PCBドキュメントの作成と設定

これでPCBを作成する準備が整いました。

プロジェクトへのPCBドキュメントの追加

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

1. Projectsパネルでプロジェクトの項目を右クリックし、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 項目の下に、プロジェクトにリンクされた項目が表示されます。

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2.  Projects パネルでPCBドキュメントの項目を右クリックし、 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できる状態になります。 File name フィールドに Multivibrator という名前を入力し、 Save ボタンをクリックします。

3. PCBの追加によってプロジェクトが変更されたため、Projectsパネルでプロジェクトの項目を右クリックし、 Saveを選択して、プロジェクトをローカルに保存します。

回路図エディターから設計を転送する前に、新しいPCBの属性もいくつか変更します。

原点と測定単位の設定

Main page: カーソルスナップシステムの使用

PCBエディターには2つの原点があります。設計スペースの左下にある絶対原点と、設計スペース内の現在位置を特定するために使用する、ユーザー定義可能な相対原点です。PCBドキュメント内のオブジェクトの座標は、相対原点を基準に定義されます。ステータスバーに表示される座標も、この原点を基準としています。 一般的には、基板形状の左下隅に相対原点を設定します。

1. 下の画像のように粗いグリッドと細かいグリッドの両方を確認しやすくするため、現在の基板形状の左下をズームインします。

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、基板形状の左下隅にカーソルを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、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確認すると、現在使用している測定単位をすぐに把握できます。

   

基板形状の編集

Main pages: 基板形状の定義

デフォルトの基板形状は6 × 4インチです。このチュートリアルでは、基板サイズを30 × 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。設計作業ではグリッドを変更することがよくあります。たとえば、部品配置には粗いグリッドを使用し、配線には細かいグリッドを使用します。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 を入力してから、OKをクリックしてダイアログを閉じます。

   

2. 基板の端を含め、基板全体が表示されるまでズームアウトします。

3. 基板形状の変更は、基板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）。表示が切り替わり、基板領域が緑色で表示されます。

   

4. 基板プランニングモードでは、PCBエディターに基板形状を変更するためのコマンドがいくつか用意されています。 単純な正方形や長方形の場合は、既存の基板形状を編集する方が効率的です。表示されている粗いグリッドは25 mm（スナップグリッドの5倍）、細かいグリッドは5 mmで、これらを目安にできます。

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

   2. 下の動画のように、各コーナーと各辺の中央に編集ハンドルが表示されます。

      編集ハンドルまたは形状の辺以外の場所をクリックすると、基板形状の編集モードが終了するので注意してください。

   3. 上辺を下に、右辺を左に移動すると、正しいサイズに変更できます。上辺を下に移動するには、辺の上（ハンドル以外の位置）にカーソルを合わせます。カーソルが両矢印に変わったら、マウスボタンを押したまま辺を新しい位置までドラッグし、下の動画のように、ステータスバーのカーソルのY座標が30mmになるようにします。

   4. 同じ操作を繰り返して右辺を内側に移動し、ステータスバーのカーソルのX座標が30mmになる位置に合わせます。

   5. 設計スペース内の任意の場所をクリックして、基板形状の編集モードを終了します。

5. メインメニューから View » 2D Layout Mode コマンドを選択し、2Dレイアウトモードに戻ります（ショートカット：2）。

6. 形状を定義できたので、グリッド（View » Grids » Set Global Snap Grid）を部品配置に適した値（たとえば1 mm）に設定します。

7. ProjectsパネルでPCBドキュメントの項目を右クリックし、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。

これで基板サイズが定義され、単位、原点、グリッドが設定されました。

PCBオブジェクトのデフォルト設定

PCBエディターの設計スペースにオブジェクトを配置すると、Altium Designerは次の内容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。

• An applicable design rule – 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、オブジェクトのプロパティはそのルールに基づいて定義されます。たとえば、インタラクティブ配線中にレイヤーを変更すると、適用されるRouting Via Style設計ルールから取得したサイズと穴径のプロパティを持つビアが自動的に追加されます。

• Default settings – 適用可能な設計ルールが存在しない場合、またはルールが適用されない場合、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値に基づいて定義されます。たとえば、Place » Viaコマンドを実行した場合、Altium Designerはそのビアがネットの一部になるかどうかを判断できないため、デフォルト設定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では、部品のデジグネーター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、部品をPCBに配置したときに、該当する部品の文字列に適用されます。

1. 設計スペース上部の 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カテゴリを展開して、このカテゴリのDefaults項目を選択し、PCB Editor – Defaultsページを開きます。

   

2. Primitive ListでDesignatorを選択し、このオブジェクトのデフォルトプロパティを表示します。各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オプションがLeft-Aboveに設定されていることを確認します。これは、コンポーネントを回転したときに、この文字列が配置されるデフォルトの位置です。文字列の位置は、設計中いつでも対話的に変更できます。

   • Text Heightの値が1.5mmに設定されていることを確認します。

   • Font TypeオプションがTrueTypeに、FontがArialに設定されていることを確認します。

   

3. Primitive ListでCommentを選択し、コメントの表示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 と表示されます）。これは一般的なデフォルト設定です。 必要に応じて、設計中にコンポーネントのコメント文字列を個別に表示できます。

   

4. OKをクリックして変更を保存し、Preferencesダイアログを閉じます。

回路図設計からPCBレイアウトへの設計の転送

Main page: 回路図とPCBの同期の維持

設計は回路図エディターとPCBエディターの間で直接転送され、中間のネットリストファイルは作成されません。回路図エディターのメインメニューから Design » Update PCB Document <PCBDocumentName>コマンドを選択すると、転送を実行できます。このコマンドを実行すると、一連の設計変更指示（ECO）が作成され、次の処理が行われます。

• 設計で使用されてい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が一覧表示されます。ECOを実行すると、Altium Designerは各フットプリントを検索し、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のピン）のリストが作成されます。ECOを実行すると、Altium Designerは各ネットをPCBに追加し、その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は、エラーが発生します。 多くの場合、これはフットプリントが見つからないか、フットプリントのパッドがシンボルのピンに対応していないときに発生します。

• 続いて、ネットクラス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。

つまり、PCBを回路図と一致させるために必要な変更ごとに、ECOが作成されます。

1. 設計スペース上部の回路図ドキュメントの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。 すべての変更の検証に成功すると、ダイアログのStatus – Check列で各変更の横に緑色のチェックマークが表示されます。

   

   変更の検証に失敗した場合は、ダイアログを閉じてMessagesパネルを確認し、エラーを解決します。

4. すべての変更の検証に成功したら、 ボタンをクリックして変更をPCBエディターに送信します。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、Engineering Change Orderダイアログの背後にPCBが開きます。これでダイアログを閉じることができます。

6. コンポーネントは基板の外側に配置されており、配置作業を開始できる状態になっています。また、同じネットに属するコンポーネントのパッド同士が、接続線で結ばれていることを確認してください。 

   

コンポーネントの配置を開始する前に、配置グリッドやレイヤーの設定など、いくつかの手順を完了する必要があります。

レイヤー表示の設定

Main page: PCBの表示

基板は俯瞰ビュー、つまり基板の上方からZ軸に沿って見下ろす形で表示されます。PCBエディターは、レイヤー構造の設計環境です。信号レイヤーに配置したオブジェクトは基板製造時に銅箔となり、オーバーレイレイヤーに配置した文字列は基板表面にシルク印刷され、メカニカルレイヤーに配置した注記は印刷する組立図上の指示になります。

このレイヤーの積層を上から見下ろしながら、基板の表面と裏面（Top Layer / Bottom Layer）にコンポーネントを配置し、銅箔、オーバーレイ、マスク、メカニカルの各レイヤーにその他の設計オブジェクトを配置して、基板の設計を進めます。レイヤーの表示属性や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。これには、設計スペース右下の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タブにあるLayers領域で、Top LayerおよびBottom Layer信号レイヤーが表示されていることを確認します（各レイヤー項目の左側にある表示コントロールがと表示されます）。

   

3. 配置や配線の際に画面を見やすくするため、Component Layer Pairs（Overlayレイヤーを除く）、Mechanical Layers、およびDrill GuideとDrill Drawingの各レイヤーの表示を無効にします。

   

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

   

基板のレイヤースタックの設定

Main page: レイヤースタックの定義

PCBの物理レイヤー（信号レイヤー、プレーンレイヤー、誘電体レイヤー）と、ビアの種類やインピーダンスプロファイルなど、PCBの物理構造に関するその他の項目は、レイヤースタックマネージャーで設定します。

このチュートリアルのPCBは、貫通ビアを使用する両面基板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。これには、PCBエディターのメインメニューからDesign » Layer Stack Managerコマンドを選択します。新しい基板のデフォルトのスタックは、誘電体コア、2つの銅箔レイヤー、および表面と裏面のソルダーマスクレイヤーとオーバーレイ（シルク印刷）レイヤーで構成されます。

   

2. レイヤーを管理しやすくするため、 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てください（パネルが表示されていない場合は、設計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、中央の誘電体層を中心に、対応するレイヤーがペアで追加されます。

   

3. 特定のレイヤー（対称性が有効な場合はレイヤーのペア）に材料を適用するには、対象レイヤーの Material セルにある  ボタンをクリックして、Select Material ダイアログを開きます。

   

   各レイヤーの材料を次のように選択します。

   • ソルダーマスク層（Top Solder および Bottom Solder）– SM-001

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

   • 誘電体層（Dielectric 1）– Core-043

   

4. レイヤースタックマネージャーの下部にある 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. メインメニューから File » Save to PCB コマンドを選択して、レイヤースタックマネージャーでの変更を保存します。

6. 設計スペースの上部にあるレイヤースタックマネージャー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閉じます。

スナップグリッドの設定

Main page: グリッドとガイドの操作

次のステップでは、コンポーネントの配置に適したグリッドを選択します。すべてのオブジェクトは、PCB設計スペース内の現在のスナップグリッド上に配置されます。

1. Properties パネルが表示されていない場合は、設計スペースの右下にある  ボタンをクリックし、表示されるメニューから Properties を選択して表示します。 このパネルには、選択し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、次のように設定します。

   1. Step X フィールドの値が 1mm になっていることを確認します。XフィールドとYフィールドは連動しているため、Step Y の値を設定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、表示される Choose Color ダイアログで明るい色を選択します（例：Basic タブの34行目の色 – ）。

   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暗い色に自動設定します。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、ズーム倍率が低い場合でもグリッドが表示されます。

   

4. OK をクリックしてダイアログを閉じます。設計スペースのグリッド表示が更新されます。 

   

5. Projects 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。