マルチボード設計

多くの製品は、相互に接続された複数のプリント基板で構成されています。これらの基板を筐体内に組み込み、互いに正しく接続されていることを確認する工程は、製品開発プロセスの中でも難易度の高い段階です。各コネクタのネットは正しく割り当てられているか？ コネクタの向きは正しいか？ プラグインボード同士は正しく組み合わさるか？ 接続されたすべての基板は筐体内に収まるか？ 製品開発サイクルのこの遅い段階でのミスは、再設計コストだけでなく市場投入の遅れという点でも高くつきます。

これを管理するには、システムレベル設計をサポートする設計環境が必要です。理想的には、機能的／論理的なシステムを定義できるだけでなく、さまざまな基板を組み合わせて、論理的にも物理的にも正しく接続されているかを検証できる設計空間であることが望まれます。

Altium Designer は、マルチボード設計機能を提供することで、電子製品開発プロセスにシステムレベル設計をもたらします。

マルチボード設計プロジェクトの構成

高度な電子製品設計は一般的に、複数の PCB 設計が相互接続されて、完全な機能システムを構成するようになっています。メインボードとフロントパネル LCD モジュールから成る設計から、プラグインカードを備えた複雑なアクティブバックプレーンシステムまで、いずれも複数のボード設計からなるシステムとして実装されます。

これには、複数の「子」PCB 設計を、ピンおよびネット接続の整合性を維持しながら電気的かつ物理的に接続できる高レベルの設計システムが必要です。統合されたシステムレベル設計は、論理（回路図）と物理（PCB）の両方のシステム設計側面を備えた専用の Multi-board Design 環境という形で Altium Designer によってサポートされています。

システムレベルのマルチボード設計は、専用のマルチボードプロジェクトタイプ (*.PrjMbd) と、その構成要素である回路図ベースの論理設計ドキュメント (*.MbsDoc) および物理 PCB ベースのドキュメント (*.MbaDoc) によって Altium Designer 上にホストされます。これらのドキュメントタイプは、既存の PCB プロジェクト設計をマルチボード設計環境に取り込み、そこでシステム全体として相互接続、編集、検証できるようにします。

新しいマルチボード設計プロジェクトは、PCB プロジェクトやハーネス設計プロジェクトと同様の方法で作成できます。メインメニューから File » New » Project コマンドを選択して Create Project ダイアログを開きます。<Empty> エントリ、または Multiboard リスト内の利用可能なプロジェクトテンプレートを選択します。

マルチボード設計プロジェクトでは、次のドキュメントがサポートされます。

• Multi-board Schematic (*.MbsDoc) – 子 PCB プロジェクトを表すグラフィカルブロック（モジュール）を配置し、それらを相互に接続して論理システム設計を作成します。

• Multi-board Assembly (*.MbaDoc) – このドキュメントは、マルチボード回路図ドキュメント内の論理システム設計に対応する物理ドキュメントであり、マルチボードプロジェクトからインポートされた PCB データで構成されます。マルチボード回路図内のモジュールで参照される PCB はマルチボードアセンブリドキュメントに読み込まれ、そこで各ボード（必要に応じて筐体も含めて）の位置決めを行うことができます。

• ActiveBOM (*.BomDoc) – 子 PCB プロジェクトで使用されるコンポーネントの BOM リストを含みます。

  System-level Bill of Materials

  プロジェクトの生産データという概念において重要なのは、設計で必要とされる部品とその関連データを有効な形で記録した Bill Of Materials (BOM) です。Altium Designer は高度な ActiveBOM 機能を提供しており、製造部品およびサプライヤー情報、コンポーネント仕様、ライフサイクルステータス、在庫状況などのリアルタイム情報を提供します。これらはすべてプロジェクトの ActiveBOM ドキュメントを通じて収集・管理されます。マルチボード設計では、マルチボードプロジェクト内に ActiveBOM ドキュメントを作成し、個々のサブプロジェクトの BOM から手作業でデータを集約することなく、マルチボードプロジェクト全体の単一の BOM 定義を提供できます。

  システムレベル BOM は、multi-board assembly ドキュメントからコンポーネントパラメータを取得します。multi-board assembly は、multi-board schematic で定義されたマルチボードサブプロジェクトからコンポーネント情報を取得します。そのため、サブプロジェクトが最新であり、その回路図と PCB が synchronized されていることが前提となります。これはマルチボード回路図とアセンブリドキュメント（それぞれ Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc または Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd）についても同様です。

  マルチボードアセンブリが正しいプロジェクトコンポーネントデータを保持していることを保証するには、Edit メインメニュー、またはマルチボードアセンブリエディタのデザイン空間の右クリックメニューから Update All Parts コマンドを選択します。

  トップレベルのマルチボード BOM には、各項目に対するソースプロジェクトの詳細も、モジュール列情報 ModuleAssembly、ModuleDesignator、ModuleSource、ModuleTitle の形で含まれます（これらの表示／非表示は Columns タブの Properties パネルで管理できます）。

  

  全体の製品設計、すなわち実際には接続された PCB プロジェクトモジュール群の部品情報を集約した参照として、システムレベル BOM にはすべてのサブプロジェクトのコンポーネントおよびサプライチェーンデータに加え、特定部品の合計価格やマルチボード設計全体の部品コストなどの集計情報も含まれます。

  なお、サブプロジェクト内の BOM ドキュメントからのデータは、システムレベル BOM ドキュメントでは使用されません。ただし、コンポーネントの Designator や Part Choice の変更など、サブプロジェクトの BomDoc に対して行われた変更はプロジェクト設計自体に反映され、その結果としてマルチボード BomDoc にも反映されます。

  前述のとおり、サブプロジェクト内のコンポーネントデータの変更がマルチボード BomDoc に反映される前に、それらの変更は Multi-board Assembly ドキュメント (Update All Parts) に更新されている必要があります。

  ActiveBOM 機能の強力な利点の 1 つは、製造元部品データと検証済みサプライヤー情報から構成される、プロジェクトコンポーネントのリアルタイムなサプライチェーン情報を提供できる点です。これらは part choices として保存され、BomDoc 内でマッピングされた solutions として実装されます。システムレベル BOM には、機械／メカトロニクス部品、接続ケーブル、ワイヤハーネスなど、製品全体の設計に関連する追加の部品データを含めることができます。

  例えば、マルチボードモジュール間を接続するケーブルは、マルチボード回路図内でその終端部品という形で表現されます。これらのケーブルコネクタ部品は、関連するサプライチェーンソリューションとともに、あるいは特定の部品／供給元参照を手動ソリューション () として追加することで、システムレベル BOM に含めることができます。

  詳細については、Managing the Solutions ページを参照してください。

• Draftsman Document (*.MbDwf) – マルチボードアセンブリのビューをインポートして注釈を付け、設計の製造に必要な追加情報を追記します。

• Output Job File (*.OutJob) – マルチボード設計をシステム全体として製造するために必要な一連の出力を、Output Job ファイルを使用してあらかじめ構成しておくことができます。各出力は、それぞれ固有の設定と出力形式（ファイル出力やプリンタ出力など）を持ちます。マルチボード設計プロジェクト用に構成した同じ Output Job ファイルは、別の設計間で再利用できるため、新しい設計ごとに出力を準備する手間と時間を節約できます。

  Output Job ファイルは、出力の準備と生成を効率化しますが、マルチボード設計の出力はプロジェクトドキュメントから直接生成することもできます（例：マルチボードアセンブリドキュメントに対する File » Export コマンド、または ActiveBOM ドキュメントに対する Reports » Bill of Materials コマンドを使用）。

  Outputs Supported for a Multi-board Design

  Documentation Outputs

  • PDF 3D MBA

  Preparing a PDF3D File について詳しく学びます。

  Report Outputs

  • Bill of Materials

  • BOM Compare

  • Export Comments

  Preparing Reports について詳しく学びます。

  Validation Outputs

  • BOM Checks

  • Components states

  • Configuration compliance

  Preparing Validation Reports について詳しく学びます。

  Export Outputs

  • MBA Export PARASOLID

  • MBA Export STEP

  Mechanical Data Import-Export Support について詳しく学びます。

  PostProcess Outputs

  • Copy files

  Preparing PostProcess Outputs について詳しく学びます。

論理システム設計のキャプチャ

マルチボード設計の回路図キャプチャを開始するには、マルチボードプロジェクトに新しいマルチボード回路図ドキュメントを追加します。これを行うには、Projects パネルでプロジェクトエントリを右クリックし、コンテキストメニューから Add New to Project » Multi-board Schematic コマンドを選択します。デフォルトのマルチボード回路図ドキュメントがデザインスペースに表示されます。

新しく作成されたマルチボード回路図ドキュメントは、デザインスペース内のアクティブドキュメントになります。

マルチボード回路図ドキュメントのオプションは、デザインスペース内で何もオブジェクトが選択されていないときに Properties パネルで設定します。主なオプションは、パネルの General タブで設定します。

• Units（General 領域） – ドキュメントで使用する測定単位（mm または mils）を選択します。
• Grid and snap settings（General 領域） – ナビゲーションやオブジェクト配置を容易にするために必要な値を設定します。
• Page options（Page Options 領域） – ドキュメントの Formatting and Size および Margins and Zones を設定します。利用可能な Template を選択するか、Standard 用紙サイズを選択するか、Custom サイズを定義できます。

マルチボード回路図ドキュメントのオプションは、Properties パネルで設定します。

Setting Up the Multi-board Schematic Document について詳しく学んでください。

マルチボード回路図上で子 PCB プロジェクト設計を表現するには、メインメニューの Place » Module コマンドを使用してモジュールを配置します。選択したモジュールに対する Properties パネルで、その Designator と Title、およびモジュールがリンクされるソース PCB プロジェクトを定義します。Source フィールドに関連付けられた ボタンを使用してローカルまたは Workspace プロジェクトを指定し、そのプロジェクト内で目的の PCB を Assembly/Board ドロップダウンから選択します。

Properties パネルでモジュールのソースおよびその他のプロパティを設定します。

Modules について詳しく学んでください。

メインメニューの Design » Import From Child Projects コマンドを使用して、配置されたモジュールが参照するプロジェクトから設計データをインポートします。Engineering Change Order ダイアログが開き、マルチボード回路図内の接続性データを子プロジェクトと同期するために必要な変更（Engineering Change Order – ECO）の一覧が表示されます。

• デフォルトでは、ECO 実行時にすべての変更が含まれるよう有効になっています。必要に応じて、変更エントリを有効／無効にできます。

• ECO に含めるよう有効になっている変更に対して検証チェックを実行するには、 ボタンをクリックします。検証結果は、ダイアログの Status 領域内の Check 列に表示されます。

• 実行する変更内容に問題がないことを確認したら、 ボタンをクリックして ECO を実行し、その中に含まれる有効な変更を反映します。実行結果は、ダイアログの Status 領域内の Done 列に表示されます。

ECO を実行すると、それぞれのコネクタに対してモジュールエントリが該当モジュール内に作成されます。子 PCB プロジェクト内のコンポーネントは、パラメータ名が System で、そのパラメータ値が Connector の場合、マルチボード設計におけるコネクタと見なされます。

System Design Updates について詳しく学んでください。

子プロジェクト間の接続性を表現するには、マルチボード回路図上で、それぞれのモジュールをさまざまな種類の接続で相互に接続します。Place メインメニューから Direct Connection、Cable、または Harness コマンドを選択し、モジュールエントリのホットスポット間に接続線をドラッグします。

Place メインメニューのコマンドを使用して接続を配置します。

2 つのモジュールは、それぞれのモジュールエントリ間に 2 本のダイレクト接続を配置することで接続されています。

接続線を選択すると、Properties パネルでその接続に関連するオプションを表示および編集できます。

Connection Types について詳しく学んでください。

マルチボード設計を検証するには、メインメニューから Design » Run ERC コマンドを選択します。設計は、Projects パネルでプロジェクトエントリを右クリックし、Project Options を選択してアクセスする Project Options ダイアログの Error Reporting タブで設定された内容に基づいてチェックされます。検出された違反は Messages パネルに一覧表示されます。

Capturing the Logical System Design について詳しく学んでください。

物理マルチボードアセンブリの作成

マルチボード回路図でシステムの論理構造を定義したら、次にマルチボードアセンブリ内でボードを配置して物理マルチボード設計を作成します。

マルチボード設計に新しいマルチボードアセンブリドキュメントを追加するには、Projects パネルでプロジェクトエントリを右クリックし、コンテキストメニューから Add New to Project » Multi-board Assembly コマンドを選択します。デフォルトのマルチボードアセンブリドキュメントがデザインスペースに表示されます。

新しく作成されたマルチボードアセンブリドキュメントは、デザインスペース内のアクティブドキュメントになります。

マルチボード回路図内の各モジュールが参照する PCB をマルチボードアセンブリに読み込むには、マルチボード回路図エディタのメインメニューから Design » Update Assembly - <MultiBoardAssemblyDocumentName>.MbaDoc コマンドを使用するか、マルチボードアセンブリエディタで Design » Import Changes from <MultiBoardProjectName>.PrjMbd コマンドを使用します。Engineering Change Order ダイアログが開き、アセンブリに PCB を追加するために必要な変更の一覧が表示されます。ECO に含めるよう有効になっている変更に対して検証チェックを実行するには ボタンをクリックし、その後 ボタンをクリックして ECO を実行し、その中に含まれる有効な変更を反映します。

ボタンをクリックすると、PCB がマルチボードアセンブリエディタに読み込まれ、Engineering Change Order ダイアログを閉じることができます。

マルチボード回路図から更新した後のマルチボードアセンブリ。

マルチボードアセンブリをナビゲートするには、次のショートカットを使用します。

• Ctrl+Mouse Wheel – ズームイン／ズームアウト

• Right-Click, Hold&Drag  – パン

• Shift + Right-Click, Hold&Drag  – 回転

また、デザインスペース左下のギズモを使用して、その矢印や平面をクリックすることで、ビューを主軸方向に合わせて向きを変更することもできます。

アセンブリ内で PCB の位置と向きを調整するには、PCB を選択し、表示されるオブジェクトギズモの矢印や円弧を使用して、対応する方向に移動および回転させます。

2 つの PCB を 1 つのオブジェクトとして操作するには、それぞれの PCB の表面上の選択した点にメイトを作成できます。2 つの PCB をメイトするには、次の手順を実行します。

1. メインメニューから Tools » Mating コマンドを選択します。
2. ターゲットPCBの平面または円筒面の上にカーソルを置き、最初のメイト位置を定義するために、その面上のポイントを選択します。
3. ソースPCBの平面または円筒面の上にカーソルを置き、2つ目のメイト位置を定義するために、その面上のポイントを選択します。ソースPCBは、ソース側の位置とターゲット側の位置がメイト（同一位置に配置）されるように移動し、それぞれの表面平面および垂直軸が整列されます。
4. Properties パネル、またはパネル内に一覧表示されているショートカットを使用して、メイト設定を調整します。

たとえば、筐体／ケースやその他の機械部品で完成させるために、STEPモデルをマルチボードアセンブリに読み込むことができます。メインメニューから Design » Insert STEP Part コマンドを使用してSTEPモデルを追加します。

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マルチボードアセンブリに対して、2つのオブジェクトの表面が接触または交差している状況（干渉）をチェックするには、メインメニューから Tools » Check Collisions コマンドを選択します。干渉はすべて Messages パネルで報告され、デザイン空間内でハイライト表示されます。なお、メイトされた表面は干渉とは見なされません。

Creating the Physical Multi-board Assembly についてさらに学習してください。

製造図面の作成

マルチボードアセンブリが完成したら、製造図面を作成して注釈を追加できます。マルチボード設計の製造図面は、Draftsmanエディタで作成されます。

マルチボード設計に新しいマルチボードアセンブリドキュメントを追加するには、Projects パネルでプロジェクトエントリを右クリックし、コンテキストメニューから Add New to Project » Draftsman Document コマンドを選択します。New Document ダイアログが開き、あらかじめ定義されたドキュメントテンプレート、または空白のA4ドキュメントを作成する [Default] オプションを選択できます。OK をクリックすると、新しいDraftsmanドキュメントがデザイン空間に表示されます。

新しく作成されたDraftsmanドキュメントは、デザイン空間内のアクティブドキュメントになります。

マルチボード設計プロジェクトの製造図面では、次のビューが利用できます。

• マルチボードビュー – マルチボードアセンブリを構成するPCB外形および3Dモデルの自動グラフィック合成ビュー。

• 断面ビュー – 配置済みマルチボードビュー上の指定した「切断」位置から取得される、プロファイルスライス（断面）図。

• ボード詳細ビュー – マルチボードビュー上で定義された領域の、浮動表示される拡大ビュー。

• ボードリアルビュー – 現在のマルチボードアセンブリのスケーラブルな3Dレンダリング。

図面ビューを配置するには、Draftsmanエディタの Place メニューから必要なビュータイプのコマンド（Multiboard View）を選択するか、Additional View メニューからコマンドを選択します。

図面ビューは、Place メインメニューのコマンドを使用して配置します。

• Multiboard View または Board Realistic View コマンドを選択すると、カーソル下にビューが表示され、十字カーソルで示される配置モードに入ります。デザイン空間内をクリックしてビューを配置します。
• Section View または Board Detail View コマンドを選択した後、それぞれ配置済みマルチボードビュー上で、カットラインまたは詳細ビュー領域の位置を定義します。

図面ビューを配置したら、そのビューをデザイン空間で選択した状態で、Properties パネル内でプロパティを設定できます。

2つのマルチボードビュー、1つの断面ビュー、1つのボード詳細ビュー、および1つのボードリアルビューが配置されたDraftsmanドキュメントのシート。

図面に重要な詳細を追加するために、Draftsmanは追加の注釈、寸法、および表ツールを提供します。

• オブジェクト外形の長さ、サイズ、角度、またはオブジェクト間の距離を示すために、寸法グラフィックをボードビュー上に配置できます。Place メインメニュー内の寸法配置コマンドグループを使用して、必要な寸法タイプを選択します。

• 図面に重要な情報を追加するために、コールアウト、表面仕上げ記号、自動ノートリストなどの追加注釈ツールが用意されています。メインメニューの Place » Annotation メニューのコマンドを使用して、必要な注釈ツールを選択します。

• 製造図面に部品表（BOM）データを追加するには、部品表テーブルを配置できます（Place » Bill Of Materials）。このテーブルは、マルチボード設計プロジェクトに追加された ActiveBOM document からデータを取得し、反映します。また、カスタムデータを入力できる汎用テーブルも利用できます（Place » Table）。

• 図面ドキュメントに基本的な自由形式の図形要素を配置するために、各種グラフィック要素ツールも提供されています。Place メインメニュー内のグラフィックオブジェクト配置コマンドグループを使用して、必要なオブジェクトタイプを選択します。

Creating a Manufacturing Drawing についてさらに学習してください。