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Altium Designer ECAD/MCAD ワークショップ 1

Altium Designer で 3D CAD モデルを使用する


目次

Altium Designer で 3D CAD モデルを使用する 1

モジュール 1: ECAD/MCAD の概要 3

1.1 ECAD/MCAD とは ................................................................... 3

モジュール 2: MCAD と ECAD 間のやりとりの基本 4

2.1 3D CAD データを Altium Designer にインポートする ......................... 4

2.1.1 MCAD から 3D モデルを入手する ................................................................... 4

2.1.2 Altium Designer に 3D CAD モデルをインポートする ........................................... 5

2.1.3 3D モデルの位置を調整して配置する ............................................................... 6

2.1.4 3D 表示を制御する................................................................................... 7

モジュール 3: ボードシェープ 8

3.1 3D モデルでのボードシェープの定義 .................................................. 8

モジュール 4: 筐体 12

4.1 Spirit Level の PCB を筐体に収める ............................................ 12

モジュール 5: コンポーネントに 3D モデルを追加する 17

5.1 コンポーネントの 3D モデルを置き換えて更新する ................................. 17


モジュール 1: ECAD/MCAD の概要

1.1 ECAD/MCAD とは

どんな設計にも当てはまることですが、基板を筐体に収める作業はギブアンドテイクにほかなりません。たとえば、

取り付け穴を調整したり、コンポーネントの位置を微調整したり、サプライヤーから製造中止だと通知された

ディスプレイの開口部を変更したり、といった具合です。

これにスムーズに対処するには、作成した基板を ECAD と MCAD の設計領域間で簡単にやりとりできる方法

を確立することです。これを実現するには、3D ECAD と 3D MCAD の設計環境が必要になります。また、

基板や追加されるコンポーネントを両方の設計領域で把握できるように 3D で定義する必要もあります。これに

より、ボードシェープ、コンポーネントの位置、ケース開口部に対する重要な変更に対応できます。

こうした解決策は、単一の機能やダイアログ、コマンドだけでは機能しません。つまり、下記に対応する 3D PCB

エディターが必要になります。

3D コンポーネントモデルの作成

標準形式の 3D コンポーネントモデルのインポート

製品のケース/筐体のインポート

PCB エディター内での 3D 衝突チェックの実行

作成した基板の標準ファイル形式でのエクスポート

Altium Designer では、STEP、Parasolid、ネイティブの SolidWorks Part（SldPrt）ファイルといった

さまざまな 3D CAD 形式でコンポーネントモデルをインポートできます。そのため、コネクタや製品の筐体など、

稀な形状のコンポーネントや寸法的に重要なコンポーネントも取り込むことが可能です。また、コンポーネントを

3D で配置できるだけでなく、3D モデルを使ったボードシェープも定義できます。新しく 3D 衝突検出機能を

対応し、コンポーネントを特定のコネクタに適合させ、作成した基板を確実に筐体に収めることが可能です。

基板を 3D モデルでエクスポートすると、最終製品を構成するファスナーやスタンドオフなどのさまざまなメカニカル

アイテムを、機構技術者がアセンブリに追加できるようになります。3D CAD モデルはライブラリーレベルで ECAD

のコンポーネントに埋め込むか、リンクすることをおすすめします。これによってコンポーネントライブラリーを標準化

すれば、コンポーネントライブラリーを共有するチームの全員が、ECAD データの完全な最新版を使用できるよう

になります。


モジュール 2: MCAD と ECAD 間のやりとりの基本

2.1 3D CAD データを Altium Designer に

インポートする

2.1.1 MCAD から 3D モデルを入手する

3D CAD データを Altium Designer にインポートするには、次のいずれかの方法で該当するデータを入手

しておく必要があります。

1. オンラインのレポジトリ（Digikey などのサプライヤーのウェブサイト）で 3D モデルをダウンロードします。

2. 機構技術者に 3D モデルをリクエストします。カスタムコンポーネントのモデリングには、SolidWorks、

AutoCAD、ProE など、チームによって異なる MCAD ソフトウェアが使用されています。使用する

MCAD ソフトウェアにかかわらず、3D CAD データは STEP、Parasolid、または SldPrts のいずれか

の形式にする必要があります。

3. Altium Designer に搭載される IPC 準拠のウィザード: このウィザードでは、サポートされている

レイアウトパッケージのコンポーネントフットプリントとともに、高解像度の正確な 3D コンポーネントモデル

を生成することができます。


4. Altium Designer のインポーター: サードパーティー製の ECAD ソフトウェアのコンポーネントライブラリ

を使用している PCB 設計者向けに、広範に及ぶインポーターが用意されています。そのため、既存の

PCB データ（3D CAD データを含む）を簡単にすばやく Altium Designer の形式に変換できます。

2.1.2 Altium Designer に 3D CAD モデルをインポートする

使用する MCAD のコンポーネントモデルは、PCB ライブラリーエディターのフットプリントにインポートされます。

筐体については、メインの PCB エディターの 3D 外形にモデルがインポートされます。

1. PCB の表示を 3D モードに切り替えるには、数字の<3>キーを押します。

2. [Place] » [3D Body] に移動します。

3. PCB のワークスペース内にカーソルを置き、キーボードの<Tab>キーを押します。

4. 以下の [Properties] パネルで [3D Model Type] を [Generic] に、[Source] を [Embed

Model] に設定し、[Choose] をクリックします。


5. モデルを選択した後は、[Pause] ボタンをクリックするか、<Esc>キーを押してワークスペースに

戻ります。

2.1.3 3D モデルの位置を調整して配置する

MCAD モデルがコンポーネントフットプリントのそばに配置された後は、その位置を調整できます。

通常、ダウンロードした 3D モデルは、フットプリントに適合するように位置を調整する必要があります。

この作業に役立つ多数のツールや機能が用意されています。

1. スナップポイントをモデルに追加すると、フットプリントに正確に配置されたモデルを維持できるようになり

ます。スナップポイントは、[Tools] » [3D Body Placement] » [Add Snap Point from

Vertices]へと進むか、3D 外形の [Properties] パネル（モデルをダブルクリックして開く）で

インタラクティブに追加できます。[Add Snap Point from Vertices] コマンドには 2 つのモード

（クリックした場所にポイントを作成する、またはクリックした 2 つの場所の間にポイントを作成する）が

ありますが、STEP モデルを選択した後はスペースキーを押して、モードを切り替えることができます

（使用しているモードはステータスバーで確認できます）。3D 外形の [Properties] パネルでは、

それぞれの軸でモデルを回転させたり、Z 平面でモデルを上下させたりできます。

2. [Tools] » [3D Body Placement] » [Orient and Position 3D Body] へと進むと、

モデルとフットプリントを連携させることができます。ここでは、まずフットプリント上の 3 つのリファレンス

ポイントをクリックして指定してから、それに対応するモデル上の 3 つの頂点をクリックします。これによって

モデルの位置が自動的に調整され、フットプリントで指定したリファレンスポイントに、モデルで選択した 3

つの頂点が配置されます。


2.1.4 3D 表示を制御する

1. PCB Editor の [3D Layout Mode] では、下記のキーとマウス操作を使って、表示をスムーズに

拡大したり、回転させたり、基板内で移動させたりすることが可能です。

2. ズーム

<Ctrl> + マウスを右ドラッグ、または

<Ctrl> + マウスのホイールを回転、または

<PgUp> / <PgDn>キー

3. パン

マウスを右ドラッグ、または

標準 Windows でマウスのホイールを回転（縦方向）、または <Shift> + マウスのホイールを

回転（横方向）

4. 回転

<Shift> + マウスを右ドラッグ。<Shift>キーを押し続けると、方向を示す球体がカーソルに表示

されます。モデルの回転は、下記の操作を行って球体の中央で実行します（カーソルを

置いてから<Shift>キーを押すと、球体が表示されます）。マウスを動かし、必要な操作をハイライト

表示して選択してから右クリックします。

中央の点がハイライト表示されているときに球体を右ドラッグ - すべての方向に回転

横矢印がハイライト表示されているときに球体を右ドラッグ - Y 軸の表示を回転

縦矢印がハイライト表示されているときに球体を右ドラッグ - X 軸の表示を回転

円がハイライト表示されているときに球体を右ドラッグ - Z 平面の表示を回転

5. 位置の調整

0（ゼロ） - 基板を上から表示

9 - 基板を 90 度回転させて上から表示

8 - 基板を直交表示


モジュール 3: ボードシェープ

3.1 3D モデルでのボードシェープの定義

PCB 設計者が基板を作成する前に完了しておくべき一般的な作業の 1 つは、基板外形やボードシェープを

定義することです。Altium Designer にはこれを実行する方法が多数用意されていますが、そのうちの 1 つを

見ていくことにしましょう。ここでは、3D STEP モデルのボードシェープの定義に焦点を置きます。

1. Altium Designer を起動します。

2. [File] >> [New]>> [PCB] をクリックします。

空の.PcbDoc ファイルが作成されます（デフォルトのボードシェープは以下の長方形）。

3. [Place] >> [3D Body] をクリックします。

4. PCB ワークスペース内にカーソルを置き、キーボードの<Tab>キーを押します。

5. 下記のように [Properties] パネルのオプションを設定します。

ヒント: [Properties] パネルがワークスペースに表示されない場合は、右下にある [Panels] ボタンを

クリックし、ポップアップリストの [Properties] を選択して表示します。


6. [Properties] パネルで [Choose] ボタンをクリックします。

7. 表示される Windows Explorer のプロンプトから「//SpiritLevel-SL1/3D DATA」フォルダーに移動

します。

8. 「BoardOutline.STEP」という名前のファイルを選択し、[Open] をクリックします。

9. 下に表示されている [Pause] ボタンをクリックするか、<Esc>キーを押します。


10. 3D 外形がカーソルに追加されたら、既存の長方形の基板外形の右側にカーソルを合わせます。

クリックして PCB ワークスペースに 3D 外形を配置します。

11. <Esc>キーを押し、コマンドを終了して閉じます。

12. ワークスペースを 3D モードに切り替えるには、[View] >> [3D Layout Mode] をクリックするか、

<3>キーを押します。PCB ワークスペースは以下の画像のようになります。

13. [Design] >> [Board Shape] >> [Define from 3D body] をクリックします。

14. インポートした 3D 外形をクリックします。3D 外形の表面が薄緑色に変わります。

これは、この面が選択されていることを示します。

15. 表面をクリックして下記のオプションが設定されていることを確認し、[Close] をクリックします。


16. 2D モードに切り替えるには、[View] >> [2D Layout Mode] をクリックします。3D モードに戻るには、

[View] >> [3D Layout Mode] をクリックするか、<2>キーを押します。以下のように、ボードシェープ

が 2D と 3D の両方で更新されます。

ヒント: [View] >> [Fit Board] をクリックすると、基板全体を表示することができます。

17. Altium では 3D 外形はもう必要ないため、ピンク色の外形をワークスペースから削除します。

18. これでモジュール 3 は終了です。Blank.PcbDoc ファイルを保存せずに閉じてください。


モジュール 4: 筐体

4.1 Spirit Level の PCB を筐体に収める

Spirit Level 設計は、ボタン、コネクタ、液晶ディスプレイが使用される単純な 2 層基板です。

これは、基本的な 3D モデルの実践に程よいテーマです。

1. Altium Designer を開きます。

2. [File] >> [Open Project] の順にクリックします。

3. 「//SpiritLevel-SL1」フォルダーに移動します。

4. 「SpiritLevel-SL1.PrjPcb」ファイルを選択して開きます。

5. Projects パネルで「SpiritLevel-SL1.PcbDoc」ファイルをダブルクリックすると、PCB ワークスペースに

基板が表示されます。

6. [View] >> [3D Layout Mode] の順にクリックすると、PCB ワークスペースが以下の画像のように

なります。

7. 先の演習で実行したように [Place] >> [3D Body] をクリックし、一番上の筐体の 3D モデルを

インポートします。


8. カーソルを PCB ワークスペース内に置き、キーボードの<Tab>キーを押します。

9. [Properties] パネルで、[3D Model Type] [Generic]、[Source] [Embed Model] に

設定します。

10. [Choose] ボタンをクリックします。

11. 「//SpiritLevel-SL1/ 3D DATA」に移動します。

12. 「TopCover.STEP」という名前のファイルを選択して開きます。

13. [Open] をクリックして選択を確定し、Windows Explorer のパネルを閉じます。

14. [Pause] ボタンをクリックし、3D 外形の配置を続行します。

注: 次のステップでは、マウスを使ってズームやパンを自由に試してみてください。

15. 以下のように、3D モデルが追加されたカーソルを PCB ワークスペースに移動させてクリックします。


16. <Esc>キーを押し、コマンドを閉じて終了します。

17. <M>キーを 2 回押すと、[Move] コマンドを選択できます。

18. 下記のように、筐体の左下のそばをクリックします。

19. キーボードの<J>キーを押すとジャンプし、<O>キーを押すと元の場所に戻ります。モデルが基板と連携

していることがわかります。

20. <Enter>キーを押して 3D モデルをカーソルがある位置に配置します。<Esc>を押してコマンドを終了

します。

21. PCB は以下の画像のようになります。

注: 筐体が白ではなく明るい緑で表示されているのがわかります。また、右側には衝突の発生

を示す小さなコールアウトが表示されています。ここでは DRC の違反（この場合は

衝突）が検出されたため、その原因になっているコンポーネントを明るい緑色で表示することで

警告を示しています。

22. [Tools] >> [Reset Error Marker] をクリックし、PCB ワークスペース内で DRC 違反をリセットします。

筐体と基板のその他の部分が通常の色に戻ります。

23. カーソルを筐体に合わせます。


24. <Shift>キーを押している間、縦矢印と横矢印が付いたオレンジ色の球体が表示されます。

25. そのまま<Shift>キーを押しながら、右矢印を右クリックして固定します。

26. PCB の表示を回転させるには、<Shift>キー + 右マウスボタンを押しながら、表示を回転させたい方向に

マウスをドラッグします。

27. 以下のように、いろいろな方向の矢印を使って手順 23～26 を繰り返し、PCB の位置を調整します。

28. 赤いコンポーネント F1 は高さを低くする必要があります。

29. この衝突の原因は、コンポーネントを作成した CAD 技術者がデータシートを読み間違い、誤った高さにして

しまったことでした。この技術者が 3D モデルを修正したため、こちら側でも Altium Designer で

コンポーネントのフットプリントを更新する必要があります。

ヒント: この時点で、（A）コンポーネント F1 の新しい、または更新された 3D モデルを

MCAD 技術者にリクエストする、または（B）新しく更新された筐体をリクエストすることが

できます。

30. Top Cover 3D モデルをダブルクリックします。

31. 3D 外形の [Properties] パネルで、表示されている鍵アイコンをクリックして筐体を固定します。

32. [Properties] パネルをさらにスクロールして [Display] の項目に移動します。以下のようにスライダーを

中間地点に設定します。


注: 通常は筐体が緑色に戻りますが、これはライブ DRC がデフォルトで有効になっている

からです。この設定は、[Preferences][PCB Editor][General][Online

DRC] と進んで変更できます。

33. 以下のように、一番上の筐体は透明で表示されます。

34. [File] >> [Save All] をクリックします。


モジュール 5: コンポーネントに 3D モデルを追加する

5.1 コンポーネントの 3D モデルを置き換えて更新する

この演習では新規の STEP モデルを使って、コンポーネント F1 の 3D モデルを更新します。まずは、F1 のフット

プリントを含むフットプリントライブラリーを開き、既存の 3D モデルを新しいモデルに置き換えます。

1. [Projects]パネルで「Libraries」フォルダーを展開します。

2. 「Spirit_Level_Project.PcbLib」ファイルをダブルクリックし、PCB ワークスペース内で開きます。

注: ワークスペースは以下の画像のようになります。このように表示されない場合は、以下のように

ハイライト表示されている [Spirit_Level_Project.PcbLib] タブをクリックしてドキュメントを

開きます。


3. [PCB Library] パネルをまだ開いていない場合は、[Panels] >> [PCB Library] （PCB ワーク

スペースの右下）をクリックして開きます。

4. [PCB Library] パネルが以下の画像のように表示されます。

5. [View] >> [2D Layout Mode] をクリックします。

6. [PCB Library] パネルの [Mask] ボックスに「RU」と入力します。

注: これによってすべてのフットプリントがフィルタリングされ、PCB 設計で F1 に属する

「RUE160_0.2」のみが表示されます。

7. [PCB Library] パネルで [RUE160_0.2] をクリックし、ワークスペースでこのフットプリントを表示させます。


ヒント: この時点ではモデルが Altium Extruded のため、コンポーネントの高さは簡単に修正でき

ます。ここではこれを割愛し、代わりに 3D STEP モデルをフットプリントにインポートしてみましょう。

8. ワークスペースでピンク色の 3D 外形をクリックすると、以下のように選択されます。

9. キーボードの<Delete>キーを押し、フットプリントから 3D 外形を削除します。フットプリントは以下の画像

のようになります。

10. [Place] >> [3D Body] をクリックします。

11. 先の演習で実行したように [Place] >> [3D Body] をクリックし、コンポーネントの 3D モデルを

インポートします。

12. PCB ワークスペース内にカーソルを置き、キーボードの<Tab>キーを押します。


13. [Properties] パネルで、[3D Model Type] [Generic]、[Source] [Embed Model] に

設定します。

14. [Choose] ボタンをクリックします。

15. 「//SpiritLevel-SL1/ 3D DATA」に移動します。

16. 「F1_3D_Body.STEP」という名前のファイルを選択して開きます。

17. [Open] をクリックして選択を確定し、Windows Explorer のパネルを閉じます。

18. [Pause] ボタンをクリックし、3D 外形の配置を続行します。

注: 次のステップでは、マウスを使ってズームやパンを自由に試してみてください。

19. 以下のように、3D モデルが追加されたカーソルを元のフットプリントに移動させてクリックします。

20. <Esc>キーを押し、コマンドを閉じて終了します。

21. PCB ライブラリーのワークスペースは以下の画像のようになります。

22. 数字の<3>キーを押して 3D 表示に切り替えると、コンポーネントが以下のように 3D 表示されます。


23. [PCB Library] パネルで [Component] の [RUE160_0.2] を右クリックし、[Update PCB With

RUE160_0.2] のオプションをクリックします。

注: この操作によって、コンポーネント F1 の最新バージョンが PCB 設計に反映されます。

24. [OK] をクリックして更新を確定させます。

25. [File] >> [Save All] をクリックします。

26. 以下のように、ドキュメントタブで「SpiritLevel-SL1.PcbDoc」という名前のタブをクリックし、メインの PCB

を開きます。

27. 違反が解消されたため、DRC のマーカーが消えました。また、コンポーネント F1 の高さが修正され、筐体に

きちんと収まっているのがわかります。


28. 3D ファイルは、PCB ドキュメントの [File] >> [Export Menu] からエクスポートできます。

29. これで、MCAD/ECAD コラボレーションワークショップは終了です。ありがとうございました。

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