CircuitMakerでレイヤースタックを定義する
Home | Board | Layer Stack Managerコマンドを実行すると*.CSPcbDoc [Stackup]ドキュメントが開き、Layer Stack Managerエディタがデザインスペースに表示されます。
Layer Stack Manager
PCBは、層を積み重ねたスタックとして設計・構成されます。プリント基板（PCB）製造の初期には、基板は単に絶縁性のコア層であり、その片面または両面に薄い銅層が貼られていました。銅層上の不要な銅をエッチング（除去）することで、導体パターンとしての配線（トレース）が形成されます。
そして現在では、ほとんどすべてのPCB設計が多層の銅層を持っています。技術革新と加工技術の改良により、フレキシブルPCBを設計・製造できることを含め、PCB製造には数多くの革新的な概念が生まれました。剛性部（リジッド部）同士をフレキシブル部で接続することで、複雑なハイブリッドPCBを設計でき、折り曲げて特殊な形状の筐体にも収められます。
プリント基板設計では、レイヤースタックが層のZ方向（垂直方向）の配置を定義します。基板は単一の一体物として製造されるため、どのようなタイプの基板であっても単一の一体物として設計する必要があります。そのためには、複数のPCBレイヤースタックを定義し、設計内の異なるゾーンに異なるレイヤースタックを割り当てられる必要があります。
PCBレイヤースタックの定義は、プリント基板設計を成功させるための重要要素です。もはや単純な銅配線の連なりとして電気エネルギーを伝えるだけではなく、現代の多くのPCBでは、配線は回路要素、すなわち伝送線路として設計されます。
PCB設計を成功させるには、材料選定とスタックアップ（層構成）および割り当てを、適切なシングルエンド／差動の配線インピーダンスを実現するために必要な配線寸法やクリアランスとバランスさせる必要があります。さらに、PCB設計では他にも多くの検討事項があり、例えばレイヤーペアリング、慎重なビア設計、バックドリル要件の可能性、リジッド／フレックス要件、銅バランス、レイヤースタックの対称性、材料の適合性などが挙げられます。
Layer Stack Managerは、これらのレイヤー固有の設計要件を単一のエディタに統合します。
標準のドキュメントエディタとして、Layer Stack Manager（LSM）はPCB作業中も開いたままにでき、PCBとLSMを行き来しながら作業できます。画面分割や別モニタでの表示など、標準の表示動作もすべてサポートされます。なお、変更内容をPCBに反映するには、Layer Stack Manager内でSave操作を実行する必要があります。
Stackup Tab
Stackup タブでは製造用レイヤーの詳細を扱います。このタブでレイヤーの追加、削除、設定を行います。
- 現在選択されているレイヤーのプロパティは、グリッド上で直接編集するか、Inspector パネルで編集できます。
- レイヤーグリッド上で右クリックして Add layer を選択するか、Add ドロップダウン コマンドを使用してレイヤーを追加します。Surface Finishレイヤー（銅）を追加すると、隣接する既存レイヤーもSurface Finishレイヤーである場合は、誘電体レイヤーも追加されます。
- 内部銅層にはCopper Orientationオプションがあり、銅がコアにどちら向きに貼り合わされ（その後どちら側からエッチングされるか）を定義します。インピーダンス計算が正確になるように設定してください。
- 銅層にはOrientationオプションもあります。これは、部品が銅層に対してどちら向きに配置されるかを示すために設定します。
- 選択したレイヤーは、右クリックまたはLayer Up/Layer Downリボンコマンドを使用して、同種レイヤー内で上下に移動できます。
Via Types Tab
Via Typesタブは、設計で使用するビアのZ方向（層間）スパン要件（どの層からどの層まで貫通するか）を定義するために使用します。設計内に配置されるビアの直径および穴径（X&Yプロパティ）は、ビアを手動で配置する場合はデフォルト設定により、インタラクティブルーティング中に配置する場合は適用されるRouting Style設計ルールにより、引き続き制御されます。
- 新規ボードのLayer Stackには、単一のスルーホールビアのスパン定義が含まれます。2層基板の場合、デフォルトのビア名はThru 1:2です。命名はビアタイプと、ビアが貫通する最初と最後のレイヤーを反映しています。デフォルトのスルーホールスパンは削除できません。
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をクリックして追加のVia Typeを追加し、Inspector パネルでこのVia Typeがスパンするレイヤーを選択します。新しい定義には<Type> <FirstLayer>:<LastLayer>という名前が付与されます（例：Thru 1:2）。 - ソフトウェアは、選択されたレイヤーに基づいてタイプ（例：Thru、Blind、Buried）を自動検出し、それに応じてVia Typeに名前を付けます。
- Mirrorが有効な場合、レイヤースタック内で対称となるレイヤーをスパンする、現在のビアのミラーが自動的に作成されます。
- デザインスペースに配置されたビアには、InspectorパネルにNameプロパティのドロップダウンがあり、Layer Stack Managerで定義されたすべてのVia Typesが一覧表示されます。ボードで使用するすべてのビアは、Layer Stack Managerで定義されたVia Typesのいずれかでなければなりません。
- インタラクティブルーティング中にレイヤーを変更するとき：
- Inspector パネルに、適用されるVia Typeが表示されます。
- スパンするレイヤーに適合するVia Typeが複数ある場合は、6ショートカットを押して利用可能なVia Typesを順に切り替えます。
- 提案されているVia Typeはステータスバーに表示されます。
レイヤープロパティの編集
Layer Stack Managerは、レイヤープロパティをスプレッドシートのようなグリッドで表示します。プロパティはグリッド上で直接編集することも、Inspector パネルで編集することもできます。InspectorページのLayer Stack Supportセクションを参照してください。
レイヤースタックの定義
Layer Stack ManagerのStackupタブで追加したレイヤーは、製造プロセスで実際に製作されるレイヤーです。レイヤーのプロパティは、グリッド上で直接編集するか、Inspector パネルで編集できます。
事前定義されたレイヤースタックも、Tools | Presetsメニューから利用できます。
レイヤープロパティと材料の設定
各レイヤーのプロパティは、LSMグリッドで直接編集できます。このページのStackup Tabセクションでは、レイヤーの追加、削除、編集、並べ替えに利用できる各種手法を要約しています。
ユーザー定義のプロパティ列を追加でき、すべての列の表示／非表示はSelect columnsダイアログで設定できます。ダイアログを開くには、グリッド領域の任意の列見出しを右クリックし、コンテキストメニューからSelect columnsを選択します。
レイヤータイプとそのプロパティ
プリント基板の製造には多種多様な材料が使用されます。以下の表は、一般的に使用される材料の概要を簡単に示したものです。
レイヤー材料とその特性の選定は、必ず基板製造業者と相談して行ってください。
| Layer Type | Materials Used | Comments |
|---|---|---|
| Signal | Copper | 信号配線を定義する銅層で、電気信号および回路の供給電流を運びます。通常は焼鈍箔（annealed foil）および電解銅箔（electro-deposited）が使用されます。 |
| Internal Plane | Copper | 電源およびGNDを分配するためのベタ銅層で、領域に分割することもできます。また、プレーン端から基板外形端までの距離（プルバック）も指定する必要があります。通常は焼鈍箔です。 |
| Dielectric | FR4、ポリイミド、および設計パラメータが異なる各種メーカー固有材料など、さまざま |
絶縁層。リジッドにもフレックスにもできます。コア、プリプレグ、フレキシブル層の定義に使用します。 重要な機械特性には、湿度および温度範囲にわたる寸法安定性、引裂き抵抗、柔軟性などがあります。 重要な電気特性には、絶縁抵抗、比誘電率（Dk）、損失係数（損失正接、DfまたはDj）があります。 |
| Overlay | スクリーン印刷エポキシ、LPI（液状フォトイメージャブル） | 部品番号（デジグネータ）、ロゴ、製品名などの文字／アートワークを表示します。 |
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Solder Mask/Coverlay |
1) 液状フォトイメージャブルソルダーマスク（LPIまたはLPSM）、ドライフィルムフォトイメージャブルソルダーマスク（DFSM） 2) 接着剤付きフレキシブルフィルム（通常はポリイミドまたはポリエステル）。 |
1) 回路上でハンダを適用できる箇所を制限する保護層。コスト効率が高く実績のある技術で、リジッドおよびフレックスのクラスA（flex-to-install）用途に適しています。フレキシブルフィルムのカバーレイよりも微細な形状に対応可能です。 2) フレックスのクラスAおよびB（dynamic flex）用途に適しています。丸みのある穴／コーナーが必要で、通常はドリルまたは打ち抜きで加工されます。 |
| Paste Mask | ペーストマスク用ステンシルを製作するためのレイヤー。ステンシルは通常ステンレス鋼です。ステンシルの開口部が、部品実装前に部品パッドへハンダペーストを塗布する位置を定義します。 | ハンダペーストを塗布する位置を定義する、ソルダーマスクスクリーンを製作するためのマスク層。 |
その他のレイヤー関連設計タスク
レイヤースタック内のレイヤーは、設計を構築していくための空間を形成します。レイヤーに関連する設計タスクの中には、Layer Stack Managerでは実行しないものもあります。これらのタスクを以下に要約し、詳細情報へのリンクを示します。
基板外形（全体形状）の定義
基板の最終構成にかかわらず、全体の外形はBoard Shapeとして定義され、PCBエディタのHome | Board | Board Shapeサブメニューコマンドを使用して定義します。
ボード形状（Board Shape）は、次の方法で設定できます。
- Defined manually - 形状を再定義する、または既存のボード頂点（コーナー）を移動する（Redefine Board Shape または Edit Board Shape）。
- Defined From Selected Objects- 通常はメカニカルレイヤー上のアウトラインから行います。別の設計ツールからアウトラインをインポートした場合は、このオプションを使用してください。
ドリルテーブルを含める
CircuitMaker にはインテリジェントな Drill Table が含まれており、他の設計オブジェクトと同様に配置できます。Drill Table は、複合テーブル、分割テーブル、または特定のドリル・ペアリング用テーブルとして構成できます。
スタックアップドキュメントの読み込みと保存
メインリボンの Settings 領域から、各ドロップダウンボタンをクリックしてスタックアップドキュメントファイルを読み込み／保存できます。
読み込み
Load ボタンをクリックすると Open Stackup Documentダイアログが開き、追加したいスタックアップドキュメントを選択できます。
保存
Save ボタンをクリックすると Save Stackup Documentダイアログが開き、スタックアップドキュメントを任意の場所に保存できます。
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