたは削除することもできます。

拡張機能の管理について詳しくは、 Extending Your Installation ページ(Altium Designer Develop、Altium Designer Agile、Altium Designer)を参照してください。

プロジェクトのPCBファイルをアクティブドキュメントとして開いた状態で、メインメニューからFile » Fabrication Outputs » IPC-2581を選択すると、IPC-2581ファイルを生成できます。最初にIPC-2581 Configurationダイアログが開き、使用するIPC-2581規格のリビジョン(AまたはB)、およびエクスポート処理で適用する測定単位と浮動小数点数の精度を指定できます。

IPC-2581 Configurationダイアログでエクスポート設定を定義します。
IPC-2581 Configurationダイアログでエクスポート設定を定義します。

精度の設定によって、生成されるIPC-2581準拠ファイル内のデータの位置および寸法の精度が決まります。 以下の画像に例を示します。

精度を2(左)および6(右)に設定したIPC-2581ファイルの同じ部分。
精度を2(左)および6(右)に設定したIPC-2581ファイルの同じ部分。

XMLベースのIPC-2581ファイルは、Project OptionsダイアログのOptionsタブのOutput Pathフィールド で定義された場所にエクスポートされます。ファイル名には<PCBDocumentName>.cvgの形式が使用されます。

生成されたファイルはプロジェクトに追加され、 ProjectsパネルのGenerated\Text Documentsフォルダー内に表示されます。

NCドリル製造データの生成

ドリルファイルは、基板製造工程でPCBに貫通穴を開けるために使用されます。NCドリルファイルの出力オプションは、 NC Drill Setupダイアログで設定します。

NC Drill Setup ダイアログ
NC Drill Setup ダイアログ

NC Drill Setupダイアログ には、以下のいずれかの方法でアクセスします。

  • OutputJob設定ファイル(*.OutJob)でNC Drill出力ジェネレーターを使用します。設定した出力ジェネレーターを実行すると、出力が生成されます。
  • アクティブなPCBドキュメントで、File » Fabrication Outputs » NC Drill Filesをクリックします。ダイアログでOKをクリックすると、出力が直ちに生成されます。
PCBから直接出力を生成する際にNC Drill Setupダイアログで定義する設定は、OutputJob設定ファイルで同じ出力タイプに対して定義する設定とは別のものです。前者の設定はプロジェクトファイルに保存され、後者の設定はOutputJob設定ファイルに保存されます。

NC Drillファイルは、ガーバーファイルと同じフォーマットで作成してください。フォーマットが異なると、穴の位置がパッドやビアの位置と一致しない可能性があります。たとえば、ガーバーファイルで4:3フォーマットを使用するように設定している場合、対応するNC Drillファイルでも同じフォーマットを使用する必要があります。フィルム上の座標位置に絶対原点または相対原点を使用してガーバーファイルを生成した場合は、NC Drillファイルも同じ原点を基準に生成することを推奨します。

生成されるNC Drillファイル

Filename Description
FileName.DRL バイナリ形式のドリルファイル。ブラインドビアやベリッドビアを含む多層PCBでは、レイヤーペアごとに固有のファイル拡張子を持つ個別のドリルファイルが作成されます。
FileName.DRR ドリルレポート。工具の割り当て、穴径、穴数、工具の移動距離の詳細が記載されます。
FileName.TXT ASCII形式のドリルファイル。ブラインドビアやベリッドビアを含む多層PCBでは、レイヤーペアごとに固有のファイル拡張子を持つ個別のドリルファイルが作成されます。
FileName-Plated.TXT ASCII形式のドリルファイル。PCB設計のめっき穴専用です。穴の種類(長穴、角穴、丸穴)ごとに個別のファイルが作成されます。
FileName-NonPlated.TXT ASCII形式のドリルファイル。PCB設計の非めっき穴専用です。穴の種類(長穴、角穴、丸穴)ごとに個別のファイルが作成されます。
FileName-BoardEdgeRout.TXT ASCII形式のルーター加工ファイル。基板の切り抜きを含む基板外形専用です。
FileName.LDP ASCII形式のドリルペアレポート。CAMエディターでブラインドビアとベリッドビアを検出するために使用されます。

生成された出力はプロジェクトに追加され、ProjectsパネルのGeneratedフォルダー内にある、適切な名前のサブフォルダーに表示されます。出力タイプごとに個別のフォルダーを使用した場合は、対応する個別のGeneratedフォルダーがProjectsパネルに追加されます(例:Generated (NC Drill Output))。

生成されるNC Drillファイルの保存先

生成されるファイルの出力パスは、出力の生成方法によって異なります。

  • OutputJobファイルから生成する場合 – 生成されたファイルは、プロジェクトフォルダー内のフォルダーに保存されます。名前とフォルダー構成は、NC Drill File出力の出力先であるOutput Containerで定義します。
  • PCBから直接生成する場合 – 出力パスは、Project Options – Optionsダイアログで指定します。デフォルトの出力パスは、プロジェクトファイルが格納されているフォルダー内の、Project Outputs for <ProjectName>という名前のサブフォルダーに設定されています。出力パスは必要に応じて変更できます。Optionsタブで出力タイプごとに個別のフォルダーを使用するオプションを有効にしている場合、NC Drillファイルは、さらにその下のNC Drill Outputという名前のサブフォルダーに書き込まれます。

生成されたNC Drill出力を自動的に開く

NC Drill出力の生成時に、出力を新しいCAMドキュメントで自動的に開くように指定できます。設定方法は、出力の生成方法によって異なります。

  • OutputJobファイルから生成する場合 – Output Job Optionsダイアログ(OutputJob EditorからTools » Output Job Options)で、NC Drill Output自動読み込みオプションを有効にします。
  • PCBから直接出力する場合 – Project OptionsダイアログのOptionsタブで、Open outputs after compileオプションが有効になっていることを確認してください(Project » Project Options)。

基板スタックレポートの生成

Altium Designerでは、Excel形式(<PCBDocumentName>.xls)の Board Stack Report を生成できます。このレポートには、定義されたレイヤースタックと、スタックアップで使用されているレイヤー(レイヤー名、材料、厚さ、比誘電率)がまとめられます。各スタックの高さも記載されます。基板スタックレポートの出力オプションはLayer Stack Report Setupダイアログで設定でき、レポートに使用する単位と表示する列を指定できます。

Layer Stack Report Setupダイアログ
Layer Stack Report Setupダイアログ

上記のLayer Stack Report Setupダイアログは、Advanced SettingsダイアログでPCB.ModernBoardStackGeneratorオプションが有効になっている場合に使用できます。このオプションが無効の場合は、レポートの単位のみを指定できる Layer Stack Report Setup ダイアログが表示されます()。

印刷ベースの製造データの生成

以下の出力は、ページとその上のレイヤーの設定があらかじめ定義された、印刷ベースの出力です。

  • Composite Drill Guide - ソースPCBドキュメントに対して、あらかじめ定義された合成ドリル図面を生成します。
  • Drill Drawings - ソースPCBドキュメントに対して、あらかじめ定義された一連のドリル図面とガイドを生成します。
  • Final - ソースPCBドキュメントに対して、あらかじめ定義された最終アートワークの完全な印刷セットを生成します。
  • Mask Set - ソースPCBドキュメントに対して、あらかじめ定義されたソルダーマスク/ペーストマスク図面を生成します。
  • Power-Plane Set - ソースPCBドキュメントに対して、あらかじめ定義された電源プレーン図面を生成します。

Printダイアログを開いて、出力設定を確認、調整してください。

詳細については、PCB印刷の設定ページを参照してください。

製造用テストポイントレポートの生成

製造用テストポイントレポートジェネレーターは、製造用テストポイントとして使用するように設定されたすべてのパッドとビアのレポートを、txt、csv、IPC-D-356A形式のいずれか、または複数の形式で生成します。

PCB設計でのテストポイントの割り当てについては、基板上のテストポイントの割り当てページを参照してください。

テストポイントレポートは、埋め込み基板アレイに対応しています。複数の埋め込み基板アレイを含むPCBドキュメントからエクスポートすると、複数のIPC-D-356Aネットリストファイルが生成されます。

製造用テストポイントレポートの出力オプションは、Fabrication Testpoint Setupダイアログで設定します。

Fabrication Testpoint Setupダイアログ
Fabrication Testpoint Setupダイアログ

製造用テストポイントレポートでは、パッドとビアのFabrication テストポイント設定のみが使用され、実装用テストポイントレポートでは、Assembly テストポイント設定のみが使用されます。実装製造レポートの設定に使用するAssembly Testpoint Setupダイアログには、Fabrication Report Setupダイアログと同じオプションが用意されています。

生成される製造レポートファイル

生成されるすべてのテストポイントファイルは、最初に種類(FabricationまたはAssembly)、次にファイル名の順で命名されます。例:Fabrication Testpoint Report for BoardFileName。Report Formatsのどの項目が有効になっているかに応じて、次のファイル拡張子が使用されます:.txt、.CSV、.IPC(これはASCIIファイルです)。

生成される製造レポートファイルの保存場所

生成ファイルの出力先パスは、出力の生成方法によって異なります。

  • OutputJobファイルから出力する場合 - 生成ファイルは、プロジェクトフォルダー内のフォルダーに保存されます。名前とフォルダー構造は、テストポイント出力の出力先となるOutput Containerで定義されます。
  • PCBから直接出力する場合 - 出力先パスは、Project Options - Optionsダイアログで指定します。デフォルトでは、プロジェクトファイルが格納されているフォルダーの下にある、Project Outputs for ProjectNameという名前のサブフォルダーに設定されています。出力先パスは必要に応じて変更できます。Optionsタブで出力タイプごとに個別のフォルダーを使用するオプションが有効になっている場合、テストポイントファイルは、さらにその下のTestpoint Outputという名前のサブフォルダーに書き込まれます。

生成された製造レポート出力を自動的に開く

テストポイント出力を生成する際に、出力を新しいCAMドキュメントで自動的に開くように指定できます。設定方法は、出力の生成方法によって異なります。

  • OutputJobファイルから出力する場合 - Output Job Optionsダイアログ(OutputJob EditorからTools » Output Job Options)で、IPC-D-356A Output自動読み込みオプションを有効にします。
  • PCBから直接出力する場合 - Project OptionsダイアログのOptionsタブで、Open outputs after compileオプションが有効になっていることを確認してください(Project » Project Options)。

Output Jobファイルを使用した製造ファイルの出力

プロジェクトのOutput Job設定ファイルに製造ファイル出力を含めるには、Fabrication Outputsセクションの下にある[Add New Fabrication Output]をクリックし、メニューから出力タイプを選択して、対応するサブメニューから目的のデータソースを選択します。


Output JobファイルのFabrication Outputsの一部として製造出力を設定します。 ここでは、Gerber X2ファイルの例を示しています。

OutJobを手動で実行するか、プロジェクトのリリースプロセスの一環として実行すると、該当する出力コンテナに定義された設定に従って製造出力が生成されます。

設定済みのOutJobの一部として製造出力を準備します。
設定済みのOutJobの一部として製造出力を準備します。

PCBから直接製造出力を生成する際に関連ダイアログで定義する設定は、OutputJob設定ファイルで同じ出力タイプに対して定義する設定とは別のものです。前者の設定はプロジェクトファイルに保存され、後者の設定はOutputJob設定ファイルに保存されます。
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