在 CircuitMaker 中定义层叠结构

 

Home | Board | Layer Stack Manager命令会打开一个*.CSPcbDoc [Stackup]文档,并在设计空间中打开 Layer Stack Manager 编辑器。

Layer Stack Manager

PCB 是以层叠结构(layer stack)的形式进行设计与构成的。在印制电路板(PCB)制造的早期,电路板通常只是一个绝缘芯层,在单面或双面覆上一层薄铜。通过蚀刻去除(移除)不需要的铜,在铜层上形成导电走线,从而实现连接。         

快进到今天,几乎所有 PCB 设计都包含多层铜层。技术创新以及工艺技术的改进,带来了 PCB 制造中的一系列革命性概念,其中包括设计与制造柔性 PCB 的能力。通过用柔性区段将 PCB 的刚性区段连接起来,可以设计出复杂的刚柔结合混合 PCB,并且能够折叠以适配形状特殊的外壳。

在印制电路板设计中,层叠(layer stack)定义了各层在垂直方向(Z 平面)上的排列方式。由于电路板是作为一个整体来制造的,因此任何类型的板都必须作为一个整体来设计。为此,你必须能够定义多个 PCB 层叠,并将不同的层叠分配给设计中的不同区域。

PCB 层叠的定义是成功进行印制电路板设计的关键要素。现代 PCB 的布线早已不再只是传输电能的一系列简单铜连接;许多现代 PCB 的走线被设计为一系列电路元件或传输线。

实现成功的 PCB 设计,需要在材料选择、层叠结构及其分配,与为获得合适的单端与差分布线阻抗所需的走线尺寸和间距之间进行平衡。在 PCB 设计中还会涉及许多其他设计考量,包括层对(layer-pairing)、过孔的精细设计、可能的背钻要求、刚柔结合要求、铜平衡、层叠对称性以及材料合规性。

Layer Stack Manager将所有这些与层相关的设计要求汇集到一个编辑器中。

作为标准文档编辑器,Layer Stack Manager(LSM)可以在进行 PCB 设计时保持打开状态,使你能够在 PCB 与 LSM 之间来回切换。支持所有标准视图行为,例如分屏或在单独的显示器上打开。请注意,必须在Layer Stack Manager中执行一次Save操作,修改才会反映到 PCB 中。

Stackup 选项卡

Stackup 选项卡详细列出了制造层。在此选项卡中可添加、删除并配置各层。

  • 当前选中层的属性可以直接在网格中编辑,或在Inspector 面板中编辑。
  • 在层网格中右键单击然后选择 Add layer ,或使用Add 下拉 命令来添加层。添加一个Surface Finish层(铜层)时,如果相邻的现有层也是Surface Finish层,则还会同时添加一个介质层。
  • 内层铜层包含一个Copper Orientation选项,用于定义铜与芯板粘合的方向(随后从该方向进行蚀刻)。请配置此项以确保阻抗计算准确。
  • 铜层还包含一个Orientation选项。请配置此项以指示器件相对于该铜层的朝向。
  • 可通过右键菜单或Layer Up/Layer Down功能区命令,将所选层在同类型层之间上移或下移。

Via Types 选项卡

Via Types选项卡用于定义设计中所用过孔在 Z 平面方向允许跨越的层范围要求。放置在设计中的过孔,其直径与孔径(X&Y 属性)仍由默认首选项控制(手动放置过孔时),或由交互式布线时适用的 Routing Style 设计规则控制。

  • 新板的 Layer Stack 包含一个单一的通孔(thru-hole)跨层定义。对于双层板,默认过孔命名为Thru 1:2。该命名反映了过孔类型以及过孔跨越的起始层与终止层。默认的通孔跨层定义无法删除。
  • 单击 以添加额外的 Via Type,然后在Inspector 面板中选择该 Via Type 跨越的层。新定义的名称将为<Type> <FirstLayer>:<LastLayer>(例如Thru 1:2)。
  • 软件会根据所选层自动检测类型(例如 Thru、Blind、Buried),并相应地命名该 Via Type。
  • 启用Mirror后,会自动创建当前过孔的镜像版本,使其跨越层叠中对称的层。 放置在设计空间中的过孔在 Inspector 面板中包含一个Name属性下拉列表,其中列出了在Layer Stack Manager中定义的所有 Via Types。板中使用的所有过孔都必须属于Layer Stack Manager中定义的某一种 Via Type。
  • 在交互式布线过程中切换层时:
    • Inspector 面板将显示适用的 Via Type。
    • 如果有多个 Via Types 可满足所跨越的层,按6快捷键可在可用 Via Types 之间循环切换。
    • 建议的 Via Type 会在状态栏中显示。

编辑层属性

Layer Stack Manager 以类似电子表格的网格呈现层属性。属性可以直接在网格中编辑,也可以在Inspector 面板中编辑。请参阅 Inspector 页面中的Layer Stack Support部分。

定义 Layer Stack

你在Stackup选项卡中添加到Layer Stack Manager里的层,就是制造过程中将被加工出来的层。层的属性可以直接在网格中编辑,或在Inspector 面板中编辑。

Tools | Presets菜单中也提供了预定义的层叠。

 

配置层属性与材料

每一层的属性都可以直接在 LSM 网格中编辑。本页的 Stackup 选项卡部分总结了可用于添加、删除、编辑以及排序各层的多种方法。

可在Select columns对话框中添加用户自定义属性列,并配置所有列的可见性。要打开该对话框,在网格区域任意列标题上右键单击,然后从上下文菜单中选择Select columns

层类型及其属性

印制电路板制造中使用的材料种类繁多。下表对常见材料作了简要概述。

层材料及其属性的选择应始终与板厂协商确定。

层类型 使用的材料 说明
信号层 用于定义信号布线的铜层,承载电信号与电路供电电流。通常为退火铜箔与电沉积铜。
内电源/地平面层 用于分配电源与地的整面铜层;可分割为多个区域。还必须指定平面边缘到板边缘的距离(pullback)。通常为退火铜箔。
介质层 多种材料,包括 FR4、聚酰亚胺,以及多种厂商特定材料(提供不同的设计参数)

绝缘层;可为刚性或柔性。用于定义芯板(core)、半固化片(prepreg)与柔性层。

重要的机械特性包括:在湿度与温度范围内的尺寸稳定性、抗撕裂性与柔韧性。

重要的电气特性包括绝缘电阻、介电常数(Dk)与损耗因子(loss tangent,Df 或 Dj)。

字符层(Overlay) 丝印环氧、LPI(液态感光成像) 呈现文字/图形,例如元件位号、Logo、产品名称等。

阻焊层/覆盖膜(Solder Mask/Coverlay)

1)液态感光成像阻焊(LPI 或 LPSM)、干膜感光成像阻焊(DFSM)

2)涂胶柔性薄膜,通常为聚酰亚胺或聚酯。

1)保护层,用于限制电路上可上锡的位置。成本效益高且技术成熟,适用于刚性板与柔性板的 A 类(flex-to-install)应用。相较柔性覆盖膜,可实现更精细的特征。

2)适用于柔性板 A 类与 B 类(动态弯折)应用。需要圆角孔/圆角拐角,通常通过钻孔或冲孔实现。

钢网层(Paste Mask) 用于制作锡膏钢网的层。钢网通常为不锈钢。钢网上的开口定义了在贴装元件前需要在焊盘上涂覆锡膏的位置。 用于制作阻焊网版的 Mask 层,用于定义需要涂覆锡膏的位置。

其他与层相关的设计任务

层叠中的各层构成了你构建设计的空间。有一些与层相关的设计任务并不在Layer Stack Manager中完成。下面对这些任务进行了汇总,并提供了更多信息的链接。

定义整体板外形

无论电路板最终构成如何,整体外形都定义为 Board Shape,可在 PCB 编辑器中使用Home | Board | Board Shape子菜单命令进行定义。

 

板外形(Board Shape)可以通过以下方式定义:

  • Defined manually - 重新定义外形,或移动现有的板顶点(角点)(Redefine Board Shape 或 Edit Board Shape)。
  • Defined From Selected Objects- 通常是根据机械层上的外形轮廓来完成。如果外形轮廓是从其他设计工具导入的,请使用此选项。
Layer Stack Manager 用于在垂直方向(Z 方向)定义电路板结构。在水平方向(X-Y 方向)定义电路板,则需要先定义整体板外形。 

包含钻孔表

CircuitMaker 包含一个智能钻孔表,其放置方式与其他任何设计对象相同。你可以将钻孔表配置为组合表、分离表,或针对特定钻孔配对(drill-pairing)的表。

加载与保存叠层文档

你可以在主功能区的Settings 区域,通过点击各自的下拉按钮来加载和保存叠层文档文件。

加载

你可以点击Load 按钮打开Open Stackup Document对话框,在其中选择要添加的叠层文档。

保存

你可以点击Save 按钮打开Save Stackup Document对话框,在其中将叠层文档保存到你偏好的位置。

AI-LocalizedAI 翻译
如您发现任何问题,请选中相关文本/图片,并按 Ctrl + Enter 键向我们提交反馈。
Content