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ここ数年、ネットワークの発展、より厳しい設計製約と配線密度、高速度・高密度プロジェクトへの移行は、PCBの複雑さを激化させています。幸いなことに、PCB設計ツールは近年着実に発展しており、このような日々複雑になっている設計分野でもたらす挑戦に対応しています。3 D機能の採用は、設計者が設計革新と市場の競争力を両立できるようにすることが期待されています。
3 D設計が直面する挑戦
従来、回路基板設計者は、製造前に設計の形状、適合度、機能性を確保するために、設計サンプルに依存しています。実行可能ですが、この方法には多くの欠点があります。
まず、実際の設計サンプルを製造する前に、設計者は回路基板が適切かどうかを判断することができません。
それから、この方法は一般的に設計過程で何度も設計サンプルを作る必要があります。
また、何度も設計サンプルを作るのは非常に時間がかかり、中程度レベルの複雑な設計サンプルに対するコストは平均8,929ドルです。
設計過程でのいかなる余分な時間や費用を増加するのは、会社の競争力に影響を与えるだけでなく、新しいビジネスへの進出を阻害することもあります。なぜこの方法が人気がないのか理解するのは難しくありません。
もう一つの欠点はPCB設計が伝統的に二次元設計です。基本的に、設計は2 D方式で作成され、手作業でマークアップされた後、機械設計エンジニアに渡されます。
機械エンジニアは機械CADソフトウェアを採用して設計を3 D再描画します。完全に手動操作のため、この方法は非常に時間がかかり、エラーが発生しやすいです。
そのため、次世代の電子製品を設計するために競争力のあることを提供することはできません。現在、問題が明らかになっています。回路基板設計者は、日々複雑になっている設計を分析するため良い方法を見つける必要があります。
PCB設計者の最終目的は現実世界（3次元）のために製品を創造することであるため、先進的な3 D機能を持つ設計ツールを使用することです。
設計者は生産前に設計された実際の3 D画像を見ることができ、設計サンプルを作る必要がなくなり、時間と資金を節約することができます。正確な3 Dモデルを簡単に生成し、実際の3 Dで回路基板レイアウトを行うために使用できます。
また、ターゲットハウジングの3 DモデルをPCB設計に導入し、設計された回路基板がこのハウジングに完全に配置されることを保証することもできます。設計者は自信を持って彼らの設計書類を生産に提出することができます。
3 D導出機能は、放熱分析や電磁シミュレーション分析などの方面で役立ちます。現在、ワイヤレス接続を使用している小型バッテリ給電デバイスごとに、放熱効果は回路基板の形状に完全に依存するため、この機能は極めて重要です。
これらの機能のため、PCB設計ツールにおける3 D機能は、次世代電子製品を迅速かつ低コストで設計するために不可欠です。
3 D機能
PCB設計に3 D機能を追加する価値は否定できないため、多くの会社が現在、この機能を提供できることを宣伝ポイントとしています。しかし、これらの設計ツールが提供する3 D機能は大きく異なります。
3 Dのすべてのメリットを発揮するためには、実際の3 D画像の表示を実現するだけでは十分ではなく、3 D全体に拡張する機能も含まれています。下記の内容をご覧ください。
設計のために3 Dアニメーション/ビデオを作成する能力
この機能を通じて、設計者は彼の製品設計を簡単に共有し、展示することができ、マーケティング用の資料とすることもできます。
他の設計チームやメーカーとのより良い協力を促進することもできます。例えば、3 Dビデオを通じて、設計者はメーカーに組立が完了した製品の様子を見せることができ、ビデオは回路基板上の部品の溶接手順を説明することもできます。
3 Dモデル（部品を含む）を回路基板設計に導入する能力
一部の設計ツールにはこの機能が欠けており、設計者が2 D形式で基本的な可視化と構成部品ギャップチェックを実行できるだけであることに注意してください。
しかし、ハウジングや他の機械物体を導入できれば、時間を保証して部品を適切な位置に置くことができます。
設計規則における3 D検査をサポートする能力
ルールは設計過程でのリアルタイムガイドであるため、これは非常に重要な機能です。
3 Dの設計規則検査器は、2つの部品の間、部品とハウジングの間、または部品と放熱器の間に、3 D空間内（すべての軸に）幹渉があるかどうかを設計者に伝えることができます。
PCB内層構造における銅層のモデリング能力
3 D機能を持つECADパッケージを使用すると、製造中に問題が発生する可能性があります。
設計後期のこのような段階で問題が発見され、コストが大幅に増加します。PCB内層構造における銅層モデリング能力に対して、設計者はピンと内層との接続または熱接続（thermal reliefs）を簡単に表示し、検査することができます。
3 D設計によるメリット
3 D形式で設計することは、多くのメリットをもたらします。MCADとECADの反復サイクルを1つのサイクル（場合によってはゼロ）に減らすことができ、設計サイクルを短縮し、設計エラーを減らすことができ、生産性を大幅に向上させることができます。
また、基板レイアウトとハウジングとの適合性の不確実性を解消することで、設計者が安心して製品の美観的な設計に力を入れることができます。
3 D設計の他の利点は次のとおりです。
競争優位性
1つの組織内およびサプライヤーとお客様の間でコミュニケーションを改善することにより、3 D設計は製品設計の速度を速め、製造プロセスをより合理的かつ効率的にし、製品の普及を加速させることができます。
設計コストの低下、利益率の向上、同時に上場時間の前倒しと製品品質の向上は収益の増加を意味します。
協力を高める
リアルな3 D設計画像は、ベンダー、お客様、メーカーとのコミュニケーション効率を向上させることができます。CAD以外の人がこのプロセスに参加することもできます（例えば、お客様のアンケート調査、明確な説明、製品構成など）。
これは現在、多くの会社が外部生産（中国や地元）に傾いている場合に特に重要です。設計意図や必要な最終製品の理由にかかわらず、性能設計と製造は極めて誤解を導入しやすいです。
3 D設計画像は、汎用的でわかりやすく、すべてのチームメンバーが操作できるプラットフォームを提供します。
より効率的な設計監査と修正
3 Dレンダリングとアニメーションを作成する能力により、設計案の作成や設計チームメンバーでの設計確認などの作業が簡単になります。
また、設計者が変更して更新した設計変更を簡単に実施することもできます。たとえば、変更や修正が完了すると、新しい3 Dレンダリングやアニメーションを簡単に生成できます。
より効率的な製造と組立プロセス
3 Dモデルは汎用的な基礎を提供し、メーカーはそれを利用して仕事をすることができ、設計意図と関連する設計詳細をより正確かつ明確に伝えることができます。
以前は生産後にしか発見できなかった誤りは、設計過程で早期に発見されることができます。そのため、3 Dモデルを採用して製品を製造し、組み立てることは必要があります。
販売促進、マーケティング推進
製品の3 Dモデルは貴重なマーケティングツールとなり、製品を生産する前に顧客に製品の全貌を見せることができるため、販売部門は迅速に市場評価を行うことができ、追加の収益をもたらすことができます。
おわりに
長年、リアルタイム3 Dグラフィックス技術は社会とコンピュータの相互作用方式を徹底的に変えてきました。3 D PCB設計ツールを通じて、このような変革は現在PCB設計分野に来ています。現在は電子製品の設計と製造方法を変えています。
（株）iPCBはPCB・PCBAの設計、製造販売及びこれらの付随業務の電子相関事業を手掛けています。ご興味のある方は弊社の詳細リンク：https://www.ipcb.jp/をご覧ください。
