Altium Designer Documentation

NFS_19_0层堆栈管理器功能增强_AD

Created: October 25, 2018 | Updated: January 16, 2019

新功能概览

PCB层堆栈的定义是印刷电路板设计成功的关键要素。许多现代PCB的布线可以被设计为一系列电路单元或传输线,而不仅仅是一系列传输电能的简单的铜线连接。

实现成功的高速PCB设计是根据布线尺寸和间距在材料选择和层堆栈与分配之间取得平衡以实现合适的单侧和差分布线阻抗的过程。

在设计现代高速PCB时还有许多其它设计考虑因素,包括:层对、精心的过孔设计、可能的背钻要求、刚/柔结合板要求、铜平衡、层堆栈对称性和材料合规性。

新的层堆栈管理器旨在解决所有这些需求,并将所有层特定的设计要求集成到一个编辑器中。层堆栈管理器可以在文档视图中打开,与原理图、PCB和其它文档类型的打开方式相同。

层堆栈管理器在单独的“视图”选项卡中打开。 层堆栈管理器在单独的“视图”选项卡中打开。

在层堆栈管理器中工作

从PCB编辑器菜单中选择Design » Layer Stack Manager,打开层堆栈管理器视图。

作为标准视图,层堆栈管理器(LSM)可以在电路板工作时保持打开状态,允许您在电路板和LSM之间来回切换。支持所有标准的视图行为,例如拆分屏幕或在单独的监视器上打开。请注意:必须在层堆栈管理器中执行“保存”操作,然后才能将编辑反映在PCB中。

功能总结

  • 已制备的层会显示在层堆栈管理器的栅格区域中。
  • 在“属性”面板的“常规”选项卡中编辑当前所选层的属性(在“层堆栈管理器”模式下)。单击按钮  以显示“属性”面板。更多信息见层堆栈章节。
  • 列可见性在“属性”面板的“”选项卡中配置。可以创建用户自定义的列(层属性)。
  • 层堆栈管理器有多种模式,包括:叠层、阻抗和过孔类型。使用层堆栈管理器视图底部的选项卡选择当前模式。
  • 过孔类型”选项卡定义允许哪些层通过Z平面中的过孔连接(允许的过孔跨越)。然后,通过设计规则或手动定义所设过孔的属性(直径,孔尺寸等)。更多信息见“过孔类型”章节。
  • 可以编辑栅格中选定的单元格:作为文本字段;使用随附的下拉菜单;或使用“材料”单元格中的省略号控件 () 。
  • 复制和粘贴命令属于单元级命令,使用通过这些命令来复制/粘贴图层之间的各个属性。
  • 通过“工具»功能”子菜单命令启用印刷电子、背钻和刚/柔设计功能。下文将提供有关这些功能的更多细节。

叠层

  • 在层栅格中单击鼠标右键,或使用“编辑»添加层”命令来添加层。当现有的相邻层也是铜层时,添加铜层的同时也将添加介电层。
  • 如果启用了“堆栈对称”选项(“属性”面板,“子堆栈属性”部分),则会在中心介质层周围的匹配对里添加层。
  • 层的材质可以:键入到选定的“材料”单元格中;或者在“选择材质”对话框中选择,单击省略号控件 () 将其打开。
  • 可以通过添加铜镀层来指定额外的铜镀层,使用“”子菜单。
  • 层向上/层向下”命令可在相同类型的层内向上或向下移动所选层。
  • 属性”面板上的“子堆栈属性”部分包括用于强制执行堆栈对称和库合规的选项,下文提供更多相关信息。
  • “属性”面板的“子堆栈信息”部分显示当前所选堆栈(或多堆栈刚/柔设计的子堆栈)的概要。

所选层的属性

  • 当前所选层的属性显示在“属性”面板的“层属性”部分中。
  • 可以更改面板所列的属性适应所选的层类型。

阻抗计算

高速PCB设计的一个关键要素是小心控制信号布线路径的阻抗 - 这种方法称为受控阻抗布线。它非常有助于保持信号的完整性,并且还能降低电磁辐射的可能性。

信号阻抗是以下因素的函数:电介质和导电材料的特性、导体的结构和尺寸及其与信号回路平面的分离情况以及信号特性。

新的信号完整性支持由Simberian®Simbeor®电磁信号完整性引擎提供。

所显示的是所选层L1上的所选阻抗曲线S50的阻抗计算。 所显示的是所选层L1上的所选阻抗曲线S50的阻抗计算。

所显示的是所选层L3上的所选阻抗曲线D90的差分阻抗计算。 所显示的是所选层L3上的所选阻抗曲线D90的差分阻抗计算。

  • 单击层堆栈管理器底部的阻抗选项卡配置阻抗要求。
  • 单击  添加新的阻抗配置文件,在文件中定义类型、目标阻抗和目标容差。只要单击配置文件选择按钮从一个配置文件切换到另一个配置文件,就会显示阻抗配置文件信息。
  • 对于可以执行阻抗计算的层堆栈中的每个层,都在右侧的阻抗区域中显示。通过层复选框启用所需层的当前阻抗配置文件。注意:参考层可以是平面或信号层。
  • 在右侧的阻抗配置文件定义区域中,可以在Top Ref Bottom Ref列中编辑分配的参考层。
  • 配置文件应用于为该配置文件启用的每个信号层。当在右侧的阻抗区域中选择启用层时,层堆栈中的所有层都会褪色,用于计算所选信号层阻抗的除外。
  • 单击阻抗区域中的层时,使用当前配置文件对该层上的信号进行的阻抗计算将显示在“属性”面板中。
  • 计算器支持正向和反向阻抗计算,输入目标阻抗后,导线宽度将自动更改,或输入导线宽度,目标阻抗将自动更改。
  • 对于差分阻抗计算,通过单击相应按钮  锁定导线宽度或导线间距,然后将在更改目标阻抗值时计算解锁的变量。或者,编辑未锁定变量以更改目标阻抗。
  • 在“导线宽度”或“差分对布线”设计规则中选择所需的阻抗配置文件。
  • 如果介电层具有相同的介电特性,则阻抗计算器可以支持多个相同特性的介电层相邻。
  • 差分阻抗计算器支持非对称带状线结构,如上面两幅图像的下方所示。

过孔类型

  • “过孔类型”选项卡用于定义设计中使用的过孔允许Z平面层跨越要求。
  • 设计中的过孔的直径和孔尺寸继续通过以下方式控制:如果手动放置过孔,则使用默认首选项;如果在交互式布线期间放置过孔,则使用适用的布线样式设计规则。
  • 新板的层堆栈包括层堆栈管理器的“过孔类型”选项卡中的单个通孔跨度定义。对于双层板,默认过孔名为Thru 1:2,命名反映了过孔类型及其跨越的首层和尾层。默认的过孔跨度是不能删除的。
  • 单击按钮  添加其它过孔跨度定义,此新定义的名称将为<过孔类型> <首层>:<尾层>(例如:Thru 1:2)。在“属性”面板中定义过孔跨越的层。
  • 软件将根据已选择的层自动检测过孔类型,并相应地命名。
  • 如果需要uVia,请启用uVia复选框。当过孔跨越相邻层或相邻的+1层(这被称为跳过孔)时,此选项可用。相关详细信息,请参阅uVia页面(链接)。
  • 如果层堆栈启用了“堆栈对称”选项,则“镜像”选项将可用于所选的“过孔属性”。启用此选项后,将创建跨越层堆栈中对称图层的当前过孔的镜像。
  • 所设过孔现在包括一个命名属性下拉列表,其中列出了层堆栈管理器中定义的所有过孔跨度。电路板中使用的所有过孔必须是层堆栈管理器中定义的过孔之一。 (关于过孔模板、设计规则和查询关键字支持的说明?)

背钻

  • 可在“工具»功能”子菜单中启用背钻。然后在“背钻”选项卡中配置背钻属性,该选项卡位于“过孔类型”选项卡之后。
  • 背钻选项卡用于定义当存在焊盘或过孔镀铜短线柱时需要背钻的层跨度。这些设置与“最大过孔短线柱长度”设计规则一起使用,其中指定了最大的镀铜短线柱长度和钻孔尺寸大小。在设计规则中,“对象匹配位置”设置也可用于限制规则的范围,例如:针对需要背钻的短线柱进行测试的特定目标网络。
  • 单击按钮  以添加新的背钻定义。定义将根据“属性”面板的“钻孔属性”部分中选择的“首层”“尾层”进行命名,例如BD 1:3首层定义要钻的第一层,尾层定义钻孔停止之前的层(首层不要背钻)。
  • 如果“子堆栈属性”启用了“堆栈对称”选项,则“镜像”选项将在面板的“钻孔属性”部分中可用。启用此选项后,将创建当前背钻的镜像,例如BD 1:3 | 6:4

刚性/柔性设计

PCB可以制造成刚性的、柔性的、或刚柔混合型的。为此,需要定义多个板层堆栈,每个堆栈对应于板上具有不同层堆栈要求的每个区域。

启用刚性/柔性选项后,“子堆栈”名称按钮会出现在LSM的顶部,单击以显示该子堆栈。 启用刚性/柔性选项后,“子堆栈”名称按钮会出现在LSM的顶部,单击以显示该子堆栈。

  • 通过选择“工具»功能»刚性/柔性”选项来定义其它图层堆栈。
  • 启用“刚性/柔性”选项后,子堆栈名称按钮将显示在层堆栈管理器的顶部。
  • 最左侧或默认堆栈应包括所有其它层堆栈中所需的所有层。
  • 单击按钮  以添加新的层堆栈。
  • 每个层堆栈在层栅格上方都有一个按钮,单击“堆栈”按钮,然后启用该堆栈中所需的层。
  • 每个层堆栈都可以在面板的 “子堆栈属性”部分中命名,或者单击该“堆栈”名称按钮上的向下箭头。给堆栈命名可便于将层堆栈分配到堆栈区域。
  • 如果层堆栈用于电路板的柔性区域,请启用“柔性”复选框。

一旦在层堆栈管理器中定义了每个唯一层堆叠区域的Z平面堆叠要求,则通过将工作区切换到“板规划模式”(视图菜单)并拆分每个唯一的堆叠区域(“设计»定义分割线”)可以定义每个堆叠区域在板表面上占据的表面区域。双击每个堆叠区域以分配层堆栈,在PCB面板的层堆栈区模式下管理和查看堆叠区域

印刷电子

电子产品设计和开发的一个令人兴奋的发展是能够将电子电路直接印刷到基板(例如塑料模制件)上,使之成为产品的一部分。

目前正在开发多种电路“印刷”技术,包括:激光沉积、3D打印和冲压。有了印刷电子器件后,就不再需要刚性玻璃纤维印刷电路基板。相反,电路直接形成在产品上,导体最终遵循产品表面的形状和轮廓。

  • 通过选择“工具»功能»印刷电子”选项,可以为印刷电子设备配置层堆栈。
  • 传统的介电层不用于印刷电子器件,而是在布线跨越的地方印刷局部介质贴片。启用“印刷电子”选项后,将从当前在层堆栈管理器中显示的层堆栈中删除所有介电层。
  • 介质贴片由......定义
  • 相关详细信息,请参阅“印刷电子”页面(链接)。

即时堆栈验证和错误标记

错误用感叹号标记,将光标悬停在错误条件的详细信息上。 错误用感叹号标记,将光标悬停在错误条件的详细信息上。

  • 层堆栈管理器可以持续验证所有设置和编辑操作。
  • 如果检测到错误,则会立即用感叹号 ()标记。
  • 可以在层堆栈管理器中的特定错误站点以及LSM选项卡级别上标记错误,将光标悬停在特定标记上以获取有关错误条件的信息。

材料库和库合规性

优选的层堆叠材料可以在材料库中预定义。库内包含大量材料定义,也可以添加新定义。

  • 在层堆栈管理器中,选择“工具»材料库”打开Altium材料库对话框,其中可以查看现有材料,并添加新材料定义。新材料定义中的“来源”属性需设置为“用户”。
  • 要将特定材质用作层堆栈中的层,请在层堆栈栅格的“材料”单元格中单击该层的省略号控件 (), 然后“选择材料”对话框会打开,该对话框限制库仅显示单击省略号控件后的层所适用的材料。
  •   如果在层堆栈管理器中启用了“库合规性”复选框,则对于从“材料库”中选择的每个层,应根据库中该材料定义的值检查当前层的属性。任何不合规的属性都会标上错误标志。重新选择材质 () ,将该值更新成“材料库”中的设置。

层堆栈对称性

如果需要对称的板层堆栈,请启用“属性”面板上“子堆栈属性”部分中的“堆栈对称”复选框。然后,会检查层堆栈是否围绕中心介电层对称。如果与中心电介质参考层等距的任何一对层不是相同的层,则堆栈不对称对话框会打开。

对话框的上半部分详细说明了层堆栈对称性中检测到的所有冲突。

以下选项可用于实现层堆栈对称:

  • 镜面上部半边向下 - 中心介电层上方的每个层的设置被向下复制到对称的伙伴层。
  • 镜面下部半边向上 - 中心介质层下面的每个层的设置被向上复制到对称的伙伴层。
  • 镜像整个堆叠向下 - 在最后一个铜层之后插入另外的介电层,然后在所述新介电层的下方复制和映射所有信号和介电层。
  • 镜像整个堆叠向上 - 在第一个铜层之前插入另外的介电层,然后在所述新介电层的上方复制和映射所有信号和介电层。

启用堆栈对称时:

  • 应用于层属性的编辑操作会自动应用于对称的伙伴层。
  • 添加层将自动添加匹配的对称伙伴层。
  • 使用“堆栈对称”选项作为快速定义对称板的一种方法 - 定义层堆栈的一半,启用“堆栈对称”选项,然后使用其中一个镜像完整堆栈选项来复制该层组。

层堆栈可视化

验证层堆栈的一种很好的方法是将其可视化为3D模式。

  • 在层堆栈管理器中选择“工具»层堆栈可视化工具”打开层堆栈可视化工具。
  • 使用控件配置层堆栈的表现形式。
  • 右键单击并拖动可以在可视化情况下重新定向板。
  • 左键单击图像,然后按Ctrl + C将图像复制到Windows剪贴板。

使用层堆栈模板

  • 使用“文件”菜单中的“加载模板”和“保存模板”命令加载模板堆栈,或将当前堆栈保存为模板。

 

 

 

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