定义子堆叠 - 高级模式

Altium 的 PCB 设计软件中提供两种刚挠结合设计模式。原始模式(或标准模式)称为 Rigid-Flex,支持较简单的刚挠结合设计。如果你的设计有更复杂的刚挠结合需求,例如挠性区域重叠,那么就需要 Advanced Rigid-Flex 模式(也称为 rigid-flex 2.0)。该模式在 Tools 菜单中选择,位置在 Layer Stack Manager 内。

两种模式的根本区别在于:在原始模式中,通过放置一条 Split Line 将板形分割为独立的板区域,并且这条 Split Line 会作为对象保留下来,用于定义一个板区域结束、另一个板区域开始的位置。而在 Advanced 模式中,每个板区域都是单独放置的;或者当一个较大的区域被 Sliced(切分)后,会变成两个独立的区域对象。在 Advanced 模式中,相邻板区域的边界决定了这两个区域在哪里相接,而不是依靠 Split Line 的存在。正因为这种差异,当电路板处于 Advanced Rigid-Flex 模式时,不会有 Split Line 对象。

了解更多:Designing a Rigid-Flex PCB

如果启用了 Rigid-Flex (Advanced) 模式,显示将从 Stackup mode(如上所示)切换为 Board mode(如下所示)。Board mode 用于以可视化方式编辑并组织刚挠结合设计中的各个子叠层(Substack)。双击某个子叠层即可对其进行编辑,此时会显示该子叠层的 Stackup mode。

使用 Layer Stack Manager 右上角的 Navigation bar,在 StackupBoard modes 之间来回切换,如下图高亮所示。

Layer Stack Manager 的 Board mode 用于定义刚挠结合设计中的 Substack。
Layer Stack Manager 的 Board mode 用于定义刚挠结合设计中的 Substack。

Layer Stack Manager 的 Board mode 用于:

  • 添加 Substack。
  • 配置相邻 Substack 之间各层的关系——它们是否共享层(Common),还是该 Substack 中的层是独有的(Individual)。
  • 配置相邻层是否会侵入到相邻的 Substack 中。
  • 添加额外的 Branch(当设计中有多个挠性段从同一个刚性段辐射出去时会用到 Branch——更多内容见 Creating a Branch 小节)。

配置 Substack

一个 Board 可以包含任意数量的 Substack。一个有助于可视化整体板结构的方法是:为板子的每个 Region 定义一个 Substack。但这并非硬性要求,最低要求是:为整体设计中每一套“唯一的层组合”创建一个 Substack。随后,如有需要,可以将多个板 Region 分配为同一个 Substack。

下面的视频展示了一块具有九个 Board Region 的刚挠结合板,它们使用了三套唯一的 Substack。

每个 Substack 都可以按需多次分配给不同的 Board Region。

每个 Substack 都是在某个 section 内创建的。为什么需要 section?因为你也可以在同一个 section 内创建多个 Substack——当你要创建“书脊式(bookbinder-style)”刚挠结合板(两个刚性区域由多个挠性区域连接)时会用到这个特性。下图显示了层叠中间 section 里的两个挠性子叠层,命名为 FlexUpper 和 FlexLower。

书脊式刚挠结合 PCB,请注意中间 section 有两个 Substack。
书脊式刚挠结合 PCB,请注意中间 section 有两个 Substack。

在 Layer Stack Manager 的 Board mode 中工作:

  • 启用 Rigid-Flex 模式后,Layer Stack Manager 会以 Board mode 打开,在这里添加新的 Substack,并与相邻 Substack 对齐。
  • 要编辑所选 Substack 的层与层属性(选中状态以浅蓝色轮廓表示,如上所示),可以双击该 Substack,或使用 Layer Stack Manager navigation bar 选择所需 Substack 并打开 Stackup mode,在其中编辑该 Substack 的各个层。按需添加并配置各层。
  • 编辑完 Substack 后要返回 Board mode,请在 Layer Stack Manager navigation bar 中点击 Home 按钮

添加并编辑新的 Substack

Board mode 除了用于添加和移除 Substack 外,也用于配置 Stackup 是使用公共层还是独立层。

新的 Substack 会从当前选中的层创建。

创建新的 Substack:

  • 新的 Substack 会从当前选中的层(以浅蓝色高亮)创建——第一步是选择新 Substack 所需的层:
    • Left Click 用于选择整个 Substack。
    • Shift+Click 用于选择 Substack 中的单层。继续在其他层上 Shift+Click,逐步构建所选层集合。或者,在你需要的第一层上 Shift+Click,然后直接移动到最后一层并 Shift+Click 选择它;中间的所有层也会被选中。
  • 要用所选层添加新的 Substack,点击 按钮并选择相应命令:
    • Insert Selected before - 在当前选中 Substack 的左侧创建新 Substack
    • Insert Selected after - 在当前选中 Substack 的右侧创建新 Substack
    • Insert Selected into - 在与当前选中 Substack 相同的 section 中创建新 Substack。
    • Branch - 从当前选中 Substack 开始创建一个新 branch。关于 branch 的更多内容见下文。
  • 另外,你也可以在 Board view 中将所选层集合水平拖放,以这些层创建一个新的 substack(如上方视频所示)。 
  • 新 Substack 将被创建;双击该 Substack,在 Layer Stack Manager 的 Stackup mode 中打开并进行编辑。
  • 如果你计划在挠性区域添加 Coverlay,请在挠性 Substack 以 Stackup mode 打开时,在 Properties 面板中启用 Is Flex 选项。
  • 按需配置 Substack 的各层,然后在 Layer Stack Manager navigation bar 中点击 Home 按钮 返回 Board mode
  • Properties 面板中编辑 Substack 的 Name,使其能反映它在整体设计中的功能。
  • 继续为刚挠结合设计中的每个 Region 添加一个 Substack。

当从现有 Substack 复制层来创建新的 Substack 时,这些层会成为两个 Substack 的公共层——在其中一个 Substack 中编辑某层的属性,会同时应用到两个 Substack 中的该层。如果某个 Substack 需要具有独特属性的层,请直接在该 Substack 内添加这些层(如上方视频所示)。 

材料使用

启用 Individual Material Usage 选项以允许相邻层不同。
启用 Individual Material Usage 选项以允许相邻层不同。

刚挠结合设计通常在刚性与挠性区域中共享铜层与介质层,但外层介质层(例如 coverlay)可能不同。为帮助设计人员管理这一点,所选 Substack 的 Properties 中包含一个 Material Usage 选项。

  • Common - material usage 的含义是:层数最少的 Substack 中的所有层,必须与相邻 Substack 中对应的层(及其属性)完全一致。这既包括公共的铜/介质层,也包括任何特殊用途的外层介质层,例如 coverlay。
  • Individual - 启用 Individual 模式可允许该 Substack 中相邻材料采用不同组合。

创建 Branch

如果设计的叠层结构无法在 Board view 中建模,则需要使用 Branch 功能。在下图示例中,有四个挠性区域从主板的不同层辐射出去,并且每个挠性区域末端都有一个小的刚性区域。虽然不使用 Branch 也可以将这四个挠性区域连接到 MainBoard,但无法在每个挠性区域末端创建那个小刚性区域。

所选 Region(ConnectorRegion4)正在被分配 Substack ConnectorRigid4。
所选 Region(ConnectorRegion4)正在被分配 Substack ConnectorRigid4。

该板需要使用 Branch 功能。Branch 从某个 Substack 生长出来,一个 Substack 可以有多个分支从其辐射出去。在本例中,MainBoard Substack 有四个 Branch:FirstFlexBranchSecondFlexBranchThirdFlexBranchForthFlexBranch

使用 Navigation Bar 中的控件在不同 Branch 之间切换。
使用 Navigation Bar 中的控件在不同 Branch 之间切换。

使用 branch 的方法:

  • Branch 以当前选中的 Substack 作为基底创建,因此在添加 Branch 之前先选择所需的 Substack。
  • 点击 按钮,并从菜单中选择 Branch。新的 Branch 将出现,其中只包含被分支出来的公共 Substack。在 Properties 面板中输入合适的 Branch Name
  • 按需向该 Branch 添加新的 Substack。
  • 使用 Layer Stack Manager 的 Navigation Bar 来 在不同 Branch 之间切换
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