Définition de l’empilement des couches

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Altium Essentials: PCB Layer Stack Manager

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Le PCB est conçu et constitué comme un empilement de couches. Aux débuts de la fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB), la carte n’était qu’une couche centrale isolante revêtue d’une fine couche de cuivre sur une ou deux faces. Les connexions sont formées dans la ou les couches de cuivre sous forme de pistes conductrices en gravant (retirant) le cuivre indésirable.

Avançons jusqu’à aujourd’hui, où presque toutes les conceptions de PCB comportent plusieurs couches de cuivre. L’innovation technologique et les perfectionnements des procédés de fabrication ont conduit à un certain nombre de concepts révolutionnaires en fabrication de PCB, notamment la possibilité de concevoir et de fabriquer des PCB flexibles. En reliant entre elles des sections rigides de PCB via des sections flexibles, il est possible de concevoir des PCB hybrides complexes qui peuvent être pliés pour s’intégrer dans des boîtiers aux formes inhabituelles.

Un PCB simple face est illustré à gauche, typique des premières conceptions de PCB. À droite se trouve un PCB rigide-flex, dans lequel des sections rigides sont reliées par des sections flexibles du PCB.
Un PCB simple face est illustré à gauche, typique des premières conceptions de PCB. À droite se trouve un PCB rigide-flex, dans lequel des sections rigides sont reliées par des sections flexibles du PCB.

Dans la conception de circuits imprimés, l’empilement de couches définit la manière dont les couches sont disposées dans la direction verticale, ou plan Z. Comme il est fabriqué comme une entité unique, tout type de carte, y compris une carte rigide-flex, doit être conçu comme une entité unique. Pour y parvenir, le concepteur de cartes rigides-flex doit pouvoir définir plusieurs empilements de couches PCB et attribuer différents empilements de couches à différentes régions de la conception rigide-flex.

Le Layer Stack Manager

La définition de l’empilement de couches du PCB est un élément critique pour réussir la conception d’un circuit imprimé. Ne se limitant plus à une simple série de connexions en cuivre transférant l’énergie électrique, le routage de nombreux PCB modernes est conçu comme une série d’éléments de circuit, ou lignes de transmission.

La réussite d’une conception de PCB haute vitesse repose sur un équilibre entre le choix des matériaux, la configuration et l’attribution de l’empilement de couches, ainsi que les dimensions de routage et les espacements nécessaires pour obtenir des impédances adaptées en routage simple et différentiel. De nombreuses autres considérations de conception entrent également en jeu lors de la conception d’un PCB moderne à haute vitesse, notamment l’appariement des couches, une conception soignée des vias, d’éventuels besoins en back drilling, les exigences rigide/flex, l’équilibrage du cuivre, la symétrie de l’empilement de couches et la conformité des matériaux.

Ces exigences de conception spécifiques aux couches sont regroupées dans un seul éditeur – le Layer Stack Manager

Pour ouvrir le Layer Stack Manager, sélectionnez Design » Layer Stack Manager dans les menus principaux de l’éditeur PCB. Le Layer Stack Manager s’ouvre dans une vue de document, de la même manière qu’une feuille de schéma, le PCB et les autres types de documents. Il peut rester ouvert pendant le travail sur la carte, ce qui vous permet de passer facilement de la carte au LSM. Tous les comportements d’affichage standard sont pris en charge, comme le fractionnement de l’écran ou l’ouverture sur un moniteur séparé. Les modifications effectuées dans le Layer Stack Manager deviennent disponibles dans l’éditeur PCB après l’exécution d’un Save.

Tous les aspects de la gestion de l’empilement de couches sont réalisés dans le Layer Stack Manager. Sélectionnez l’onglet situé en bas de l’empilement de couches pour configurer les différents paramètres.
Tous les aspects de la gestion de l’empilement de couches sont réalisés dans le Layer Stack Manager. Sélectionnez l’onglet situé en bas de l’empilement de couches pour configurer les différents paramètres.

Selon la structure de la carte, le Layer Stack Manager comprendra les onglets suivants :

Stackup Ajouter, supprimer et réorganiser les couches de signal, de plan et diélectriques, et attribuer/configurer les propriétés des matériaux affectés à chaque couche.
Impedance Configurer les profils d’impédance, lorsque le routage à impédance contrôlée est utilisé.
Via Types Configurer les types de vias autorisés, en définissant quelles couches chaque type de via traverse.
Back Drills Configurer les plages de couches à soumettre au back drilling lorsqu’une pastille ou un stub de via est présent.
Printed Electronics Configurer la disposition des couches dans une conception d’électronique imprimée.
Board Configurer la manière dont les différents sous-empilements sont organisés dans une conception rigide-flex avancée.

Modification des propriétés de l’empilement de couches

Le Layer Stack Manager présente les propriétés de l’empilement de couches dans une grille d’édition de type feuille de calcul. Les propriétés peuvent être modifiées directement dans la grille, ou dans le panneau PropertiesPropertiesi. Selon la structure de la carte, le Layer Stack Manager comprendra les onglets suivants, chacun présentant son propre ensemble d’attributs dans la grille d’édition et le panneau PropertiesProperties.

Pour modifier les unités de mesure utilisées dans l’empilement de couches actif, choisissez Tools » Measurement Units puis sélectionnez l’unité de mesure souhaitée (milinµ, ou mm). Vous pouvez également utiliser le raccourci clavier Ctrl+Q  pour parcourir les unités de mesure.

Onglet Stackup

L’onglet Stackup détaille les couches de fabrication. Dans cet onglet, les couches peuvent être ajoutées, supprimées et configurées. Pour une conception rigide-flex standard, l’ensemble de couches utilisé dans chaque empilement peut également être activé et désactivé dans cet onglet. Une conception rigide-flex avancée se configure dans l’onglet Board.

Faites un clic droit pour ajouter, supprimer et réorganiser les couches. Les valeurs peuvent être modifiées dans le panneau Properties, ou directement dans la cellule de la grille.Faites un clic droit pour ajouter, supprimer et réorganiser les couches. Les valeurs peuvent être modifiées dans le panneau Properties, ou directement dans la cellule de la grille.

Modification de l’empilement de couches

Add a layer
 
 
 
 
 

Pour ajouter une couche, faites un clic droit dans la grille des couches, cliquez sur le bouton ou utilisez les commandes Edit » Add Layer pour ajouter une couche. La nouvelle couche sera ajoutée à côté de la couche actuellement sélectionnée dans la grille. L’ajout d’une couche Signal ou Plane (cuivre) ajoutera également une couche diélectrique lorsqu’une couche adjacente existante est elle aussi une couche de cuivre. Un maximum de 32 couches de signal et 16 couches de plan peut être ajouté. Si nécessaire, les couches de plan peuvent être scindées autant de fois que souhaité, et des zones imbriquées peuvent être définies – en savoir plus.

Move a layer Faites un clic droit dans la grille des couches puis choisissez Move layer up / Move layer down ou utilisez la commande Edit » Layer Up / Edit » Layer Down dans les menus principaux pour déplacer la couche sélectionnée vers le haut ou vers le bas dans le Layer Stack parmi les couches du même type.
Delete a layer Cliquez sur le bouton , faites un clic droit dans la grille des couches, ou sélectionnez Edit » Delete Layer dans les menus principaux, pour supprimer la couche sélectionnée dans le Layer Stacki. Si la couche à supprimer contient des primitives, une boîte de dialogue de confirmation s’ouvrira avant la suppression. Cliquez sur Yes  pour procéder à la suppression.
Define the Layer Material

Le matériau de la couche peut être saisi directement dans la cellule Material sélectionnée ou choisi dans la boîte de dialogue Select Material dialog, accessible en cliquant sur le bouton .

Stack symmetry Si l’option Stack Symmetry est activée dans la section Board du panneau Properties, les couches sont ajoutées par paires correspondantes centrées autour de la couche diélectrique médiane.
Additional properties

Faites un clic droit sur un en-tête de colonne, puis choisissez Select columns pour accéder à la boîte de dialogue Select Columns (), dans laquelle vous pouvez activer/désactiver et ordonner les colonnes affichées dans la grille des couches. Notez que seules les propriétés couramment utilisées sont affichées dans le panneau Properties.

Apply Surface Finish Un traitement de surface peut être ajouté à une couche de cuivre externe en utilisant le sous-menu approprié accessible par clic droit et en ajoutant une couche Surface Finish.
Delete a substack Le sous-empilement initial ne peut pas être supprimé. Lorsqu’un autre sous-empilement est sélectionné, le bouton devient actif ; cliquez sur ce bouton pour supprimer le sous-empilement sélectionné.

Onglet Impédance

L’onglet Impédance est utilisé pour configurer les profils d’impédance lorsque le routage à impédance contrôlée est utilisé. Cliquez sur l’onglet Impedance en bas du Layer Stack Manager pour configurer les exigences du profil d’impédance. Une fois les profils d’impédance configurés, le profil requis peut ensuite être sélectionné dans les règles de conception Routing Width ou Differential Pairs Routing .

Ajoutez un nouveau profil, activez les couches auxquelles il s’applique, configurez les couches de référence et définissez les propriétés du profil dans le panneau Propriétés.Ajoutez un nouveau profil, activez les couches auxquelles il s’applique, configurez les couches de référence et définissez les propriétés du profil dans le panneau Propriétés.

Modification d’un profil d’impédance

Adding a Profile

Cliquez sur (ou sur le bouton Add Impedance Profile si aucun profil n’a encore été ajouté) pour ajouter un nouveau Impedance Profile, puis définissez les Type, Target Impedance et Target Tolerance requis dans le panneau Properties. Le Description est facultatif.

Enabling the layers

L’étape suivante consiste à définir sur quelles couches le profil actuellement sélectionné sera disponible. La grille est divisée en deux zones : les couches de l’empilage sont affichées à gauche, et à droite figurent les couches sur lesquelles le profil d’impédance actuellement sélectionné sera disponible. Utilisez la case à cocher de la couche dans la région Impedance Profile pour rendre cette couche disponible pour le profil d’impédance sélectionné.

 

Lorsque vous sélectionnez une couche activée dans la région Impedance Profile, toutes les couches de l’empilage sont estompées, à l’exception de celles utilisées pour calculer l’impédance de la couche de signal sélectionnée ().

Assign the reference layers Une fois qu’un profil d’impédance est attribué à la couche, modifiez la ou les couches de référence de cette couche dans les colonnes Top Ref et Bottom Ref. Notez que la ou les couches de référence peuvent être de type Type Plane ou Signal.
Configure the impedance properties Les calculateurs d’impédance prennent en charge les calculs d’impédance directs et inverses. Si vous saisissez Target Impedance, Width changera automatiquement (calcul direct), ou saisissez Width et Target Impedance changera automatiquement (calcul inverse).
Define the etch Le Etch = 0.5[(W1-W2)/Thickness] , calculé à partir des largeurs supérieure et inférieure de la piste (survolez le ? dans le panneau pour afficher la formule)
Configure the differential impedance calculation

Pour un calcul d’impédance différentielle, verrouillez soit le Width, soit le Trace Gap en cliquant sur le bouton approprié. La variable déverrouillée sera alors calculée à mesure que la valeur Target Impedance change. Vous pouvez également modifier la variable déverrouillée pour changer le Target Impedance.

  • La prise en charge du calcul d’impédance est fournie par le logiciel Simbeor®. Le calculateur prend en charge les structures coplanaires simples et différentielles, et le calculateur d’impédance différentielle prend en charge une structure stripline asymétrique. Tous les calculs utilisent une fréquence de 1 GHz. Pour améliorer la vitesse de calcul, les profils d’impédance sont calculés dans des threads séparés (lorsque disponibles).

  • Pour une structure stripline, la hauteur du diélectrique est calculée comme la distance entre les couches de cuivre (voir H2 sur l’image).

  • Le calculateur d’impédance prend en charge plusieurs couches diélectriques adjacentes. Ces couches peuvent avoir des propriétés diélectriques différentes.

En savoir plus sur la configuration des Properties pour le Controlled Impedance Routing.

Onglet Via Types

L’onglet Via Types est utilisé pour définir les exigences autorisées de traversée de couches du plan Z pour les vias utilisés dans la conception. Les propriétés X-Y des vias, notamment le diamètre et la taille du trou, sont contrôlées par la règle de conception Routing Style applicable.

Définissez chaque traversée de couches requise comme un Via Type unique.Définissez chaque traversée de couches requise comme un Via Type unique.

Modification des Via Types

The default via Le Layer Stack d’une nouvelle carte comprend une seule définition de traversée de via traversant dans l’onglet Via Types du Layer Stack Manager.  Pour une carte à deux couches, le via par défaut est nommé Thru 1:2, ce nom reflétant le type de via ainsi que les première et dernière couches que le via traverse. La traversée traversante par défaut ne peut pas être supprimée.
Add a new Via Type

Cliquez sur le bouton pour ajouter un Via Type supplémentaire, puis sélectionnez les couches que ce Via Type traverse dans le panneau Properties. La nouvelle définition portera un nom de type <Type> <FirstLayer>:<LastLayer> (par ex., Thru 1:2). Le logiciel détectera automatiquement le type (par ex. Thru, Blind, Buried) en fonction des couches choisies et nommera le Via Type en conséquence.

Naming a Via Type Chaque Via Type est automatiquement nommé en fonction des couches qu’il traverse et du fait qu’il s’agisse d’un µVia. Les vias placés dans l’espace de travail incluent une liste déroulante de propriété Name, qui répertorie tous les Via Types définis dans le Layer Stack Manager. Tous les vias utilisés dans la carte doivent être l’un des Via Types définis dans le Layer Stack Manager.
Adding a µVia Si un µVia est requis, activez la case à cocher µVia. Cette option ne sera disponible que lorsque le via traverse des couches adjacentes ou adjacent +1 (appelé Skip via).
Mirroring a via Si l’option Stack Symmetry option est activée dans le Layer Stack, l’option Mirror deviendra disponible. Lorsque Mirror est activé, un miroir du via actuel, traversant les couches symétriques dans le layer stack, est créé automatiquement. 
Selecting a Via Type during routing

Lorsque vous changez de couche pendant le routage interactif :

  • Le panneau Properties affichera le Via Type applicable ().

  • Si plusieurs Via Types sont disponibles pour les couches traversées, appuyez sur le raccourci 6 pour faire défiler les Via Types disponibles, ou appuyez sur le raccourci 8 pour afficher un menu des Via Types disponibles ().

  • Le Via Type proposé est détaillé dans la barre d’état ().

Lorsque plusieurs substacks sont définis dans le Layer Stack Manager, l’interface vous permet de définir différents Via Types dans chaque substack. Notez que cela does not limite ce Via Type aux régions de carte qui utilisent ce substack. Les Via Types disponibles pendant le routage dépendent de la règle de conception applicable de style de via de routage, ainsi que des couches traversées par cette route. Si nécessaire, les Via Types peuvent être limités à une région de la carte en ciblant la région dans la règle de conception Routing Via Style applicable à l’aide du mot-clé de requête InLayerStackRegion query keyword ().

En savoir plus sur les Via Specifics, et sur la configuration des Blind, Buried & Micro Vias.

Onglet Back Drills

Dans une conception haute vitesse, des réflexions de signal peuvent se produire lorsque le fût d’un via s’étend au-delà des couches de signal sur lesquelles le signal est routé. Cela peut entraîner une dégradation du signal et des problèmes d’intégrité du signal. Une approche utilisée pour résoudre ce problème consiste à percer les fûts de vias inutilisés à l’aide d’un perçage à profondeur contrôlée, une technique également appelée back drilling.

Les propriétés de back drill sont configurées dans l’onglet Back Drills. Cet onglet apparaît lorsque les Back Drills sont activés dans le sous-menu Tools » Features ou en cliquant sur le bouton puis en choisissant Back Drills.

Modification des Back Drills

How Back Drills work L’onglet Back Drills est utilisé pour définir les traversées de couches qui doivent être soumises à un back drilling lorsqu’un pad ou un stub de via est présent. Ces paramètres sont utilisés conjointement avec la règle de conception Max Via Stub Length, dans laquelle la longueur maximale du stub et la surcote de perçage sont spécifiées. Le paramètre Where the Object Matches de la règle peut être utilisé pour limiter la suppression des stubs à des nets spécifiques ().
Add a new Back Drill

Cliquez sur le bouton  pour ajouter une nouvelle définition de back drill. La définition sera nommée selon les valeurs First layer et Last layer sélectionnées dans la section Back Drill du panneau Properties, par exemple, BD 1:3. First layer définit la première couche à percer, Last layer définit la couche avant laquelle le perçage s’arrête (Last layer est la première couche du layer stack qui ne sera pas back-drillée).

Mirroring a Back Drill Si les Substack Properties ont l’option Stack Symmetry option activée dans le panneau Properties, l’option Mirror deviendra disponible dans la section Back Drill du panneau. Lorsqu’elle est activée, un miroir du Back Drill actuel est créé, par exemple, BD 1:3 | 6:4.

En savoir plus sur la configuration des properties pour les Back Drills sur la page Controlled Depth Drilling (Back Drilling).

Onglet Printed Electronics

Grâce à la technologie d’impression moderne, il est possible d’imprimer des couches conductrices et non conductrices directement sur un matériau de substrat, constituant ainsi un circuit électronique. Cela est appelé printed electronics. Le layer stack est configuré pour l’électronique imprimée en sélectionnant l’option Cliquez et faites glisser pour déplacerTools » Features » Printed Electronics. Dans ce mode, tous les onglets sont remplacés par l’unique onglet Printed Electronics Stackup.

L’électronique imprimée utilise une approche différente pour définir le layer stack.L’électronique imprimée utilise une approche différente pour définir le layer stack.

Configuration du Layerstack pour l’électronique imprimée

Defining the layers Les couches diélectriques traditionnelles ne sont pas utilisées en électronique imprimée. À la place, des patches diélectriques locaux sont imprimés là où le routage doit se croiser. Lorsque l’option Printed Electronics est activée dans la liste déroulante Features , toutes les couches diélectriques sont supprimées du layer stack et, à la place, les patches diélectriques sont définis en plaçant des objets de région de forme appropriée sur des couches non conductrices.
How Layers are named En électronique imprimée, les couches de signal en cuivre sont appelées conductive layers, et les couches isolantes sont appelées non-conductive layers.

En savoir plus sur la configuration des Properties pour la couche Printed Electronic sur la page Designing for Printed Electronics.

Onglet Board

L’onglet Board est utilisé pour configurer les différents substacks requis dans une conception rigide-flex avancée. L’onglet s’affiche automatiquement lorsque le mode Rigid-Flex (Advanced) est activé. Notez que l’onglet Board n’est pas utilisé/disponible lorsque le mode Rigid-Flex standard est choisi.

L’onglet Board est utilisé ici pour configurer un PCB rigide-flex de type bookbinder ; notez que la section centrale comporte deux substacks flexibles.L’onglet Board est utilisé ici pour configurer un PCB rigide-flex de type bookbinder ; notez que la section centrale comporte deux substacks flexibles.

Travailler dans l’onglet Board View

Add a new Substack Des substacks supplémentaires peuvent être rapidement créés à partir d’un substack existant à l’aide du raccourci Shift+Click pour sélectionner les couches requises, puis en faisant glisser la sélection horizontalement pour la positionner dans l’ensemble des substacks.
Configure layer intrusion Utilisez les champs Intrusion Left / Right pour configurer si des couches adjacentes empiètent sur le Substack voisin.
Configure layer adjacency Configurez les relations entre les couches dans des Substacks adjacents, par ex., partagent-elles des couches (Common), ou les couches sont-elles uniques dans ce Substack (Individual)
Editing a substack Double-cliquez sur un substack spécifique dans l’onglet Board pour ouvrir son onglet Layer, où il peut être modifié.
Adding a Branch Ajoutez des Branches supplémentaires. Les Branches sont utilisées lorsque la conception comporte plusieurs sections flexibles rayonnant à partir d’une seule section rigide. En savoir plus sur les Branches.

En savoir plus sur la conception d’un PCB Rigid-Flex avancé.

Configuration des propriétés et matériaux de couche individuels

Types de couches dans un PCB

Une grande variété de matériaux est utilisée dans la fabrication d’un circuit imprimé. Le tableau ci-dessous donne un bref résumé des matériaux couramment utilisés. Le choix des matériaux de couche et de leurs propriétés doit toujours être effectué en consultation avec le fabricant du circuit.

Configuration des propriétés de chaque couche

Les propriétés de chaque couche peuvent être modifiées directement dans la grille du LSM, dans le panneau Properties, ou un matériau prédéfini peut être sélectionné dans la bibliothèque de matériaux en cliquant sur le bouton de suspension () dans la cellule Material de la couche sélectionnée. La section Onglet Stackup plus haut sur cette page résume les différentes techniques disponibles pour ajouter, supprimer, modifier et ordonner les couches.

Javascript ID : ConfigProps

Modifiez directement les propriétés de la couche dans la grille ou dans le panneau Properties.

Faites un clic droit dans la zone d’en-tête des colonnes pour modifier les colonnes disponibles.

Cliquez sur les points de suspension (...) pour sélectionner un matériau dans la bibliothèque.

Bibliothèque de matériaux et conformité de la bibliothèque

Les matériaux préférés de l’empilement peuvent être prédéfinis dans la bibliothèque de matériaux. Dans Layer Stack Manager, sélectionnez Tools » Material Library pour ouvrir la boîte de dialogue Altium Material Library, où les matériaux existants peuvent être examinés et de nouvelles définitions de matériaux ajoutées.

La boîte de dialogue Altium Material Library
La boîte de dialogue Altium Material Library

Sélection du matériau à utiliser pour une couche

Le matériau que vous souhaitez utiliser pour une couche spécifique n’est pas sélectionné dans la boîte de dialogue Altium Material Library, il est choisi dans la boîte de dialogue Select Material. Pour utiliser un matériau spécifique pour une couche, cliquez sur les points de suspension () de cette couche dans la cellule Materials de la grille de l’empilement, ou cliquez sur  dans le champ Material du panneau Properties lorsque la couche est sélectionnée dans la grille de l’empilement. Cela ouvrira la boîte de dialogue Select Material, qui limite la bibliothèque pour n’afficher que les matériaux adaptés à la couche dont le contrôle par points de suspension a été cliqué.

La boîte de dialogue Select Material
La boîte de dialogue Select Material

Si la case Library Compliance est activée dans Layer Stack Manager, alors, pour chaque couche sélectionnée dans la bibliothèque de matériaux, les propriétés actuelles de la couche sont comparées aux valeurs de cette définition de matériau dans la bibliothèque. Toute propriété non conforme est marquée d’un indicateur d’erreur. Resélectionnez le matériau () pour mettre à jour les valeurs selon les paramètres de la bibliothèque de matériaux.

Symétrie de l’empilage de couches

Si vous souhaitez que l’empilage de couches de la carte soit symétrique, activez la case Stack Symmetry dans la région Carte  du panneau Properties. Lorsque cela est fait, l’empilage de couches est immédiatement vérifié pour la symétrie autour de la couche diélectrique centrale. Si une paire de couches équidistantes de la couche diélectrique centrale de référence n’est pas identique, la boîte de dialogue Stack is not symmetric s’ouvre.

La grille Layer stack symmetry mismatches, située en haut de la boîte de dialogue, détaille tous les conflits détectés dans la symétrie de l’empilage de couches. Choisissez l’option appropriée dans la partie inférieure de la boîte de dialogue pour obtenir la symétrie de l’empilage de couches :

Obtenir la symétrie de l’empilage par :

Mirror top half down Les paramètres de chacune des couches au-dessus de la couche diélectrique centrale sont copiés vers la couche partenaire symétrique correspondante.
Mirror bottom half up Les paramètres de chacune des couches au-dessous de la couche diélectrique centrale sont copiés vers la couche partenaire symétrique correspondante au-dessus.
Mirror whole stack down Une couche diélectrique supplémentaire est insérée après la dernière couche de cuivre (Surface Finish), puis toutes les couches de signal et diélectriques sont répliquées et mises en miroir sous cette nouvelle couche diélectrique.Une couche diélectrique supplémentaire est insérée avant la première couche de cuivre (Surface Finish), puis toutes les couches de signal et diélectriques sont répliquées et mises en miroir au-dessus de cette nouvelle couche diélectrique.
  • Utilisez l’option Stack Symmetry pour définir rapidement une carte symétrique : définissez la moitié de l’empilage de couches, activez l’option Stack Symmetry, puis utilisez l’une des options de mise en miroir de l’empilage complet pour répliquer cet ensemble de couches.

  • Lorsque Stack Symmetry est activé :

    • Toute action de modification appliquée à une propriété de couche est automatiquement appliquée à la couche partenaire symétrique.

    • L’ajout de couches ajoute automatiquement les couches partenaires symétriques correspondantes.

Visualisation de l’empilage de couches

Le Layerstack Visualizer vous permet de voir l’empilage de couches en 2D ou en 3D. Sélectionnez Tools » Layerstack Visualizer dans Layer Stack Manager pour ouvrir Layerstack Visualizer.

Définition et configuration des sous-empilages rigide-flex

Main page: Conception rigide-flex

Chaque zone ou région distincte d’une conception rigide-flex peut être composée d’un nombre différent de couches. Pour y parvenir, vous devez pouvoir définir plusieurs empilages, appelés substacks.

L’éditeur PCB prend en charge deux modes de conception rigide-flex. Vous choisissez le mode standard ou avancé en sélectionnant la commande requise dans le sous-menu Tools » Features, ou le sélecteur Feature sur le côté droit de l’interface Layer Stack Manager.

  1. Le mode d’origine, ou mode standard – appelé Rigid-Flex – prend en charge les conceptions rigide-flex simples ().

  2. Si votre conception présente des exigences rigide-flex plus complexes, telles que des régions flexibles qui se chevauchent, vous avez alors besoin du mode Advanced Rigid-Flex (également appelé Rigid-Flex 2.0). En plus des régions flexibles qui se chevauchent, le mode avancé apporte également la définition visuelle du plan Z des sous-empilages, la définition indépendante de chaque région rigide et flexible de la carte, des pliages sur des évidements imbriqués, des séparations de forme personnalisée, la possibilité de définir des structures de type reliure, la possibilité d’inclure un coverlay sur une région flexible, ainsi que la prise en charge des conceptions entièrement flexibles ().

En savoir plus sur la conception d’un PCB rigide-flex

Définition d’un PCB monocouche

Comme son nom l’indique, un PCB monocouche ne possède qu’une seule couche de cuivre, généralement la couche inférieure. Un empilage de PCB monocouche peut être créé en supprimant soit la couche supérieure soit la couche inférieure d’un empilage de PCB à 2 couches.

Dans un PCB à 2 couches, vous pouvez supprimer soit la couche supérieure, soit la couche inférieure de son empilage de couches.
Dans un PCB à 2 couches, vous pouvez supprimer soit la couche supérieure, soit la couche inférieure de son empilage de couches.

Remarques sur les cartes monocouches

  • Un empilage monocouche peut être créé pour un PCB, mais pas pour une empreinte.

  • Lorsque l’empilage de couches comporte une seule couche de cuivre, l’onglet Via Types et la fonctionnalité Back Drills ne seront pas disponibles dans Layer Stack Manager.

  • Pour un PCB monocouche, vous pouvez uniquement créer des profils d’impédance de types Single-Coplanar et Differential-Coplanar dans l’onglet Impedance de Layer Stack Manager.

  • La couche supprimée est référencée comme un côté lorsque cela s’applique. Par exemple, si la couche inférieure est supprimée, elle est appelée Bottom Side dans la colonne Drill Layer Pair d’un tableau de perçage .

  • Lorsque des pastilles de trous traversants non métallisés sont présentes dans un PCB monocouche, elles ne seront pas signalées dans la section Unplated multi-layer pad(s) detected du rapport DRC .

Cette fonctionnalité est disponible lorsque l’option PCB.SingleLayerStack.Support est activée dans la boîte de dialogue Advanced Settings .

Utilisation d’empilages de couches prédéfinis

Une exigence courante pour de nombreuses entreprises consiste à utiliser un empilage de couches cohérent dans toutes leurs conceptions de PCB. Le logiciel inclut un certain nombre d’empilages de couches prédéfinis, et l’espace de travail Altium comprend également un certain nombre de modèles d’empilage (si vous avez choisi d’inclure les données d’exemple lors de l’activation/de l’installation de votre espace de travail). En plus de créer et stocker des modèles d’empilage dans l’espace de travail de votre entreprise, ils peuvent également être stockés sous forme de fichiers locaux.

Empilages de couches prédéfinis de l’éditeur

En fournissant un point de départ pratique, un certain nombre d’empilements de couches prédéfinis sont disponibles dans le menu Tools » Presets. Notez que ces préréglages ne peuvent pas être modifiés et que la liste ne peut pas être étendue. Pour configurer vos propres empilements de couches prédéfinis, vous devez créer des modèles d’empilement (Stackup Templates), comme décrit ci-dessous.

Modèles d’empilement

Les empilements de couches prédéfinis sont appelés modèles d’empilement (Stackup Templates). Ces modèles peuvent être stockés et gérés dans votre Workspace Altium, ou être stockés et gérés sous forme de fichiers locaux.

Les modèles disponibles sont répertoriés dans la page Data Management – Templates de la boîte de dialogue PreferencesLa liste peut être configurée pour inclure des modèles Server only ou Server & Local à l’aide de la liste déroulante Template visibility située en haut de la page de dialogue. Les modèles locaux se trouvent dans le dossier spécifié par la valeur Local Templates folder.

Les modèles d’empilement peuvent être stockés et gérés dans votre Workspace, ou sous forme de fichiers locaux.Les modèles d’empilement peuvent être stockés et gérés dans votre Workspace, ou sous forme de fichiers locaux.

Utilisation des empilements stockés dans votre Workspace

Default Workspace stackups Un certain nombre de Layerstacks de Workspace sont fournis par défaut dans le dossier Workspace Managed Content\Templates\Layer Stacks (si vous avez choisi d’inclure les données d’exemple lors de l’activation/de l’installation de votre Workspace).
Preview a Workspace stackup Un Layerstack de Workspace peut être prévisualisé dans le panneau Explorer. Lorsque l’entrée d’empilement est sélectionnée dans la zone des révisions du panneau, basculez vers l’onglet de vue d’aspect Preview pour voir l’empilement de couches.
Load a Workspace stackup Pour charger un empilement depuis votre Workspace connecté, choisissez la commande File » Load Stackup From Server. La boîte de dialogue Choose Item Revision apparaît. À l’aide de l’arborescence des dossiers sur la gauche de la boîte de dialogue, accédez à l’emplacement où les Layer Stacks sont stockés dans le Workspace et sélectionnez l’empilement requis dans la liste des révisions d’élément. Cliquez sur OK pour appliquer à l’empilement de couches actuellement ouvert dans le Layer Stack Manager l’empilement défini dans ce fichier.
Save the open layer stack as an existing Workspace stackup Pour enregistrer l’empilement de couches actuel en tant qu’empilement existant dans votre Workspace connecté, choisissez la commande File » Save to Server. La boîte de dialogue Choose Planned Item Revision apparaît : utilisez-la pour choisir un Layerstack de Workspace existant afin d’enregistrer l’empilement dans sa révision suivante.
Save the open layer stack as a new Workspace stackup Pour enregistrer l’empilement de couches actuel en tant que nouvel empilement dans votre Workspace connecté, choisissez la commande File » Save to Server. La boîte de dialogue Choose Planned Item Revision apparaît ; accédez à l’emplacement de l’arborescence Server Folders où les empilements sont stockés, puis cliquez avec le bouton droit dans la zone de liste des révisions de la boîte de dialogue et sélectionnez la commande Create Item » Layerstack. Dans la boîte de dialogue Create New Item qui s’ouvre, désactivez l’option Open for editing after creation ; sinon, vous passerez en mode d’édition directe.
Create a new Workspace stackup from scratch

Dans la page Data Management – Templates de la boîte de dialogue Preferences, cliquez sur le bouton Add et sélectionnez la commande Layerstack dans le menu (ou cliquez avec le bouton droit dans la grille des modèles pour afficher le menu contextuel et sélectionnez Add » Template). Après avoir sélectionné la commande, cliquez sur OK dans la boîte de dialogue Close Preferences qui s’ouvre pour fermer la boîte de dialogue Preferences et ouvrir l’éditeur d’empilement temporaire. Une révision planifiée du nouveau Workspace Layerstack sera créée automatiquement dans un dossier Workspace de type Layerstacks.

Edit an existing Workspace Stackup Pour modifier un empilement Workspace existant, cliquez avec le bouton droit sur son entrée dans l’onglet Templates de la page Data Management – Templates de la boîte de dialogue Preferences et choisissez la commande Edit dans le menu contextuel. L’éditeur temporaire s’ouvre, avec le modèle contenu dans la dernière révision de l’empilement Workspace ouvert pour modification. Apportez les modifications nécessaires, puis sélectionnez la commande File » Save to Server pour enregistrer l’empilement dans la révision suivante de l’empilement Workspace.
Update an existing WS stackup based on a local stackup file Si vous devez mettre à jour un empilement Workspace et que vous disposez d’un fichier de document d’empilement mis à jour, vous pouvez téléverser ce fichier vers cet empilement Workspace. Dans la page Data Management – Templates de la boîte de dialogue Preferences, cliquez avec le bouton droit sur l’entrée du modèle et choisissez la commande Upload dans le menu contextuel. Utilisez la boîte de dialogue Open (une boîte de dialogue Windows standard de type ouverture) qui s’ouvre pour rechercher et ouvrir le fichier requis qui sera téléversé dans la révision suivante de l’empilement Workspace.
Upload an existing stackup template file to the Workspace Si le fichier de document d’empilement requis se trouve dans le Local Template folder (défini en bas de la page Data Management – Templates) et est répertorié sous l’entrée Local de la grille des modèles, il peut être migré vers un nouveau Workspace Layerstack en cliquant dessus avec le bouton droit et en sélectionnant la commande Migrate to Server. Cliquez sur le bouton OK dans la boîte de dialogue Template migration pour poursuivre le processus de migration — comme indiqué dans cette boîte de dialogue, le fichier d’empilement d’origine sera ajouté à une archive Zip dans le dossier local des modèles (il ne sera donc plus visible dans la liste de modèles Local).
Upload a local stackup file to the Workspace Un nouveau Workspace Layerstack peut également être créé en téléversant un fichier de document d’empilement existant (*.stackup). Sélectionnez la commande Load from File dans le menu du bouton Add ou dans le menu contextuel Add de la grille des modèles sur l’onglet Templates de la page Data Management – Templates de la boîte de dialogue Preferences. Dans la boîte de dialogue Open (une boîte de dialogue Windows standard de type ouverture) qui s’ouvre, sélectionnez l’option Layer Stack-up File (*.stackup) dans la liste déroulante à droite du champ File name et utilisez la boîte de dialogue pour rechercher et ouvrir le fichier requis qui sera téléversé dans la révision initiale du nouveau Workspace Layerstack créé automatiquement dans un dossier Workspace de type Layerstacks.

Utilisation des empilements stockés sous forme de fichiers locaux

Load a stackup file Pour charger un empilement à partir d’un fichier d’empilement existant et l’appliquer à l’empilement actuellement ouvert dans le Layer Stack Manager, sélectionnez la commande File » Load Stackup from File dans les menus principaux.
Save as a stackup file Sélectionnez File » Save As pour enregistrer l’empilement de couches actuel comme fichier de document d’empilement (*.stackup ou *.stackupx). Notez que la page Data Management – Templates de la boîte de dialogue Preferences répertorie les empilements enregistrés au format *.stackup.

Exportation d’un empilement de couches

Exporting to a Spreadsheet Utilisez la commande File » Export CSV pour exporter l’empilement de couches actuel vers un fichier de feuille de calcul (*.csv).
Exporting to Simbeor Utilisez la commande File » Export To Simbeor pour exporter l’empilement de couches vers un fichier Simbeor (*.esx).

Un empilement de couches de Workspace peut également être utilisé comme élément de données de configuration dans une ou plusieurs Environment Configurations définies. Une configuration d’environnement est utilisée pour restreindre l’environnement de travail d’un concepteur afin de n’utiliser que des éléments de conception approuvés par l’entreprise. Les configurations d’environnement sont définies et stockées dans le Team Configuration Center — un service fourni via le Workspace. Une fois connecté au Workspace et après avoir choisi (le cas échéant) parmi les configurations d’environnement qui vous sont proposées, Altium Designer sera configuré en ce qui concerne l’utilisation des Layerstacks. Si la configuration d’environnement choisie comporte une ou plusieurs révisions d’éléments Layerstack définies, alors only celles-ci seront disponibles pour réutilisation. Si la configuration d’environnement qui vous est applicable ne comporte aucune révision de layerstack spécifiée/ajoutée ou est définie sur Do Not Control, alors toutes les révisions d’éléments enregistrées disponibles (partagées avec vous) seront accessibles. Vous êtes également libre d’utiliser des fichiers d’empilement locaux. Pour plus d’informations, voir Environment Configuration Management (Altium 365 Workspace, Enterprise Server Workspace).

Autres tâches de conception liées aux couches

Un certain nombre de tâches de conception liées aux couches ne sont pas effectuées dans le Layer Stack Manager, mais il est important d’en tenir compte lors de la préparation de l’empilement de couches. Ces tâches sont résumées ci-dessous, avec des liens vers davantage d’informations.

Définir la forme de la carte

Alors que l’empilement de couches définit la carte dans le plan Z, la forme de la carte la définit dans le plan X-Y. Également appelée contour de carte, la forme de la carte est une forme polygonale fermée qui définit l’étendue globale de la carte. La forme de la carte peut être constituée d’une seule région de carte (pour un PCB rigide traditionnel) ou de plusieurs régions de carte (pour un PCB rigide-flex). L’image ci-dessous montre une carte avec deux régions rigides reliées par une région flexible.

La forme de la carte définit la carte dans le plan X-Y.La forme de la carte définit la carte dans le plan X-Y.

Pour en savoir plus, consultez la définition de la forme de la carte.

Pour en savoir plus, consultez la conception Rigide-Flex.

Affectation d’un net à une couche de plan

Lorsque le panneau PCB est réglé sur le mode Split Plane Editor, il peut être utilisé pour examiner et affecter un net à n’importe lequel des plans d’alimentation de la carte. Il peut également être utilisé pour affecter un net à une région divisée définie sur un plan d’alimentation.

L’éditeur de plan divisé est utilisé pour examiner et gérer les affectations de net aux plans d’alimentation, et pour examiner les définitions de plans divisés.L’éditeur de plan divisé est utilisé pour examiner et gérer les affectations de net aux plans d’alimentation, et pour examiner les définitions de plans divisés.

En savoir plus sur les plans d’alimentation internes et plans scindés.

Configuration de l’empilage de couches pour des composants montés sur une couche de signal interne

Un composant est considéré comme intégré lorsqu’il est monté sur une couche autre que les couches de signal Top ou Bottom. 

Composant intégré sur une couche de signal interne (le composant a été mis en évidence avec des contours bleus, la cavité avec des contours orange).Composant intégré sur une couche de signal interne (le composant a été mis en évidence avec des contours bleus, la cavité avec des contours orange).

En savoir plus sur les composants intégrés.

Documentation de l’empilage de couches

La documentation est une partie essentielle du processus de conception et elle est particulièrement importante pour les conceptions présentant une structure d’empilage de couches complexe, comme une conception rigide-flex. Pour répondre à ce besoin, Altium Designer inclut une table d’empilage de couches, qui est placée (Place » Layer Stack Table) et positionnée à côté de la conception de la carte dans l’espace de travail. Les informations de la table d’empilage de couches proviennent du Layer Stack Manager.

Incluez une table d’empilage de couches pour documenter la conception.
Incluez une table d’empilage de couches pour documenter la conception.

Remarques sur la table d’empilage de couches

Placing a Layer Stack Table Pour placer une table d’empilage de couches, sélectionnez Place » Layer Stack Table.
Included detail

La table d’empilage de couches détaille les éléments suivants :

  • Layer numéro, tel qu’affecté dans le Layer Stack Manager

  • couche Name, telle que définie dans le Layer Stack Manager

  • Material, telle que définie dans le Layer Stack Manager

  • Thickness, telle que définie dans le Layer Stack Manager

  • Le Constant diélectrique, tel que défini dans le Layer Stack Manager

  • Gerber identifiant (extension de fichier) affecté à cette couche

  • Board Layer Stack, un indicateur ombré de la présence ou de l’absence de couches dans l’empilage affectées à chaque région de la carte

Editing a Layer Stack Table Double-cliquez n’importe où sur la table placée pour modifier la table d’empilage de couches dans le panneau Properties .
What is the Board Map? La table d’empilage de couches peut également inclure un contour optionnel de la carte, montrant comment les différents empilages de couches sont affectés aux régions de la carte. Utilisez l’option Show Board Map et la barre de défilement pour configurer les paramètres de la carte.
  • La table d’empilage de couches est un objet de conception intelligent qui peut être placé et mis à jour au fur et à mesure de l’avancement de la conception. Double-cliquez sur la table d’empilage de couches pour la modifier dans le panneau Properties.

  • Placez les chaînes spéciales .Total_Thickness et .Total_Thickness(<SubstackName>) sur une couche mécanique afin d’inclure ces informations dans la documentation de votre conception.

  • Une autre approche pour documenter l’empilage de couches consiste à ajouter un document Draftsman au projet et à y ajouter une table d’empilage de couches. En savoir plus sur Draftsman.

En savoir plus sur le placement et la modification d’une table d’empilage de couches.

Inclusion d’une table de perçage

Altium Designer inclut une table de perçage intelligente, qui affiche soit les perçages requis pour toutes les paires de couches (composite), soit pour une paire de couches spécifique. Si vous préférez des informations de perçage distinctes pour chaque paire de couches, placez une table de perçage pour chaque paire de couches utilisée dans la conception.

Une autre approche pour documenter l’empilage de couches consiste à ajouter un document Draftsman au projet et à y ajouter une table d’empilage de couches. 

En savoir plus sur le placement et la modification d’une table de perçage.

Documentation de l’empilage de couches dans Draftsman

Altium Designer fournit également un éditeur de documentation dédié, Draftsman. Draftsman permet au concepteur de créer une documentation de haute qualité pouvant inclure des cotes, des notes, des couches, des tables d’empilage et des tables de perçage. Reposant sur un format de fichier dédié et un ensemble d’outils de dessin, Draftsman offre une approche interactive pour combiner des dessins de fabrication et d’assemblage avec des modèles personnalisés, des annotations, des cotes, des repères et des notes.

Draftsman prend également en charge des fonctions de dessin plus avancées, notamment une vue isométrique de la carte, une vue détaillée de la carte et une vue réaliste de la carte (vue 3D).

Placez des vues de dessin, des objets et des annotations automatisées sur des documents Draftsman d’une ou plusieurs pages. Placez des vues de dessin, des objets et des annotations automatisées sur des documents Draftsman d’une ou plusieurs pages.

En savoir plus sur Draftsman.

Terminologie de l’empilage de couches

Terme Signification
Blind Via Via qui commence sur une couche de surface mais ne traverse pas toute la carte. En règle générale, un via borgne descend d’une couche jusqu’à la couche de cuivre suivante.
Buried Via Via qui commence sur une couche interne et se termine sur une autre couche interne, sans atteindre une couche de cuivre de surface.
Core Stratifié rigide (souvent FR-4) avec une feuille de cuivre sur les deux faces.
Double-Sided Board Carte comportant 2 couches de cuivre, une de chaque côté d’un noyau isolant. Tous les trous sont des trous traversants, c’est-à-dire qu’ils traversent entièrement la carte d’un côté à l’autre.
Fine Line Features and Clearances Des pistes/isolements jusqu’à 100µm (0,1mm ou 4mil) sont considérés comme standard pour la fabrication de PCB aujourd’hui. La limite technologique actuellement disponible dans le boîtier des composants est d’environ 10µm.
High Density Interconnect (HDI) Technologie d’interconnexion à haute densité, un PCB présentant une densité de câblage par unité de surface supérieure à celle d’un PCB conventionnel. Cela est obtenu grâce à des motifs à ligne fine et à faibles espacements, des microvias, des vias enterrés et des technologies de stratification séquentielle. Ce nom est également utilisé comme alternative à Sequential layer Build-Up (SBU).
Microvia Défini comme un via dont le diamètre du trou est inférieur à 6 mils (150µm). Les microvias peuvent être photo-imagés, percés mécaniquement ou percés au laser. Les microvias percés au laser constituent une technologie essentielle d’interconnexion à haute densité (HDI), car ils permettent de placer des vias dans un pad de composant et, lorsqu’ils sont utilisés dans le cadre d’un processus de fabrication build-up, permettent des transitions entre couches de signal sans nécessiter de pistes courtes (appelées stubs de via), réduisant ainsi fortement les problèmes d’intégrité du signal induits par les vias.
Multilayer Board

Carte comportant plusieurs couches de cuivre, de 4 à plus de 30. Une carte multicouche peut être fabriquée de différentes manières :

  • Comme un ensemble de cartes minces double face empilées (séparées par du préimprégné) et stratifiées en une structure unique sous l’effet de la chaleur et de la pression. Dans ce type de carte multicouche, les trous peuvent traverser entièrement la carte (through-hole), être borgnes ou enterrés. Notez que seules certaines couches peuvent être percées mécaniquement pour créer les vias enterrés, puisqu’il s’agit simplement de trous traversants percés dans les cartes minces double face avant le processus de stratification.
  • Sinon, une carte multicouche est fabriquée comme décrit, puis des couches supplémentaires sont stratifiées de part et d’autre. Cette approche est utilisée lorsque la conception exige l’utilisation de microvias, de composants intégrés ou de la technologie rigide-flex.
Prepreg Tissu de fibre de verre imprégné d’époxy thermodurcissable (résine + durcisseur) qui n’est que partiellement polymérisé.
Sequential Lamination Nom donné à la technique de création d’un PCB multicouche comprenant des vias enterrés percés mécaniquement (percés dans les cartes minces double face avant la stratification finale).
Sequential layer Build-Up (SBU) Commence comme un noyau (double face ou isolant), avec des couches conductrices et diélectriques formées l’une après l’autre (en utilisant plusieurs passes sous pression), sur les deux faces de la carte. Cette technologie permet également de créer des vias borgnes pendant le processus build-up et d’intégrer des composants discrets ou formés. Également appelée technologie High Density Interconnect (HDI).
Surface Laminar Circuit (SLC) Commence par un cœur multicouche, auquel on ajoute des couches de build-up de chaque côté (généralement de 1 à 4). La notation couramment utilisée pour décrire la carte finie est Build-up copper layers + Core copper layers + Build-up copper layers. Par exemple, 2+4+2 décrit une carte avec un cœur à 4 couches, avec 2 couches laminées de chaque côté (également noté 2-4-2). Cette technologie permet de créer des vias borgnes pendant le processus de build-up et d’intégrer des composants discrets ou formés.
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Disponibilité des fonctionnalités

Les fonctionnalités accessibles dépendent de la solution Altium dont vous disposez – Altium Develop, une édition d’Altium Agile (Agile Teams ou Agile Enterprise), ou Altium Designer (avec abonnement actif).

Si vous ne voyez pas une fonctionnalité mentionnée dans votre logiciel, contactez le service commercial d’Altium pour en savoir plus.

Documentation héritée

La documentation d’Altium Designer n’est plus versionnée. Si vous devez accéder à la documentation des versions antérieures d’Altium Designer, consultez la section Documentation héritée de la page Other Installers.

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