PCB実装座標ファイル：座標・回転角度・実装面

プリント基板実装用のピックアンドプレースファイルは、各部品をどこに、どの角度で、基板のどちらの面に実装するかを実装業者に伝えるファイルです。部品配置リスト（CPL）、セントロイドファイル、XYファイルとも呼ばれますが、座標と角度の意味について合意できている場合にのみ使用できます。リリース前に、単位、基板原点、実装基準点、回転角度の規則、下面の取り扱いを定義してください。そのうえで、識別可能な部品を実装図と照合し、単にファイルが開くことではなく、サプライヤーがインポートしたデータをどのように解釈したかの確認を得てください。

ピックアンドプレースファイルに必要な列を特定する

ピックアンドプレースファイルには、リファレンスデジグネータ、X座標、Y座標、回転角度、実装面を示す、実装位置ごとの個別レコードが必要です。単位と原点は、合意したヘッダーまたは添付のリリースノートに明記します。サプライヤーのインポーターが要求する場合は、フットプリントと部品識別のフィールドも含めてください。ただし、これらは部品表（BOM）の部品選定情報に代わるものではありません。

個々の実装位置の問題を調べる前に、次の確認表を使ってデータの意味をすり合わせてください。「必要な確認」列は、見慣れた列名であれば正しく解釈されると想定するのではなく、求めるべき証拠を示しています。

実装点と吸着点を区別する

幾何学的中心、フットプリント原点、ピン位置は相互に置き換えられません。これらの欄を持つ配置出力では、Center X/Yは最外側パッド間の中心、Ref X/Yはフットプリント原点、Pad X/YはPad 1の位置を示します。受け取り側がどの座標ペアを要求するか確認してください。

非対称コネクタでは、これらの点が大きく異なる場合があります。配置工程によっては、全フットプリントパッドを囲む最小矩形の中心を原点とする必要があり、任意のライブラリ原点では適合しません。吸着・認識設定を決める前に配置基準を合意してください。変換では所定のパッド整合を保ち、ノズルを置きやすくするために部品を動かしてはいけません。

座標の単位と基板原点を明示する

座標の単位と基板原点は、すべての実装位置の縮尺と位置を定めます。両方を、X軸およびY軸の正方向とともに明示してください。ビューによって示す角が異なる場合、「原点は角」とだけ記した注記では不十分です。

ミリメートル、インチ、milを明確に区別する必要があります。1インチは25.4 mm、1 milは0.001インチです。たとえば、1.000インチという座標は25.400 mmを表し、1.000 mmではありません。大きな位置ずれを原点の誤りと解釈する前に、既知の寸法で縮尺を確認してください。

この例のバージョン9.0エクスポーターは、ドリル／配置ファイル原点とページ原点を区別し、コマンドラインで明示的に原点を選択できます。編集時に表示された原点が出力に使われたと推測せず、実際の設定を記録してください。

実用的なリリースノートでは、基準を物理的に記述します。たとえば、「単板座標、単位はミリメートル、上面視で基板外形の左下隅を原点とし、X正方向は右、Y正方向は上」とします。これはプロジェクト上の選択であり、業界共通の必須原点ではありません。

両軸方向で離れた位置にある特徴点を確認してください。1点が一致しただけでは、縮尺も回転も確認できません。同一直線上にない3つの基準特徴点は、有効な幾何学的確認に利用できます。反転したレイアウトでは、識別ラベル付きのそれらの配置を一般に維持できないためです。それらの一致はデータの位置合わせの確認として扱い、実装機の精度の証明として扱わないでください。

パッケージと装置の規則に基づいて回転角度を解釈する

回転値は、パッケージに定義されたゼロ姿勢に対する向きを表すものであり、それだけでは完全な方向指示になりません。観察する面、正の回転方向、ゼロ姿勢を定める識別可能なパッケージの特徴を記録してください。観察方向を示さずに符号だけを使用するのではなく、時計回りか反時計回りかを明示します。たとえば、参照先のサプライヤーは独自のピン1の基準姿勢と反時計回りの規則を公開していますが、それがすべての実装業者の規則を定めるわけではありません。

ライブラリのゼロ姿勢、基板上の部品の向き、供給された部品に対する装置の取り扱いを区別してください。リールの装着方向やノズル設定によって、回路上のどのパッドにピン1を配置するかを暗黙のうちに再定義してはなりません。見慣れた数値を解釈するのではなく、メーカーのパッケージ情報とリリース済みフットプリントを使って、物理的な結果を確認してください。

0°、90°、180°、270°は確認に便利な例であり、許容される実装角度をすべて列挙したものではありません。意図的に斜めに配置した部品では、別の値が必要になる場合があります。同様に、-90°と270°が幾何学的に同じ向きを表すのは、同じ基準座標系と正方向を使用している場合に限られます。それでも、インポーターが特定の数値表現を要求することがあります。

機械ソフトウェアにもノズル回転モードの区別があります。参照実装には、ライブラリ姿勢基準のAbsolutePartAngle、最終配置に補正するPlacementAngle、吸着後の相対回転を使うMinimalRotation、可動範囲内で動作するLimitedArticulationがあります。この実装のPlacementAngleとLimitedArticulationには、規定の事前回転ビジョン設定が必要です。

これらは装置設定の選択肢であり、顧客のCPLに安易に割り当ててよい別の意味ではありません。実装業者にパッケージの対応付けを特定してもらい、意図したパッドとピンの対応関係を維持してください。数値変換は、適用範囲と物理的な結果が確認できた後にのみ受け入れます。1つの部品が誤っているように見えるという理由だけで、基板全体に90°や180°の補正を指示してはなりません。

下面の座標とミラー処理を明示的に取り扱う

下面という指定は実装面を識別しますが、座標がすでにミラー処理されているかどうかは示しません。下面の実装位置が、共通の上面視投影を使うのか、下面を直接見たときに定義する座標系を使うのかを明示してください。実装ビューにも、それに対応したラベルを付けます。

バージョン9.0の出力例では下面X座標の符号を反転できます。別の配置出力オプションは下面のRef-YとPad-Yを反転しますが、それだけでCenter-Yの動作は決まりません。該当するエクスポーター、欄、設定を記録してください。

基板の機械設定も座標変換の段階です。基板座標と、機械内での基板位置・姿勢を区別し、面による扱いも考慮します。受け取り側の工程設定では、出力時に行った座標変換を織り込んでください。

たとえば、次のように具体的に指示します。「下面のX/Y座標は共通の上面視座標系のままとし、手動のミラー処理は適用していません。受け入れ側の設定では、識別済みの下面パッドの位置を再現する必要があります。」これにより、特定の装置コマンドを指定することなく、二重変換を避けられます。

位置のミラー処理と回転角度の解釈は関連していますが、別々に確認すべき事項です。下面図を評価する前に、基板を裏返す軸、原点、観察方向を定義してください。長方形の基板外形が正しく見えるだけでは、非対称部品やそのピンの並びが正しいことは証明できません。

極性に注意が必要な部品を実装図と照合する

極性に注意が必要な部品は、抽象的な角度と識別可能な物理端子を結び付けることで、CPLの検証に役立ちます。ピン1の位置、カソード、正極端子、コネクタのキーをリリース済み実装ビューで確認できる基準部品を選んでください。ライブラリのピン1定義が誤っていると、一見整合している実装データでも信頼できなくなります。

確認には、メーカーのパッケージ図、パッド番号付きの承認済みフットプリント、実装面を明記した実装図、サプライヤーのインポート後の重ね合わせ表示という、簡潔な証拠一式を用意します。同じ物理的特徴を同じビューで比較してください。パッケージの下面図を上面視投影と直接比較するには、ビューの変化を考慮する必要があります。

該当部品があれば、集積回路と有極性の2端子部品を使用してください。実装基準が部品本体の中心と異なる場合は、非対称コネクタも追加します。両面実装基板では、上面の実装位置だけを確認するのではなく、識別可能な下面部品を含めてください。

対称形の抵抗器で座標の誤りを見つけられる場合はありますが、形状だけではすべての向きの誤りを検出できません。同様に、シルク印刷は補助的な証拠として使用し、承認済みの端子対応の代わりにしてはなりません。

パッケージ情報、フットプリント、実装図が一致しない場合は、該当箇所の実装を止め、技術部門による解決を求めてください。現在のエクスポートが正しく見える資料を都合よく選んではなりません。この確認はCPLの解釈を検証するものであり、極性に関する証拠の矛盾を別途調査する作業に代わるものではありません。

エクスポートとインポートのインターフェースを合意する

プリント基板実装用ピックアンドプレースファイルには、エクスポートからインポートまでのインターフェースを文書化する必要があります。以下の選択肢は、記載したツールやサービス固有のものであり、汎用の形式仕様でも、JASPERの設備構成を示すものでもありません。

エクスポート設定はリリース資料と一緒に保存してください。インポート後に、解釈された単位、座標、面のラベル、角度を確認します。CSVを正常に読み込めたことは構文が受け入れられたことを示しますが、正しい座標ペアやパッケージ規則が選択されたことを示すものではありません。

エクスポートからサプライヤー確認までのCPL確認例

CPLの確認では、数値レコードと識別可能な物理的特徴の一致を示す必要があります。以下の制御基板の例では、幾何条件を明示しています。顧客の生産記録でも、実際の装置からのエクスポートでもありません。

1. 例とエクスポートの取り決めを定義する

例に用いる基板はCTRL-C、リビジョンCで、寸法は80.000 × 50.000 mmです。単板座標を使用し、上面視の基板外形の左下隅を原点とします。X正方向は右、Y正方向は上です。両面とも、この共通の上面視X/Y座標系を維持します。

以下の実装点は、合意したパッケージの基準中心です。角度は、それぞれの例のライブラリ定義に対する相対値のままとします。上面の角度は、上面視で反時計回りです。下面の例では、下面側のパッケージを直接見たビューで反時計回りの角度を使用します。そのゼロ姿勢の定義は、後で別途示します。

Reference,X_mm,Y_mm,Rotation_deg,Side,Footprint
U1,20.000,15.000,90.000,Top,IC_A
D1,45.000,10.000,180.000,Top,DIODE_A
J1,70.000,40.000,0.000,Top,CONNECTOR_A
U2,15.000,35.000,90.000,Bottom,IC_B
R1,60.000,8.000,0.000,Bottom,RESISTOR_A

フットプリント名は、この説明例の定義を識別するものであり、購入可能な部品を示すものではありません。小数点以下3桁は表示上の精度を示しており、実装公差ではありません。実際のリリースでは、追跡可能なライブラリ識別情報と、サプライヤーが要求する部品フィールドを維持してください。このCSVは確認用の例であり、すべてのインポーターとの直接互換性を約束するものではありません。

2. 縮尺と共通原点を確認する

共通座標系で、外形に関連する3つのラベル付き基準特徴点をA = (5.000, 5.000)、B = (75.000, 5.000)、C = (10.000, 45.000) mmに設定します。AからBまでの距離は70.000 mmです。3点を併せて確認することで、平行移動、縮尺、ミラー処理による誤りを区別しやすくなります。

インポートされたすべての特徴点が(+10.000, +5.000) mmずれている一方で、点同士の距離は変わっていないと仮定します。このパターンは、共通の平行移動に関する不一致を示唆します。部品座標を編集する前に、原点の対応付けを調べてください。このパターンは証拠ではありますが、根本原因が1つに確定したことを意味しません。

3. 実装点と上面の回転を検証する

U1では、ゼロ姿勢における実装中心からピン1へのベクトルは(-1.000, +1.000) mmです。このベクトルを反時計回りに90°回転すると(-1.000, -1.000)となるため、ピン1は(19.000, 14.000) mmに現れる必要があります。これは中心位置だけでなく、向きを確認するものです。

D1では、ゼロ姿勢におけるカソードへのベクトルは(-1.000, 0.000) mmです。180°では、カソードは(46.000, 10.000) mmに現れる必要があります。

J1は別の問題を示しています。合意した実装中心は(70.000, 40.000)ですが、フットプリント原点とピン1は(66.000, 38.000) mmにあります。この原点を中心としてインポートすると、実装位置は(-4.000, -2.000) mmずれます。他の部品の位置が合っている場合、これを基板原点の誤りと診断してはなりません。

4. CPLを書き換えずに下面ビューを検証する

この説明例に限り、上面視のY軸に平行な、基板の縦方向の中心線を軸として基板を裏返します。得られた直接下面ビューでは、新しい左下原点を定義し、X正方向を右、Y正方向を上とします。元の上面視の右下隅が、この下面ビューの原点になります。

共通上面視座標系：Xは右、Yは上、原点は元の左下隅
直接下面座標系：  Xは右、Yは上、原点は元の右下隅
幅80.000 mmのこの基板と、ここで指定した裏返し方に限る：
x_bottom_view = 80.000 - x_top_view
y_bottom_view = y_top_view
U2の中心：(15.000, 35.000) -> (65.000, 35.000) mm

U2の例の下面側ライブラリでは、ゼロ姿勢のピン1ベクトルは、直接下面座標系で(-1.000, -1.000) mmです。反時計回りに90°回転すると、(+1.000, -1.000)になります。したがって、ピン1はこの下面ビューでは(66.000, 34.000)に現れ、共通上面視投影では(14.000, 34.000)に対応します。

R1のゼロ姿勢における長軸は、直接下面ビューで左右方向に延びるため、0°のレコードでは水平を維持する必要があります。ミラー処理後の中心は(20.000, 8.000) mmです。

元のゼロ点を基準にXの符号を反転すると、U2は65.000 mmではなく-15.000 mmになります。このミラー変換は、ラベルを付けた図面ビューを構成するためのものです。エクスポート済みのX値を65.000に変更する指示ではなく、下面の回転角度に対する汎用の変換を定義するものでもありません。

5. 識別可能な証拠をそろえて確認を完了する

この例に対する完全なサプライヤー確認は、次のような記述になります。

CTRL-CリビジョンCを、指定された単板原点に基づきミリメートル単位で解釈しました。下面のX/Y座標は、共通上面視座標系のまま維持しました。インポートした実装点と、識別した端子位置は、ラベル付きビューで確認表と一致しています。エクスポート設定、インポーターの対応付け、生成されたプログラムのリビジョンは、確認記録とともに保管します。意図したパッドとピンの対応関係を変更する場合は、実装前に技術部門の承認が必要です。

実際のリリースには、確認したファイルの識別情報、重ね合わせによる証拠、承認責任者、適用する装置プログラムのリビジョンも必要です。この例文をそれらの記録の代わりにしてはなりません。

CPL確認の5つの適用場面

CPLの確認では、個々の引き渡しで変更される可能性が高い規則に重点を置く必要があります。以下の5つの場面では、すべてのプロジェクトを同一のファイル変換作業として扱うのではなく、前述の確認事項を適用します。

初回のSMT試作

装置のプログラムを作成する前に、エクスポート結果を基板外形および識別しやすい集積回路と照合してください。実装リストがまだ詳細に確認できる規模のうちに、基準点の定義を解決します。後のエクスポートを同じ解釈で比較できるよう、設定を保存してください。

両面実装のコントローラ

各面で識別可能な部品を確認し、両方の実装ビューにラベルを付けてください。下面座標が上面視座標系のままかどうかを確認します。上面のインポートに成功しても、下面のミラー処理、パッケージの向き、基板治具の設定が正しいことは証明できません。

非対称なインターフェースコネクタを備えた基板

コネクタの合意済み実装点、パッド位置、嵌合方向を比較してください。ライブラリ原点が選択した中心ではなくピン1に置かれている場合に、特に有効です。部品固有のオフセットと基板全体の位置ずれを区別します。

別の実装業者への移管

顧客のCPLが変わっていなくても、インポート後の物理的な向きを再検証してください。新しいサプライヤーは、自社のパッケージの対応付けと装置設定を確立する必要があります。以前のサプライヤーによる説明のない数値補正を引き継ぐのではなく、元の設計意図を維持してください。

パネルでの生産

サプライヤーに単板の実装位置とパネルマップを渡すのか、パネル全体に展開した座標を渡すのかを決めてください。各インスタンスの識別情報と、異なる角度に回転した各インスタンス内での非対称部品の実装位置を検証します。パネルのオフセットを二重に適用しないようにし、単板座標系との関係を明示的に維持してください。

よくある質問

受け入れ側の担当者が、座標、実装面、パッケージの向きを推測なしで解釈できれば、CPLは確認に進める状態です。

次のステップ：解釈可能な実装データ一式を提出する

JASPERによる確認には、CPL、エクスポート設定記録、実装面を明記した実装図、該当するBOM、基板外形を用意してください。単位、原点、基準点、回転角度の規則、下面の取り扱いを定義する簡潔な注記を添えます。正しく解釈されていることを示すための部品も特定してください。

プロジェクトの引き渡しについては、JASPERのプリント基板実装サービスをご利用ください。生産リリース前に、インポートされた物理的な実装位置と、必要な変換の責任分担について合意を得てください。その合意を、確認済みファイルとプログラムのリビジョンにひも付けて保持します。