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基板設計支援プログラム [PCB Design(J)]

弊社で扱っているプログラムを別の言い方をすると
「基板設計支援プログラム」または「基板設計支援ソフトウェア」です。

これまではそういったキーワードにはしておりませんでしたが
スクリプトやEXCELマクロなどにはそういうキーワードを追加しておきました。

今後も基板設計の支援ができるようなソフトウェアを開発していきますので
ご指導、ご支援をお願い致します。


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何でもいつまでも続かないのでは [PCB Design(J)]

駅前の(アーケード)商店街もご存知のように郊外型大型店舗によってシャッター通りになっています。
基板設計のアウトソーシングもこれに例えるとこれまで通りに続いていくとは限りません。

リーマンショックの時の落ち込みで大企業はアウトソーシングを国内ではなく海外移転して
そこで対応しているように感じます。

そして米中貿易摩擦の影響が電気業界に蔓延し始めています。
昔のようにアナログICやデジタルICの組み合わせをした回路は殆どなくて

アナログの場合も簡単なデバイスからADコンバータでデジタル信号化し
後はASICなどで処理すればいいことになります。
CPUなどの処理スピードも上がっているので以前のように処理が間に合わないからという
ことは少ないです。
こういった回路構成の場合は大規模な回路になることは少ないのでアウトソーシングする
メリットがなくなります。

ADコンバータまでは基板化して後は市販のCPUボードで足りることもよくあります。
かなりの部分がソフトウェアで処理できるようになってきていることも要因です。

基板設計の流動化をそれで考えてみると

駅前商店街--->バイパス沿いの専門店--->郊外型大型店舗

知り合いからの紹介(フェイスツーフェイス)--->インターネットでの仕事の依頼
--->グローバル化で海外での基板設計、製造

こういう感じなのでしょうか。


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ODB++ファイル [PCB Design(J)]

他の基板設計CADなどで利用するためにODB++ファイルを使用する場合があるでしょう。
そこでODB++ファイルをCAM350で読み込んでそれをPADSなどの別ファイルに変換してみました。
しかし、レイヤの割振が不要なだけで通常のガーバーデータと同じでした。

恐らくODB++ファイルはインテリジェントなデータではあるけれどCADファイルでは
ないということでしょう。
つまり、プリミティブデータの集合体ということです。

シルクなども文字という扱いではなくベクトルデータということです。
確かにシルクのフォントをそのままCADの違いを意識しないでデータにするのは難しいことでしょう。

「AltiumDesigner」でも保存時のファイル変換ではなくて、製造データ出力の項目で
生成されていることから気が付くべきでした。


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RSコンポーネンスの3Dデータ [PCB Design(J)]

どの部品でもという訳ではなさそうですが提供されているメーカーによっては
こちらのように3Dビューをすることが可能です。
左側のメニューでは透過モードや自動回転モードもあります。

但し、3Dデータをダウンロードするには事前登録が必要です。


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Vectorのネットリスト作成ソフトが [PCB Design(J)]

キーボードからネットストを入力するソフトウェアがVectorのサイトにあったので
ダウンロードしてインストールしようとしました。
しかし、Win10ではインストールできませんでした。
仕様とチェックすると対応OSがVista/XPとなっていたので仕方ないです。

弊社のマクロでも手入力が可能なのでどういう手法なのかどのような機能なのかを
調査したいという目論見は散ってしまいました。
筆者自身は手入力したことはなくて、手間でも回路図CADで位置から作図しているので
使用したことはありません。


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理想のピックアンドプレースファイル [PCB Design(J)]

ピックアンドプレースファイルは通常は決まったフォーマットですが「Altium Designer」では
バージョンによって項目が変わってしまう場合があります。

弊社ではそれを避ける為に、Delphiスクリプトで処理しています。
現状ではピン数とタイプ欄(SMDなのかを表示)とNotes欄でのQFP14_14などの形状です。
部品実装会社などに質問をしたところ、部品の原点や基板サイズがあればありがたいとのことでした。
ヘッダーに追加することも可能ですが、プログラミングの都合もあるので添付ファイル内に
テキストとして記載した方が良さそうです。

部品位置としてのXY座標だけではなく、Zつまり部品の高さ情報もあれば部品を吸着させるのに
有利です。
ある程度の重さのあるスイッチング電源モジュールなどの場合は、Notes欄にはその重量を記載する
ことにします。


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基板設計の価格設定 [PCB Design(J)]

基板製造の場合は安くて性能がよいものを選びたくなります。
次に納期が気になります。
P板.COMとユニクラフトでは前者は納期は通常は1週間で後者は2週間ぐらいですがより低価格です。
価格か納期の両方という訳にはいきません。

これと似たようなことがパターン設計でもあります。
基板設計の場合には価格も納期もパターン設計の質のどれも良くないといけないと無理なことを
いうクライアントもいます。
そういっているクライアント自体は自己防衛のために基板設計の価格を安くあげて、高く売りたい
のが目に見えてしまいます。

現実には見積提出すると、価格だけで決定する業者が多いようです。
質自体は、事前に細かく指定したり、または納品時のチェックでわかるから質に関しては不要という
場合もあります。
また、納期厳守の場合に何度も訂正が入って結局納期はボロボロというのが極めてよくあります。
基板設計中に回路図修正するのが一般的と思っている回路設計者もいるようです。
基板設計者からすると納期を遅くしたいとしか思えない出来事です。

元回路設計者の目線から言わせて貰うと資材から部品入手で問題がある場合や致命的な回路図の間違い
以外では、出図した後の回路図修正は恥ずかしいことです。


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部品実装情報 [PCB Design(J)]

部品実装用の座標データは、PCBCAD依存で通常はアレンジできません。
しかし、EXCELなどを使用すればその情報を修正し、より実践的なデータに修正することが可能です。

具体的には部品の型番ではなくて、わかりやすい一般的な情報表示です。
部品実装側ではその型番がどういう部品形状なのかよくわからない場合があります。
QFP100Pでどういう樹脂部分のサイズかリードピッチかもわかると事前検討がしやすいようです。

ただ、そのデータだけでは表現できないこともあります。
幸いなことに「Altium Designer」ではドラフトマンが使用できるのでそれで表現可能です。
個々の部品をSTEPファイルで表示するか、単純化した四角形や丸のままの方がいいのか悩みます。
弊社では単純化した図形のままで、AD19からのリアリスティック図形を別のページに表示することで
部品実装後の絵柄を表現させています。

部品表もTOPとBOTを別々にマウント図の脇、空きが無かったり縦のサイズ的に入らない場合は
次のページに表記させています。
どうしてもA3横サイズ以上になってしまいますがこれは仕方ないでしょう。
納品直前はガーバー出しで忙しいので、こういった作業は納品した翌日の作業になることが多いです。


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To Do List [PCB Design(J)]

プログラミングしなければいけないリストを記載しておきます。
自分用の備忘録でもあります。

1.STEPファイルを載せたPCBDOCからそのSTEPファイルだけを除去して軽くするスクリプトの作成。

2.PCBDOCから余計なメカニカルレイヤをレイヤ指定して除去するスクリプト。

3.IDFからピックアンドプレースファイルを抽出するEXCELマクロ。

4.IDFを編集できるEXCELマクロ。



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差動ペアの意味 [PCB Design(J)]

基板設計では差動ペアの配線の依頼もよくある筈です。
しかし、その意味が理解できないままパターン設計をされているかもしれません。
こちらの一番上段のこちらの図がその参考になります。
https://www.altium.com/documentation/18.0/display/ADES/((Differential+Pair+Routing))_AD

赤いノイズは両方の信号に対してプラス側の信号として重畳されます。
その信号がオペアンプに入力されるとマイナス側を反転してプラス側と平均を取ると考えます。
すると赤いノイズ部分が相殺されるので本来の信号のみがオペアンプから出力されるということになります。

ラインフィルタで4端子のものもこれに似た原理で、こういったコモンノイズに強く内部にある
トロイダルコアの磁力として相殺してくれます。


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設計資料の三点照合 [PCB Design(J)]

部品表のチェックに関して調べていると時々、「三点照合」ということががよく登場
します。

部品表、回路図データ、基板データの3種類をチェックするということです。
といっても目視で比較するのではミスしてしまうでしょう。
回路図データと部品表とは、弊社ではネットリストを部品表に変換するEXCELマクロで
チェック可能です。

回路図データと基板データはネットリスト同士で型番部分を比較するEXCELマクロを
利用しているのでチェックすることが可能です。

ネットリストに含まれないシルクの記入の仕方やコネクタの機能名などは回路図のものを
地道にチェックして基板に反映するしかないでしょう。

回路設計者からの変更を部品表とネットリストで貰う場合は、部品表を手修正している
場合があるので注意が必要です。

弊社ではその部品表からネットリストを生成して比較すればミスを見つけています。


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フットプリントだけ作成時の価格 [PCB Design(J)]

知り合いの会社ではフットプリント作成だけの作業の見積りを求められることが
あるそうです。

そこで、弊社のSTEPファイルを作成する時に利用する見積り用マクロをアレンジして
新規フットプリントを作成する費用も考慮した見積り用マクロに修正しました。

フットプリントの種類はREF番号のアルファベット部分で識別し、新規かどうかは
ライブラリーのデータベースと比較します。
フットプリント作成の難度や全体のピン数も考慮します。

ネットリストから作成するとなると操作がややこしくなるので、部品表から作成する
マクロとしました。
但し、個別部品のピン数はネットリストからではないので算出できません。

新規部品作成、部品移動、シルク修正、パターン設計という風に細分化して見積りし
合計しています。

既存のフットプリントと比較するのでCADで使用しているフットプリントの一覧がすでに
存在または生成できていない会社での利用は現実的には難しいでしょう。


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EBOM [PCB Design(J)]

一般的な言葉ではないのかもしれませんが電子回路設計CAD側から出力された部品表を
メーカーによってはEBOMと呼んでいるようです。

機械設計CADをMCADと読んだり、回路設計CADをECADと呼ぶ場合があるのでそれと同じ
流れなのでしょう。

しかし、部品表をREF番号別で一覧にした(クロス)リファレンスもメーカーによっては
EBOMと呼ぶ場合があるようです。
前者とは雰囲気が違うので混乱をしてしまいます。
リファレンス表示とかクロスレファレンスと読んで欲しいです。

機械設計の部品表ではなくて製造部門の部品表をMBOMと呼んだりで、こちらも勘違いを
しそうです。


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CSiEDAの資料 [PCB Design(J)]

「Altium Designer」と比べて提出資料などで異なる部分を箇条書きしてみました。
こちらのCSiEDAのサイトの一番下の項目です。
https://www.csieda.co.jp/csieda/winpcb.html

1.温度分布図
2.高さ部品図
3.比重分布図
4.配線密度分布図
5.検図用パターンアウトライン表示
6.3D実装図

1から3までは「Altium Designer」には全くない機能です。
その中で3.の比重分布図は密度などの情報さえあれば別の方法で実現できそうです。

4.は「Altium Designer」にも似たようなものがありますが情報が荒いので利用しにくいです。

5.ではパターンがアウトラインで表示されるのでチェックしやすいでしょう。
「Altium Designer」ではできないのでCAM350で処理するしかありません。

6.は部品にSTEPファイルを貼り付けた場合にドラフトマンで設定をすれば似たようなことが
できるでしょう。

これ以外に「組立図作成」というものもありますがどういう内容なのか不明です。
2Dではなくて3D的な表示であれば、3DCADを使用しないと無理でしょう。


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部品表の型番の順番 [PCB Design(J)]

CADから出力される部品表ですら同じ内容の筈なのに順番が異なる場合があって
消しこみする場合に混乱していたのを思い出しました。

EXCELのマクロで部品表を作成する場合は最初にREF番号でソートし、次にコメントでソートしています。
最後に型番でソートします。

同じ手法でソートするのでチェックする場合に結果も近い筈なのでチェックし易くなります。
但し、マクロ内で置換テーブルでその部品表自体を置換をしてしまうとそのままなのでそういう
ことになりません。

クロスリファレンス状態または再度そういう状態にすれば問題なく処理できます。
再処理すると処理の待ち時間があるので未処理です。

ここ1ヶ月で作成した市販用のマクロではどうしてもという場合はネットリストとして出力して
再度読み込むという手法も取れます。


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ヒットのないCAD [PCB Design(J)]

これまでのSCH/PCBのCADの歴史を考察してみました。

Windows95の発売とプロテルのWindows版(アドバンスドPCB)のリリースが同じぐらいで
Windows98の発売ぐらいにはプロテル98がリリースされていました。
前者は回路図などの製図がドラフターからパソコンに変わってきた時期です。
ライブラリなど関連のもので儲けた人もいらっしゃいますがその過渡期が導入によるピークだった
のではないでしょうか。

ORCADのWindows化が1年ぐらい遅れたものプロテルには有利でしたがその後は反転攻勢だった
ように感じますが、実際はどうだったのでしょう。

現在ではドラフターで回路図や基板設計をする人は殆どいらっしゃらないでしょうから
パソコン化され尽くしている筈で、こういった過渡期のようなピークは今後は無い様に思います。

基板設計CADでは3D化関連がこれまでとは若干違う内容ですがその用途は現在でも大企業以外は
少ないように思います。

配線用ルータがAI化すればヒットは狙えますが、高価でその分だけ人件費や人数がカットされる
ことでしょう。


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部品表同士の消しこみ [PCB Design(J)]

弊社ではネットリストの型番を修正して基板にロードしているので部品表はチェックするだけ
でした。
しかし、部品表基準でネットリストを作成する方も多いようです。

これまではEXCELマクロで両方のネットリストを読み込んで処理し、クロスリファレンスにして
比較していました。

そういう手法はどちらかというと無機質です。
そこでネットリストを部品表に変換し、部品表同士を目視する方法もあると感じています。
グループ的な違いを見つけるにはクロスリファレンスでの比較とは異なります。
但し、目視なのでチェックミスも発生しやすいので前者と併用する方がいいでしょう。


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フットプリントの置換工程Part.2 [PCB Design(J)]

前からの続きの記事で、弊社で利用している手法B.の説明をしていきます。

手法B.は具体的には抵抗R*でコメント欄に「270FC」と書かれている場合は置換テーブルで
フットプリント欄を「R2012M」と差し替えます。

Fは金属被膜抵抗のFランクでCはチップ抵抗の意味です。
この顧客の場合はチップ抵抗は2012サイズを使用すると約束ごとがあるのでこうしています。
抵抗値ごとに置換テーブルに新規登録は必要ですがE24シリーズで登録しておけばさほど追加する
ことはありません。
同様に抵抗R*で「OPEN」となっていれば「R2012」のカーボン抵抗に差し替えます。

コンデンサでC*でコメント欄に「0.01uC」となっていれば「C2012」となります。

ただ、顧客によって使用する部品や法則が異なるので置換テーブルも差し替える必要があります。
EXCELのシートで処理することも可能ですが、マクロ自体を別名保存して顧客ごとに違うマクロで
処理する方が置換テーブルの差し替えミスがなくて安全でしょう。

詳しくはこちらの記事の画像をご覧ください。
https://sophil3.blog.so-net.ne.jp/2019-02-06


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フットプリントの置換工程 [PCB Design(J)]

どの基板設計会社でも支給されたネットリストと部品表から自社のフットプリントの型番に
差し替える工程を取るでしょう。

具体的にどう処理しているか弊社の例を示してみます。
前にも似た記事を掲載していますがより詳しい説明でCADが「Altium Designer」の場合です。

手法A.

1.DelphiスクリプトでPCBLIBのあるフォルダー群の親フォルダを指定してその一覧を収集
 します。
 これができない場合は、このPCBLIBでレポートを出力してEXCELマクロで合成、重複処理を
 して1列のデータにします。
 バッチファイルでレポートを合成して1つのファイルにし、秀丸エディタなどでヘッダー部分を
 空文字に置換することでも生成できます。

2.EXCELマクロでネットリストを読み込んでそれを置換し、無いものは前出のデータと照合します。

3.ネットリストとして出力し、接続情報部分と合成して完了。

もう一つの手法B.です。

1.「部品表修正マクロ・プロフェッショナル」でネットリストを読み込んで置換テーブルで
 置換処理をします。

2.色が変わっていない部分は目視で処理します。

3.オリジナルのネットリストを読み込んで両者を比較することで一度目のチェックとします。

4.ネットリストとして出力し、接続情報部分と合成して完了。

手法C.
貼り付けた部品表を自動修正し、それをクロスリファレンス化し、データベースと比較して
確度を表示し、それに基づいてネットリストを生成します。

以前は手法A.で作業をしていましたが、最近は手法B.を利用しています。

手法C.は知り合いの会社用に作成したもので、フットプリントにプリフィックスとサフィックスが
多い場合に有効です。
弊社ではオリジナルの型番とCRは簡易的な型番なのでこの手法は利用していません。

話が長くなりそうなので続きはPart.2にて
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支給部品表の不具合 [PCB Design(J)]

回路設計会社からパターン設計のために部品表を提供して貰いますが、手修正などを繰り返した
場合は、不具合やミスがあります。
具体的には下記のようなものです。

1.半角全角の混在
2.表示を~と省略
3.REF番号のアルファベットの省略
4.REF番号の重複
5.REF番号による全数量が個別数量の合計と異なる
6.型番別の数量がREF番号のカウント数と異なる

この1.から5.までは「部品表修正マクロ・プロフェッショナル」版でチェックや修正が可能です。
6.については異なる部分の色を変えることはプログラム的には可能ですが、直した後もその色を
自身で修正し直す必要があるので対処していません。
別途、ネットリストから部品表を生成できるので、その数字との比較で間接的にチェックが可能です。

これらの作業を毎回、手修正されている方が殆どのようです。
修正情報が、また部品表で提供された場合は同じ手作業の繰り返しです。
パターン設計費用を圧縮してくる元請企業も多いのでこういった作業はインテリジェント化する
方がベストです。


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