PCBドキュメントの作成と設定

PCBを作成する準備が整いました。

プロジェクトにPCBドキュメントを追加する

回路図エディタからPCBエディタに設計を転送する前に、空のPCBを作成し、プロジェクトの一部として名前を付けて保存する必要があります。

1. プロジェクトエントリをProjectsパネルで右クリックし、コンテキストメニューからAdd New to Project » PCBコマンドを選択します。新しいPCBドキュメントが開き、ProjectsパネルのSource Documentsエントリの下にプロジェクトにリンクされたエントリが表示さ  れます。  

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2.  PCBドキュメントエントリをProjectsパネルで右クリックし、Save Asコマンドを選択します。Save Asダイアログが開き、プロジェクトファイルと同じ場所にドキュメントを保存する準備ができます。MultivibratorをFile nameフィールドに入力し、Saveボタンをクリックします。

3. PCBを追加するとプロジェクトが変更されるため、Projectsパネルのプロジェクトエントリを右クリックしてSaveを選択し、プロジェクトをローカルに保存します。

回路図エディタから設計を転送する前に、新しいPCBのいくつかの属性も変更します。

PCB内をナビゲートするには、Ctrl+Mouse Wheelでズームイン・アウトし、Right-Click, Hold&Dragでパンします。Viewメインメニューには、Fit Document（Ctrl+PgDn）などの便利なコマンドがあります。

原点と測定単位の設定

メインページ： カーソルスナップシステムの使用

PCBエディタには2つの原点があります。絶対原点は設計スペースの左下で、ユーザー定義の相対原点は現在の設計スペースの位置を決定するために使用されます。PCBドキュメント内のオブジェクトの座標は、相対原点に対して定義されます。ステータスバーに表示される座標もこの原点に対して相対的です。一般的なアプローチは、相対原点をボード形状の左下隅に設定することです。

1. 現在のボード形状の左下にズームインして、下の画像に示されているように、粗いグリッドと細かいグリッドの両方を簡単に確認できます。

2. 相対原点を設定するには、メインメニューからEdit » Origin » Setコマンドを選択し、カーソルをボード形状の左下隅に合わせてクリックします。

3. メインメニューからView » Toggle Unitsコマンドを選択して、PCBドキュメントの測定単位をミルからミリメートルに切り替えます。

ステータスバーの座標とグリッドを見て、現在使用中の測定単位をすぐに確認します。

ボード形状の編集

メインページ： ボード形状の定義

デフォルトのボード形状は6 x 4インチです。このチュートリアルでは、ボードサイズを30 x 30 mmに変更します。

1. 適切なスナップグリッドを選択します。設計プロセスの過程でグリッドを変更することは非常に一般的です。たとえば、コンポーネントの配置中に粗いグリッドを使用し、ルーティングのために細かいグリッドを使用することがあります。メインメニューからView » Grids » Set Global Snap Gridコマンドを選択し、開いたSnap Gridダイアログのフィールドに5を入力し、OKをクリックしてダイアログを閉じます。

   

2. ズームアウトして、エッジを含むすべてのボードを表示します。

3. ボード形状の変更は、ボードプランニングモードで行います。メインメニューからView » Board Planning Modeコマンドを選択して、このモードに切り替えます(ショートカット:1)。表示が変わり、ボードエリアが緑色で表示されます。

   

4. ボードプランニングモードの場合、PCBエディタはボード形状を変更するためのいくつかのコマンドを提供します。単純な正方形または長方形の場合は、既存のボード形状を編集する方が効率的です。粗い可視グリッドは 25 mm (スナップ グリッドの 5 倍) で、細かい可視グリッドは 5 mm です。これらはガイドとして使用できます。

   1. メインメニューからDesign » Edit Board Shapeを選択します。

   2. 編集ハンドルは、下のビデオに示すように、各コーナーと各エッジの中央に表示されます。

      編集ハンドルまたは形状の端以外の場所をクリックすると、ボード形状編集モードから外れます。

   3. 上端を下にスライドさせ、右端を左にスライドさせて、正しいサイズを作成できます。上端を下にスライドさせるには、カーソルを端の上に置きます(ハンドルの上ではありません)。カーソルが両方向矢印に変わったら、クリック アンド ホールドしてから端を新しい位置にドラッグし、下のビデオに示すように、ステータス バーで Y カーソルの位置が 30mmになるようにします。

   4. このプロセスを繰り返して右端を内側に移動し、ステータスバーのXカーソル位置が30mmのときに右端を配置します。

   5. デザインスペース内の任意の場所をクリックして、ボード形状編集モードを終了します。

5.  Select the View » 2D Layout Mode command from the main menus to return to 2D Layout Mode (shortcut: 2).

6. 形状が定義されたので、グリッド(View » Grids » Set Global Snap Grid)をコンポーネントの配置に適した値、たとえば1 mmに設定できます。

7. PCBドキュメントをローカルに保存するには、Projectsパネルでエントリを右クリックし、コンテキストメニューからSaveを選択します。

基板サイズが定義され、単位、原点、およびグリッドが設定されています。

PCB オブジェクトのデフォルトの設定

PCBエディターの設計空間にオブジェクトを配置すると、Altium Designerは以下に基づいてオブジェクトの形状とプロパティを定義します：

• 適用可能なデザインルール - そのオブジェクトに適用されるルールが定義されている場合、プロパティオブジェクトはルールから定義されます。たとえば、インタラクティブに配線しているレイヤーの変更中に、ビアが自動的に追加され、そのサイズと穴のサイズ プロパティは、該当する [ルーティング ビア スタイル] デザイン規則から取得されます。

• デフォルト設定 - 適用可能なデザインルールが存在しないか適用されない場合、オブジェクトのプロパティは、PreferencesダイアログのPCB Editor – Defaults ページで設定されたデフォルト設定から定義されます。たとえば、Place » Viaコマンドを実行すると、Altium Designer はそのビアがネットの一部になるかどうかを認識しないため、デフォルトで定義されたサイズのビアを表示します。

このチュートリアルの一部として、コンポーネント指定子とコメントのデフォルトプロパティを設定します。これらのプロパティは、コンポーネントが PCB に配置されるときに、これらのコンポーネント文字列に適用されます。

1. デザインスペースの上部にあるボタンをクリックしてPreferencesダイアログを開き、左側のツリーでPCB Editorカテゴリを展開し、このカテゴリのDefaultsエントリを選択してPCB Editor – Defaultsページを開きます。

   

2. Primitive ListのDesignatorを選択して、このオブジェクトの既定のプロパティを表示します。オプションが次のように設定されていることを確認します。

   • AutopositionオプションはLeft-Aboveに設定されています。これは、コンポーネントが回転したときにこの文字列が保持されるデフォルトの位置です。文字列は、設計プロセス中にいつでも対話的に移動できます。

   • Text Heightの値は1.5mmに設定されています。

   • Font TypeオプションはTrueTypeに設定され、FontはArialに設定されています。

     

3. CommentをPrimitive Listで選択し、コメントの可視性が非表示に設定されていることを確認します（Valueフィールドの右側のボタンがとして表示されます）。これは一般的なデフォルトです。必要に応じて、コンポーネントのコメント文字列を設計プロセス中に選択的に表示できます。

   

4. OKをクリックして変更を保存し、環境設定ダイアログを閉じます。

回路図キャプチャからPCBレイアウトへの設計の転送

メインページ： 回路図とPCBの同期を保つ

設計は、回路図エディタとPCBエディタ間で直接転送されます。中間ネットリストファイルは作成されません。これは、回路図エディタのメインメニューからDesign » Update PCB Document <PCBDocumentName>コマンドを選択することで行われます。このコマンドを実行すると、エンジニアリング変更指令（ECO）のセットが作成され、それには以下が含まれます：

• 設計に使用されるすべてのコンポーネントと、それぞれに必要なフットプリントをリストアップします。ECOが実行されると、Altium Designerは各フットプリントを探して、それをPCB設計スペースに配置しようとします。

• すべてのネット（接続されたコンポーネントピン）のリストが作成されます。ECOが実行されると、Altium Designerは各ネットをPCBに追加し、次に各ネットに属するピンを追加しようとします。ピンを追加できない場合、エラーが発生します。これは、フットプリントが見つからない場合や、フットプリント上のパッドがシンボル上のピンにマッピングされていない場合に最もよく発生します。

• その後、ネットやコンポーネントクラスなどの追加の設計データが転送されます。

言い換えれば、PCBが回路図と一致するように変更する必要があるたびに、ECOが作成されます。

1. 設計スペースの上部にある回路図ドキュメントタブをクリックして、アクティブなドキュメントにします。

2. メインメニューからDesign » Update PCB Document Multivibrator.PcbDocコマンドを選択して、Engineering Change Orderダイアログを開きます。

   

3. ダイアログの左下にあるボタンをクリックします。すべての変更が検証されると、ダイアログのStatus – Check列に緑のチェックマークが表示されます。

   

   変更が検証されない場合は、ダイアログを閉じ、メッセージパネルを確認し、エラーを解決します。

4. すべての変更が検証された場合は、ボタンをクリックして変更をPCBエディタに送信します。各変更が実行されると、ダイアログのStatus – Done列にチェックマークが表示されます。

   

5. すべての変更が完了すると、PCBがEngineering Change Orderダイアログの背後に開きます。ダイアログを今閉じることができます。

6. コンポーネントはボードの外側に配置され、配置の準備ができています。また、同じネットのコンポーネントパッドが接続線で互いに接続されていることに注意してください。

   

コンポーネント配置プロセスを開始する前に完了する必要があるいくつかのステップがあります。たとえば、配置グリッドとレイヤーの設定などです。

レイヤーの表示設定

メインページ： PCBのあなたのビュー

ボードのビューは、鳥瞰図、つまり、Z軸を上からボードを見下ろすビューです。PCBエディタは階層化された設計環境です。信号層に配置したオブジェクトは、基板が製造されたときに銅線になり、オーバーレイ層に配置した弦は基板表面にシルクスクリーンで印刷され、機械層に配置したメモは、印刷するアセンブリ図面の指示になります。

このレイヤーのスタックを見下ろしてボードを設計し、ボードの上面と下面(Top Layer / Bottom Layer)にコンポーネントを配置し、他のデザインオブジェクトを銅、オーバーレイ、マスク、およびメカニカルレイヤーに配置して設計を構築します。レイヤーの表示属性とその他のレイヤーは、View Configurationパネルで設定します。

1. View Configurationパネルを開きます。これを行うには、デザインスペースの右下にあるボタンをクリックし、メニューからView Configurationを選択します。

2. パネルのLayers and ColorsタブのLayers領域で、Top LayerとBottom Layerの信号レイヤーが表示されていることを確認します(レイヤーエントリの左側にある表示コントロールはと表示されます)。

   

3. 配置および配線中に視覚的な「乱雑さ」をなくすには、Component Layer Pairs(Overlayレイヤーを除く)、Mechanical Layers、Drill GuideレイヤーとDrill Drawingレイヤーの表示を無効にします。

   

4. パネルのView OptionsタブのAdditional Options領域で、Pad NetsオプションとPad Numbersオプションが有効になっていることを確認します。

   

ボードレイヤースタックの設定

メインページ：レイヤースタックの定義

PCB の物理層 (信号層、プレーン層、誘電体層) と、ビア タイプやインピーダンス プロファイルなど、PCB の物理構造に関連するその他の側面は、Layer Stack Manager で構成します。

このチュートリアルPCBは、スルーホールビアを備えた両面ボードとして配線できるシンプルな設計です。

1. レイヤースタックマネージャーを開きます。これを行うには、PCBエディタのメインメニューからDesign » Layer Stack Managerコマンドを選択します。新しいボードの場合、デフォルトのスタックは、誘電体コア、2つの銅層、および上部と下部のはんだマスクとオーバーレイ(シルクスクリーン)層で構成されます。

   

2. レイヤーの管理を簡素化するには、PropertiesパネルのBoard領域でStack Symmetryオプションが有効になっていることを確認します(パネルが表示されていない場合は、デザインスペースの右下にあるボタンをクリックし、メニューからPropertiesを選択します)。このオプションを有効にすると、中間誘電体層を中心に、一致するペアで層が追加されます。

   

3. 特定のレイヤー(または対称性が有効になっている場合はレイヤーのペア)にマテリアルを使用するには、必要なレイヤーのMaterialセルのボタンをクリックして、Select Material ダイアログを開きます。

   

   次のようにレイヤー マテリアルを選択します：

   • はんだマスク層(Top SolderとBottom Solder)– SM-001

   • 信号層(Top LayerとBottom Layer) – CF-004

   • 誘電体層(Dielectric 1)– Core-043

   

4. Layer Stack Managerの下部にあるVia Typesタブをクリックし、Thru 1:2タイプが定義されていることを確認します。

   

5. Layer Stack Managerで行った変更を保存するには、メインメニューからFile » Save to PCBコマンドを選択します。

6. デザインスペースの上部にあるLayer Stack Managerのタブを右クリックし、コンテキストメニューからClose Multivibrator.PcbDoc [Stackup]コマンドを選択して、Layer Stack Managerを閉じます。

スナップグリッドの設定

メインページ：グリッドとガイドの操作

次のステップは、コンポーネントを配置するための適切なグリッドを選択することです。すべてのオブジェクトは、現在のスナップグリッド上のPCBデザインスペースに配置されます。

1. Propertiesパネルがまだ表示されていない場合は、デザインスペースの右下にあるボタンをクリックして表示させ、開いたメニューからProperties を選択してください。パネルには選択されたオブジェクトのプロパティが表示されます。オブジェクトが選択されていない場合は、PCBドキュメントのプロパティが表示されます。

2. パネルのGeneralタブのGrid Manager領域で、Global Board Snap Gridエントリを選択し、ボタンをクリックします。Cartesian Grid Editorダイアログが開きます。

   

3. Cartesian Grid Editorダイアログで：

   PCBを作成して設定したら、次のステップはコンポーネントの配置とボードのルーティングです。

   制約マネージャーが利用できない場合（制約マネージャーが利用可能かどうかは、回路図またはPCBエディターの設計メインメニューを開いて制約マネージャーコマンドの有無を確認することで素早くチェックできます）、まず設計ルールの設定ページに進んでください。

   1. Step Xフィールドが1mmの値であることを確認します。XとYのフィールドはリンクされているため、Step Yの値を定義する必要はありません。

   2. Fineグリッドの色見本をクリックし、開いたChoose Colorダイアログを使用してより軽い色を選択します（例： Basicタブの34行目の色を選択 – ）。

   3. Coarseグリッドについては、ドロップダウンからLinesを選択し、Darkerコントロールをクリックして、現在の細かいグリッドの色よりも濃い色合いに自動的に設定します。これにより、細かいグリッドと粗いグリッドを区別しやすくなります。

   4. Multiplierが5x Grid Stepに設定されていることを確認します。これにより、低いズームレベルでもグリッドが表示されます。

      

4. ダイアログを閉じるにはOKをクリックします。デザインスペースでグリッドの表示が更新されます。

   

5. プロジェクトパネルでPCBドキュメントのエントリを右クリックし、コンテキストメニューからSaveを選択して、PCBドキュメントをローカルに保存します。