Altium NEXUSでのボード設計における機械層の取り扱い

最もシンプルな基板であっても、回路を実装するトラックやパッドを超えた設計の詳細が必要です。それは基板の寸法や製造の詳細かもしれませんし、コンポーネントのコートヤードであったり、3Dコンポーネントモデルであるかもしれません。

Altium NEXUSでは、このような追加情報はメカニカルレイヤーに詳細が記載されます。これらのレイヤーは、必要に応じて印刷物や製造出力に含めることができます。

設計にメカニカルレイヤーを追加する

機械層は、View Configurationパネルで追加、編集、削除されます。その表示状態もパネルで設定されます。ワークスペースの右下にある ボタンを使用するか、L ショートカットキーを押してパネルを表示します。

• パネルのLayers領域のどこかを右クリックしてコンテキストメニューを表示し、追加のメカニカルレイヤーを追加できます。

• 追加できるメカニカルレイヤーの数に制限はありません。

• メカニカルレイヤーをダブルクリックして、レイヤー名を入力し、レイヤー番号を定義し、レイヤータイプを割り当てます。

レイヤータイプ

機械層を追加する際に指定できるいくつかの層タイプがあります。 View ConfigurationパネルのMechanical Layersエリア内で右クリックし、コンテキストメニューからAdd Component Layer PairコマンドまたはAdd Mechanical Layerコマンドを選択します。Edit Layerダイアログが開いたら、Layer Typeドロップダウンを使用して必要なレイヤータイプを選択します。利用可能なレイヤータイプは以下の通りです。

コンポーネントレイヤーペア

• 3D Body - このレイヤーは、コンポーネントの3Dモデルに使用します。3Dモデルは、PCBライブラリエディタでの3Dボディオブジェクトのセットから作成するか、MCAD 3Dモデルをインポートすることで作成できます。コンポーネントの3Dモデルを含む方法についてもっと学びましょう。

• Assembly - コンポーネントの組み立てデータを描画/詳細にするために使用します。このレイヤーは、ドラフトマンボードアセンブリビューに含めることができ、ドラフトマンのComponent Display PropertiesダイアログでコンポーネントのGeometry Sourceとして選択できます。ドラフトマンについてもっと学びましょう。

• Coating - 保護コーティングが必要なコンポーネント領域を定義するために使用します。

• Component Center - コンポーネントの重心を示すために使用され、組み立て文書におけるコンポーネント配置機の使用位置の視覚的参照を提供します。

• Component Outline - コンポーネントボディのアウトラインを定義するために使用され、ボード上でコンポーネントが占める領域を表します。

• Courtyard - コンポーネントに必要な配置スペースを定義するために使用されます。通常、コートヤードはコンポーネントとパッドをアウトラインし、適切なクリアランスバッファを持ちます。 ( 画像を表示 - 緑のアウトラインがコートヤードです)。カスタムフットプリントの作成についてもっと学びましょう。

• Designator - このレイヤーを使用して、.Designator特別な文字列を配置します。このレイヤーペアは、コンポーネントのデザイネータを表示する必要がある組み立て図面に含めることができます。特別な文字列についてもっと学びましょう。

• Dimensions - コンポーネントに必要な寸法の詳細を定義するために使用されます。

• Glue Points - コンポーネントのグルードットを定義するために使用されます。

• Gold Plating - コンポーネントの選択的な金メッキ要件を定義するために使用されます。

• Value - このレイヤーを使用して、.Comment特別な文字列を配置します。このレイヤーペアは、コンポーネントの値を表示する必要がある組み立て図面に含めることができます。特別な文字列についてもっと学びましょう。

機械層

• Assembly Notes - コンポーネントの装着順序や重要な組立指示の詳細を記載するために使用します。

• Board - 全体のボードのアウトライン（ボード形状）、およびその他のボード形状の指示や詳細にこのレイヤーを使用します。

• Dimensions - ボードに必要な寸法の詳細を定義するために使用します。

• Fab Notes - 重要な製造ノートの詳細を記載するために使用します。

• Route Tool Path - 機械的なルーティング情報を含むレイヤーを示すために使用します。このレイヤータイプを使用する場合、ユーザー定義の名前は許可されていません。（ 画像を表示）

• Sheet - 外部ドキュメントの描画テンプレートの境界を定義するためにこのレイヤーを使用します。もしGet Size From Sheet LayerオプションがPropertiesパネル（Boardモード時）で有効になっている場合、シートの背景はシート機械レイヤーに配置されたオブジェクトのセットの境界矩形から自動的に計算されます。また、シートの背景のサイズは手動で定義することもできます。シートの背景の色と可視性は、ビュー設定パネルのSystem Colorsセクションで設定されます。（ 画像を表示）

• V Cut - Vカットの詳細を定義するために使用します。Vカットは、ボードの上部と下部に「v」の溝を切り、ボードのパネルを一緒に保持するために最小限の材料を残すことによって、回路基板を分割するために使用されます。

メカニカルレイヤーの表示

• レイヤー名の横にある表示アイコン（  ​ ）をクリックして、その機械レイヤーの表示をオンまたはオフに切り替えるか、レイヤー名を選択してSpacebarを押します（これにより、コンポーネントレイヤーペアの両レイヤーの表示が切り替わります）。

• 機械レイヤーには、シングルレイヤーモードで表示されるときにも可視状態を保つという追加の表示機能があります。機械レイヤーの表示アイコンをCtrlキーを押しながらクリックすると、Display in Single Layer Mode機能を有効にできます。表示アイコンがこのレイヤーにこの機能が有効であることを示すように変わります（  ​ ）、Ctrl+クリックをもう一度行うとこのモードを無効にします。

機械レイヤーとコンポーネントレイヤーペア

特定の状況では、機械レイヤーに含まれる追加の詳細が一度だけ必要になることがあります。例えば、コンポーネントのロード順序と重要な組み立て指示を詳述する組み立てノートなどです。このような状況では、標準の機械レイヤーが追加され、名前が付けられ、可能であれば、そのレイヤータイプが割り当てられます（以下で詳しく説明します）。

コンポーネントに追加の詳細が必要な場合、例えばコンポーネントのコートヤードのアウトラインが必要な場合、2つのメカニカルレイヤーを割り当てる必要があります。1つのレイヤーは、コンポーネントがボードのトップ側に配置されたときのコートヤードの詳細を保持し、もう1つのメカニカルレイヤーは、コンポーネントがボードのボトム側に反転した場合にその同じコートヤードの詳細を保持します。

この状況では、コンポーネントレイヤーペアとしてメカニカルレイヤーのペアが追加されます。メカニカルレイヤーがコンポーネントレイヤーペアとして追加されると、下に示すように、ビュー設定パネルのコンポーネントレイヤーペアセクションに表示されます。

ユーザー定義のコンポーネントレイヤーペアがいくつか追加されました。
最後のペアに注目してください。レイヤータイプが割り当てられていないため、レイヤー番号が表示されています。

• 任意の数のコンポーネントレイヤーペアを定義できます。

• レイヤーペアにはレイヤータイプを割り当てることもでき、これが割り当てられると、パネルには機械レイヤー番号が表示されなくなります。

• ワークスペースでは、ペア内の2つのレイヤーが、Top <LayerPairName> および Bottom <LayerPairName> という名前で別々のレイヤータブに表示されます ( 見る )。

• PCBライブラリエディタでは、コンポーネントフットプリントに必要な追加の設計オブジェクトがトップペアレイヤーに配置されます。ボードの裏側にコンポーネントが反転されると、ペア内のトップレイヤーの内容がペア内のボトムレイヤーに自動的にミラーリングされます。

• PCBライブラリで定義されたコンポーネントレイヤーペアにレイヤータイプが割り当てられている場合、そのレイヤーを使用するコンポーネントが配置されると、そのレイヤーペアはPCB上に自動的に作成されます。PCBにそのレイヤータイプのコンポーネントレイヤーペアが既にある場合、それらのレイヤーの内容はそれに応じてマッピングされます。

• ライブラリでレイヤータイプが割り当てられていないPCBライブラリで定義されたコンポーネントレイヤーペアの場合、個々の機械レイヤーがPCB上に作成されます。この状況では、コンポーネントを配置する前に、ソフトウェアがレイヤータイプでマッチングできない場合はレイヤー番号でマッチングするため、PCBで同じレイヤー番号を使用してコンポーネントレイヤーペアを事前に定義します。

レイヤータイプを割り当てる利点

機械レイヤーの使用を管理する一般的なアプローチは、必要な機械レイヤー機能ごとに専用のレイヤー番号を割り当てることです。このアプローチは、すべての設計者が同じレイヤー割り当ておよび番号付けスキームに従うことを要求します。また、同じ割り当ておよび番号付けスキームに従わない他のソースからコンポーネントを取得した場合には、問題が発生することもあります。異なるスキームが使用されていた場合、設計オブジェクトは現在の機械レイヤーからその機能に割り当てられた機械レイヤーに移動する必要があります。

この問題は、レイヤータイププロパティの導入によって解決されます。コンポーネントがライブラリからPCBエディタに配置される場合、あるいはライブラリ間でコピーされる場合、またはIPCフットプリントウィザードによって作成される場合、既存のレイヤータイプの割り当ては、割り当てられた機械レイヤー番号に関係なく自動的に一致します。オブジェクトは、それらのレイヤータイプに従って正しいレイヤーに配置されます。ソフトウェアがレイヤータイプで一致させることができない場合は、レイヤー番号での一致にフォールバックします。

個々の機械レイヤーとコンポーネントレイヤーペアの両方について、事前に定義されたタイプのリストからレイヤータイプを選択できます。以下の画像は、利用可能なレイヤータイプの完全なリストを示しています。

  レイヤータイプは、事前に定義されたタイプのリストから選択します。個々の機械レイヤーは左に、コンポーネントレイヤーペアは右に表示されます。

レイヤータイプを割り当てたレイヤーの命名

レイヤータイプが割り当てられると、レイヤーのレイヤー名プロパティは自動的にレイヤータイプと同じ名前に変更されます。必要に応じて、ユーザー定義の名前を入力して上書きすることができます。レイヤーにユーザー定義の名前とレイヤータイプが割り当てられている場合、両方が表示され、レイヤータイプは括弧内に表示されます。下記はレイヤーペアGP (Gold Plating)について示しています。

個々の機械レイヤーやコンポーネントレイヤーペアにレイヤータイプが割り当てられている場合、機械レイヤー番号は表示されなくなり、ソフトウェアが番号ではなくタイプによってレイヤーを管理およびマッピングすることを反映します。

ルートツールパスレイヤータイプ

先ほど説明した命名規則には1つの例外があります。レイヤータイプにRoute Tool Pathが割り当てられた場合、ユーザー定義の名前は許可されません。これは、ソフトウェアの古いバージョンがルートツールパスレイヤーの名前を使用して、ルート情報（ルート情報とも呼ばれる）を含むレイヤーを識別するためです。このレイヤーの命名を固定することで、古いバージョンでも設計が正しく機能し続けることが保証されます。

ルートツールパスレイヤータイプは、機械的なルーティング情報を含むレイヤーを示すために使用されます。このレイヤーを使用する一般的なアプローチは、ボードの形状の外側にトラックとアークを配置して、加工パスと幅を定義することです。固定セクションは、ボードをパネル内で保持するために残され、その後、各固定セクションに小さな穴が一連に配置され、穿孔（しばしばマウスバイトと呼ばれる）を作成し、組み立てプロセスが完了したらボードをパネルから抜き出すことができます。

ボードが3Dモードで表示されると、ルートツールパスレイヤー上で検出されたオブジェクトは、下記のようにボード内のルーテッドスロットとして表示されます。

ルートツールパスレイヤーで検出されたオブジェクトは、3D表示モードでルーティングされたボードを視覚化するために使用されます。

Line/Arc Primitives from Board Shapeダイアログを使用して、トラックとアークでボード形状の外側をトレースします。ダイアログでRoute Tool Outlineオプションを有効にすると、オブジェクトがボード形状の端に沿って中央に配置されるのではなく、ボード形状の外側に配置されます。一部の設計者は、実際のボードファイルにこの詳細を含めるのではなく、組み込みボードアレイ機能を使用してアセンブリパネルを作成する際に製造情報を追加することを好みます。

番号付き機械層からレイヤータイプへの移行

可能な限り、ソースライブラリを編集してレイヤータイプを割り当てることをお勧めします。ライブラリからコンポーネントのフットプリントが配置（またはコピー）されると、そのレイヤータイプの機械層とコンポーネントレイヤーペアが、対象のボード（またはライブラリ）に自動的に作成されます（存在しない場合）。それらのレイヤータイプが対象のボード（またはライブラリ）に既に存在する場合、レイヤーの内容は自動的に正しいレイヤーにマッピングされます。

レイヤータイプが割り当てられたユーザーのレイヤーは、コンポーネントがボードに配置されると自動的に作成またはマッピングされます（カーソルをボードの上に置くとコンポーネントが表示されます）。

出力に機械レイヤーを含む

機械層は、ボード設計、製造、組立、製品文書化の際に使用される情報の詳細を示すために、幅広いタスクに使用されます。これらの要件すべてをサポートするために、機械層は印刷や出力ファイル生成を含む、あらゆる形式の層ベースの出力生成で除外または含めることができます。

印刷出力

設計に存在する層のどれも、機械層を含む、PCBプリントアウトの仕様に含めることができます。プリントアウトは、必要な層を追加してその順序を設定することによって構成されます。PCB Printoutsダイアログで設定します。

機械層にオブジェクトを配置することで、非常に詳細な製造および組立図を作成できます。

► PCBプリントアウトの設定についてもっと学ぶ

生成される出力

GerberやODB++などの製造タイプの出力では、機械層を出力レイヤーとしてプロットに含めることができるほか、プロットされる各レイヤーに詳細を追加することもできます。

機械層はプロットすることができますし、必要に応じてすべてのプロットに追加することもできます。

► 出力についてもっと学ぶ