レイヤースタックの定義

Altium Training

Altium Essentials: PCB Layer Stack Manager

This content is part of the official Altium Professional Training Program. For full courses, materials and certification, visit Altium Training.

概略

この記事では、PCBのレイヤースタックとは何か、現代の基板設計でなぜ重要なのか、そしてAltium DesignerのLayer Stack Managerを使ってどのように定義・管理するのかを解説します。まず、リジッド基板、多層基板、リジッドフレキシブル基板におけるレイヤー構成の役割を説明し、続いてLayer Stack Managerの主要なタブと、レイヤーや材料の追加、移動、削除、設定に使用する編集ツールを紹介します。レイヤースタックに関する判断がAltium Designerでの実際のPCB設計にどう関わるのかをより深く理解したい方は、ぜひ読み進めてください。設計に必要な基本事項を、自信を持って扱えるようになるはずです。

- レイヤースタックがPCBの垂直方向の構造をどのように定義するかを学びます。複数のサブスタックを持つリジッドフレキシブル設計への適用についても説明します。
- Altium DesignerのLayer Stack Managerの用途を確認します。スタックアップ、インピーダンス、ビアタイプ、バックドリル、プリンテッドエレクトロニクス、基板構成に関する主要なタブも紹介します。
- レイヤーや材料の追加、削除、並べ替え、設定、および関連設定の変更など、レイヤースタックのプロパティを編集する基本的なワークフローを理解します。
AIでさらに深掘り:

PCBは、複数の層を積み重ねた構造として設計・製造されます。プリント基板(PCB)の製造が始まった頃、基板は絶縁性のコア層の片面または両面に薄い銅層を貼り付けただけのものでした。不要な銅をエッチングで除去することで、銅層に導電性の配線パターンを形成し、接続を実現していました。

現在では、ほぼすべてのPCB設計で複数の銅層が使用されています。技術革新と加工技術の進歩により、フレキシブルPCBの設計・製造をはじめとする、PCB製造における数々の画期的な手法が実現しました。PCBのリジッド部をフレキシブル部でつなぐことで、特殊な形状の筐体に合わせて折り曲げられる、複雑なハイブリッドPCBを設計できます。

左側は、初期のPCB設計で一般的だった片面PCBです。右側は、PCBのリジッド部がフレキシブル部で接続されたリジッドフレキシブルPCBです。
左側は、初期のPCB設計で一般的だった片面PCBです。右側は、PCBのリジッド部がフレキシブル部で接続されたリジッドフレキシブルPCBです。

プリント基板の設計では、レイヤースタックによって垂直方向、つまりZ方向の層の配置を定義します。基板は一体として製造されるため、リジッドフレキシブル基板を含むあらゆる種類の基板を、一体のものとして設計する必要があります。そのため、リジッドフレキシブル基板の設計者は、複数のPCBレイヤースタックを定義し、リジッドフレキシブル設計の各領域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。

レイヤースタックマネージャー

PCBのレイヤースタックの定義は、プリント基板の設計を成功させるための重要な要素です。現代の多くのPCBでは、配線はもはや電気エネルギーを伝える単純な銅の接続ではなく、一連の回路素子や伝送線路として設計されます。

高速PCBの設計を成功させるには、適切なシングルエンド配線および差動配線のインピーダンスを実現するために必要な配線寸法とクリアランスに対して、材料の選定、積層構成、レイヤーの割り当てのバランスを取る必要があります。また、現代の高速PCBの設計には、レイヤーのペアリング、慎重なビア設計、バックドリルの必要性、リジッド/フレキシブルの要件、銅のバランス、レイヤースタックの対称性、材料の規格適合性など、考慮すべき事項が数多くあります。

これらのレイヤー固有の設計要件は、単一のエディターであるLayer Stack Managerに集約されています。 

Layer Stack Managerを開くには、PCBエディターのメインメニューからDesign » Layer Stack Managerを選択します。 Layer Stack Managerは、回路図シートやPCBなどのドキュメントと同様に、ドキュメントビューで開きます。基板の作業中も開いたままにできるため、基板とLSMを切り替えながら作業できます。画面の分割や別のモニターでの表示など、標準的な表示操作がすべてサポートされています。Layer Stack Managerで行った変更は、Saveを実行するとPCBエディターに反映されます。

レイヤースタックの管理に関するすべての操作は、レイヤースタックマネージャーで行います。レイヤースタックの下部にあるタブを選択して、各種設定を行います。
レイヤースタックの管理に関するすべての操作は、レイヤースタックマネージャーで行います。レイヤースタックの下部にあるタブを選択して、各種設定を行います。

基板の構造に応じて、Layer Stack Managerには以下のタブが表示されます。

Stackup 信号層、プレーン層、誘電体層の追加、削除、並べ替えを行い、各層に割り当てる材料特性を設定します。
Impedance インピーダンス制御配線を使用する場合に、インピーダンスプロファイルを設定します。
Via Types 使用可能なビアタイプを設定し、各ビアタイプがどの層間にわたるかを定義します。
Back Drills パッドまたはビアのスタブが存在する場合に、バックドリルを行う層間範囲を設定します。
Printed Electronics プリンテッドエレクトロニクス設計における層の配置を設定します。
Board 高度なリジッドフレキシブル設計における、各サブスタックの配置を設定します。

レイヤースタックのプロパティの編集

Layer Stack Managerでは、レイヤースタックのプロパティがスプレッドシート形式の編集グリッドに表示されます。プロパティは、グリッド内で直接編集することも、Propertiesパネルiで編集することもできます。基板の構造に応じて、Layer Stack Managerには以下のタブが表示されます。各タブでは、それぞれの属性が編集グリッドとPropertiesパネルに表示されます。

アクティブなレイヤースタックで使用する測定単位を変更するには、Tools » Measurement Unitsを選択し、使用する測定単位(mil、 in、 µ、または mm)を選択します。または、Ctrl+Q キーボードショートカットを使用して、測定単位を順に切り替えることもできます。

Stackupタブ

Stackup タブには、製造に使用する層の詳細が表示されます。このタブでは、層の追加、削除、設定を行えます。標準的なリジッドフレキシブル設計では、各スタックで使用する層の有効/無効もこのタブで設定できます。高度なリジッドフレキシブル設計は、Boardタブで設定します。

右クリックして、層の追加、削除、並べ替えを行います。値はPropertiesパネルで編集することも、グリッドのセルで直接編集することもできます。右クリックして、層の追加、削除、並べ替えを行います。値はPropertiesパネルで編集することも、グリッドのセルで直接編集することもできます。

レイヤースタックの編集

Add a layer

層を追加するには、レイヤーグリッド内で右クリックするか、ボタンをクリックするか、Edit » Add Layerコマンドを使用します。新しい層は、グリッドで現在選択されている層の隣に追加されます。SignalまたはPlane(銅)層を追加する際、隣接する既存の層も銅層である場合は、誘電体層も追加されます。 信号層は最大128層、プレーン層は最大16層まで追加できます。必要に応じて、プレーン層は何回でも分割でき、分割領域内にさらに分割領域を定義することもできます。詳細はこちらをご覧ください。

最大128層の信号層を追加できる機能はオープンベータ版であり、Advanced SettingsダイアログでPCB.IncreaseSignalLayersオプションを有効にすると使用できます。このオプションが無効の場合、追加できる信号層は最大32層です。

Move a layer レイヤーグリッド内で右クリックしてMove layer up / Move layer downを選択するか、メインメニューからEdit » レイヤーを上へ / Edit » レイヤーを下へ コマンドを使用すると、レイヤースタック内の同じ種類の層の間で、選択した層を上下に移動できます。
Delete a layer レイヤースタック内で選択した層を削除するには、ボタンをクリックするか、レイヤーグリッド内で右クリックするか、メインメニューでEdit » Delete レイヤー を選択しますi。削除する層にプリミティブが含まれている場合は、削除前に確認ダイアログが表示されます。Yes をクリックすると、削除が実行されます。
Define the Layer Material

レイヤーの材料は、選択したMaterial セルに直接入力するか、  ボタンをクリックして開く材料の選択ダイアログで選択できます。

Stack symmetry PropertiesパネルのBoard セクションでStack Symmetryオプションが有効になっている場合、中央の誘電体層を中心として、対応するレイヤーがペアで追加されます。
Additional properties

列ヘッダーを右クリックし、 Select columns を選択すると、Select Columnsダイアログ()が開き、レイヤーグリッドに表示する列の有効化/無効化や表示順を設定できます。なお、Propertiesパネルには、よく使用されるプロパティのみが表示されます。

Apply Surface Finish 表面処理は、適切な右クリックサブメニューからSurface Finish レイヤーを追加することで、外層の銅箔層に追加できます。
Delete a substack 最初のサブスタックは削除できません。それ以外のサブスタックを選択すると、 ボタンが有効になります。このボタンをクリックすると、選択したサブスタックを削除できます。

Impedanceタブ

Impedanceタブは、インピーダンス制御配線を使用する際に、インピーダンスプロファイルを設定するために使用します。Layer Stack Managerの下部にあるImpedanceタブをクリックして、インピーダンスプロファイルの要件を設定します。インピーダンスプロファイルを設定すると、Routing Widthまたは Differential Pairs Routingデザインルールで必要なプロファイルを選択できるようになります。

新しいプロファイルを追加し、適用するレイヤーを有効にして、参照レイヤーを設定し、Propertiesパネルでプロファイルのプロパティを定義します。新しいプロファイルを追加し、適用するレイヤーを有効にして、参照レイヤーを設定し、Propertiesパネルでプロファイルのプロパティを定義します。

インピーダンスプロファイルの編集

Adding a Profile

(まだプロファイルが追加されていない場合はAdd Impedance Profileボタン)をクリックして、新しい インピーダンスプロファイルを追加します。次に、Propertiesパネルで必要なType、Target Impedance、Target Toleranceを定義します。Descriptionは任意です。

Enabling the layers

次に、現在選択されているプロファイルを使用できるレイヤーを定義します。グリッドは2つの領域に分かれています。左側にはスタックアップ内のレイヤーが表示され、右側には現在選択されているインピーダンスプロファイルを使用できるレイヤーが表示されます。Impedance Profile領域のレイヤーチェックボックスを使用して、そのレイヤーで選択したインピーダンスプロファイルを使用できるようにします。

 

Impedance Profile領域で有効なレイヤーを選択すると、選択した信号層のインピーダンス計算に使用されるレイヤー()以外は、レイヤースタック内のすべてのレイヤーが淡色表示になります。

Assign the reference layers レイヤーにインピーダンスプロファイルを割り当てたら、Top Ref列とBottom Ref列で、そのレイヤーの参照レイヤーを編集します。参照レイヤーは、TypeがPlaneまたはSignalのレイヤーにできます。
Configure the impedance properties インピーダンス計算機は、順方向と逆方向のインピーダンス計算に対応しています。Target Impedanceを入力するとWidthが自動的に変更されます(順方向計算)。また、Widthを入力するとTarget Impedanceが自動的に変更されます(逆方向計算)。
Define the etch Etch = 0.5[(W1-W2)/Thickness]であり、トラックの上部幅と下部幅から計算されます(パネル内の?にカーソルを合わせると、式が表示されます)。
Configure the differential impedance calculation

差動インピーダンスを計算する場合は、該当するボタンをクリックして、WidthまたはTrace Gapをロックします。ロックされていない変数は、Target Impedanceの値の変更に応じて計算されます。また、ロックされていない変数を編集してTarget Impedanceを変更することもできます。

  • インピーダンス計算機能は、Simbeor®ソフトウェアによって提供されています。計算機はシングルおよび差動のコプレーナ構造に対応し、差動インピーダンス計算機は非対称ストリップライン構造にも対応しています。すべての計算には1 GHzの周波数が使用されます。計算速度を向上させるため、インピーダンスプロファイルは別々のスレッドで計算されます(利用可能な場合)。

  • ストリップライン構造では、誘電体の高さは銅層間の距離として計算されます(画像のH2を参照)。

  • インピーダンス計算機は、隣接する複数の誘電体層に対応しています。これらの層は、それぞれ異なる誘電特性を持つことができます。

インピーダンス制御配線のプロパティ設定について、詳しくはこちらをご覧ください。

Via Typesタブ

Via Typesタブは、設計で使用するビアについて、Z方向で許可されるレイヤー間接続の要件を定義するために使用します。直径や穴径など、ビアのX-Y方向のプロパティは、適用されるRouting Styleデザインルールによって制御されます。

必要な各レイヤースパンを、それぞれ固有のビアタイプとして定義します。必要な各レイヤースパンを、それぞれ固有のビアタイプとして定義します。

ビアタイプの編集

The default via 新しい基板のレイヤースタックには、Layer Stack ManagerのVia Typesタブに、スルーホールビアのスパン定義が1つ含まれています。2層基板の場合、デフォルトのビアはThru 1:2という名前になり、ビアタイプと、ビアが接続する最初と最後のレイヤーを表しています。デフォルトのスルーホールスパンは削除できません。
Add a new Via Type

ボタンをクリックしてビアタイプを追加し、Propertiesパネルで、このビアタイプが接続するレイヤーを選択します。新しい定義には<Type> <FirstLayer>:<LastLayer>(例:Thru 1:2)という名前が付けられます。ソフトウェアは、選択されたレイヤーに基づいてタイプ(Thru、Blind、Buriedなど)を自動的に判別し、それに応じてビアタイプに名前を付けます。

Naming a Via Type 各ビアタイプには、接続するレイヤーとµViaかどうかに基づいて、自動的に名前が付けられます。ワークスペースに配置されたビアには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ビアタイプが一覧表示されます。基板で使用するすべてのビアは、Layer Stack Managerで定義されたビアタイプのいずれかである必要があります。
Adding a µVia µViaが必要な場合は、µViaチェックボックスを有効にします。このオプションは、ビアが隣接する層間、または隣接層のさらに1層先まで(スキップビアと呼ばれます)を接続する場合にのみ使用できます。
Mirroring a via レイヤースタックでスタック対称性オプションが有効になっている場合、Mirrorオプションが使用可能になります。Mirrorを有効にすると、レイヤースタック内の対称位置にある層間を接続する、現在のビアのミラーが自動的に作成されます。 
Selecting a Via Type during routing

インタラクティブ配線中にレイヤーを変更すると、次のようになります。

  • Propertiesパネルに、適用可能なビアタイプ()が表示されます。

  • 接続する層間に適したビアタイプが複数ある場合は、6ショートカットを押して使用可能なビアタイプを順に切り替えるか、8ショートカットを押して使用可能なビアタイプのメニュー()を表示します。

  • 候補となるビアタイプの詳細はステータスバー()に表示されます。

Layer Stack Managerで複数のサブスタックが定義されている場合、各サブスタックに異なるビアタイプを定義できます。ただし、これによって、そのビアタイプが当該サブスタックを使用する基板領域にdoes not制限されるわけではありません。配線中に使用できるビアタイプは、適用される配線ビアスタイルのデザインルールと、その配線が接続する層によって決まります。必要に応じて、該当する配線ビアスタイルのデザインルールでInLayerStackRegionクエリキーワード ()を使用して領域を指定することで、ビアタイプを基板の特定の領域に制限できます。

ビアの詳細およびブラインドビア、埋め込みビア、マイクロビアの設定について詳しく説明しています。

Back Drillsタブ

高速設計では、ビアのバレルが信号の配線されている信号層よりも先まで延びていると、信号の反射が発生することがあります。これにより、信号の劣化やシグナルインテグリティの問題が生じる可能性があります。この問題を解決する方法の1つが、深さを制御した穴あけ加工によって未使用のビアバレルを除去する方法で、バックドリルとも呼ばれます。

バックドリルのプロパティはBack Drillsタブで設定します。このタブは、Tools » Featuresサブメニューでバックドリルを有効にするか、ボタンをクリックしてBack Drillsを選択すると表示されます。

バックドリルの編集

How Back Drills work Back Drillsタブでは、パッドまたはビアのスタブが存在する場合にバックドリル加工が必要な層範囲を定義します。これらの設定は、最大スタブ長とドリル径の拡大量を指定する最大ビアスタブ長デザインルールと組み合わせて使用します。ルールのWhere the Object Matches設定を使用すると、スタブの除去対象を特定のネット()に限定できます。
Add a new Back Drill

 ボタンをクリックして、新しいバックドリル定義を追加します。定義の名前は、PropertiesパネルのBack Drillセクションで選択したFirst layerとLast layerに基づいて付けられます。例: BD 1:3。First layerは穴あけを開始する層を定義し、Last layerは穴あけをその手前で停止する層を定義します(Last layerは、レイヤースタック内でバックドリル加工されない最初の層です)。

Mirroring a Back Drill Propertiesパネルのサブスタックプロパティでスタック対称性オプションが有効になっている場合、パネルのBack DrillセクションでMirrorオプションが使用可能になります。これを有効にすると、現在のバックドリルのミラーが作成されます。例: BD 1:3 | 6:4。

バックドリルのプロパティの設定については、 深さ制御穴あけ(バックドリル) ページで詳しく説明しています。

Printed Electronicsタブ

最新の印刷技術を使用すると、基材に導電層と非導電層を直接印刷して電子回路を形成できます。これはprinted electronicsと呼ばれます。  クリックしてドラッグすると移動できます​Tools » Features » Printed Electronicsオプションを選択すると、レイヤースタックがプリンテッドエレクトロニクス用に設定されます。このモードでは、すべてのタブが単一のPrinted Electronics Stackupタブに置き換わります。

プリンテッドエレクトロニクスでは、レイヤースタックの定義に異なる手法を使用します。プリンテッドエレクトロニクスでは、レイヤースタックの定義に異なる手法を使用します。

プリンテッドエレクトロニクス用レイヤースタックの設定

Defining the layers プリンテッドエレクトロニクスでは、従来の誘電体層は使用しません。代わりに、配線が交差する必要のある箇所に局所的な誘電体パッチを印刷します。Features ドロップダウンでPrinted Electronics オプションを有効にすると、レイヤースタックからすべての誘電体層が削除されます。代わりに、非導電層に適切な形状の領域オブジェクトを配置して誘電体パッチを定義します。
How Layers are named プリンテッドエレクトロニクスでは、銅の信号層をconductive layers、絶縁層をnon-conductive layersと呼びます。

プリンテッドエレクトロニクス層のプロパティの設定については、 プリンテッドエレクトロニクスの設計 ページで詳しく説明しています。

Boardタブ

Boardタブでは、高度なリジッドフレックス設計に必要な各種サブスタックを設定します。このタブは、Rigid-Flex (Advanced)モードを有効にすると自動的に表示されます。標準のRigid-Flexモードを選択した場合、Boardタブは使用されず、利用できません。

Boardタブを使用したブックバインダー型リジッドフレックスPCBの設定例。中央部分には2つのフレキシブルサブスタックがあります。Boardタブを使用したブックバインダー型リジッドフレックスPCBの設定例。中央部分には2つのフレキシブルサブスタックがあります。

Boardビュータブでの作業

Add a new Substack Shift+Clickショートカットを使用して必要な層を選択し、その選択範囲を水平方向にドラッグしてサブスタック群の中に配置すると、既存のサブスタックから追加のサブスタックをすばやく作成できます。
Configure layer intrusion Intrusion Left / Rightフィールドを使用して、隣接する層が隣のサブスタックに入り込むかどうかを設定します。
Configure layer adjacency 隣接するサブスタック間の層の関係を設定します。たとえば、層を共有するのか(Common)、そのサブスタック固有の層とするのか(Individual)を指定します。
Editing a substack Boardタブで特定のサブスタックをダブルクリックすると、そのLayerタブが開き、編集できます。
Adding a Branch ブランチを追加します。ブランチは、1つのリジッド部分から複数のフレックス部分が放射状に延びる設計で使用します。ブランチについて詳しく説明しています。

高度なリジッドフレックスPCBの設計について詳しく説明しています。

個々の層のプロパティと材料の設定

PCBの層の種類

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まとめたものです。 層の材料とそのプロパティの選定は、必ず基板製造業者と相談して行ってください。

各層のプロパティの設定

各層のプロパティは、LSMグリッド内またはPropertiesパネルで直接編集できます。また、選択した層のMaterialセルにある省略記号ボタン()をクリックすると、材料ライブラリから定義済みの材料を選択できます。このページの前半にある「スタックアップ」タブのセクションでは、層の追加、削除、編集、順序変更に使用できる各種の方法をまとめています。

Javascript ID: ConfigProps

層のプロパティは、グリッド内またはPropertiesパネルで直接編集します。

列見出しの領域を右クリックすると、使用できる列を編集できます。

省略記号(...)をクリックすると、ライブラリから材料を選択できます。

材料ライブラリとライブラリへの準拠

使用するレイヤースタック材料は、材料ライブラリであらかじめ定義できます。Layer Stack ManagerでTools » Material Libraryを選択すると、Altium Material Libraryダイアログが開き、既存の材料を確認したり、新しい材料定義を追加したりできます。

 Altium Material Libraryダイアログ
 Altium Material Libraryダイアログ

層に使用する材料の選択

特定の層に使用する材料は、 Altium Material Libraryダイアログではなく、Select Materialダイアログで選択します。層に特定の材料を使用するには、レイヤースタックグリッドで、その層のMaterialsセルにある省略記号 ()をクリックするか、 をクリックします。 レイヤースタックのグリッドでレイヤーを選択した状態で、PropertiesパネルのMaterial フィールドにあるコントロールをクリックします。これによりSelect Materialダイアログが開き、ライブラリには、省略記号コントロールをクリックしたレイヤーに適した材料だけが表示されます。

Select Materialダイアログ
Select Materialダイアログ

Layer Stack ManagerでLibrary Complianceチェックボックスが有効になっている場合、材料ライブラリから選択した各レイヤーについて、現在のレイヤープロパティがライブラリ内の材料定義の値と照合されます。一致しないプロパティには、エラーフラグが付けられます。材料を再選択()すると、値が材料ライブラリの設定に更新されます。

レイヤースタックの対称性

基板のレイヤースタックを対称にする必要がある場合は、Propertiesパネルの基板 領域にあるStack Symmetryチェックボックスを有効にします。これにより、中央の誘電体レイヤーを基準にレイヤースタックの対称性が直ちにチェックされます。中央の基準誘電体レイヤーから等距離にあるレイヤーのペアが一致しない場合、Stack is not symmetricダイアログが開きます。

ダイアログ上部のLayer stack symmetry mismatchesグリッドには、レイヤースタックの対称性に関して検出されたすべての不整合が詳しく表示されます。レイヤースタックを対称にするには、ダイアログ下部で適切なオプションを選択します。

スタックを対称にする方法:

Mirror top half down 中央の誘電体レイヤーより上にある各レイヤーの設定を、下側の対称位置にある対応レイヤーにコピーします。
Mirror bottom half up 中央の誘電体レイヤーより下にある各レイヤーの設定を、上側の対称位置にある対応レイヤーにコピーします。
Mirror whole stack down 最後の銅箔(Surface Finish)レイヤーの後に誘電体レイヤーを追加し、すべての信号レイヤーと誘電体レイヤーを複製して、この新しい誘電体レイヤーの下側に鏡像配置します。
Mirror whole stack up 最初の銅箔(Surface Finish)レイヤーの前に誘電体レイヤーを追加し、すべての信号レイヤーと誘電体レイヤーを複製して、この新しい誘電体レイヤーの上側に鏡像配置します。
  • Stack Symmetry オプションを使用すると、対称な基板をすばやく定義できます。レイヤースタックの半分を定義し、スタックの対称性オプションを有効にしてから、スタック全体を鏡像化するオプションのいずれかを使用して、そのレイヤー群を複製します。

  • スタックの対称性が有効な場合:

    • レイヤープロパティに対する編集操作は、対称位置にある対応レイヤーにも自動的に適用されます。

    • レイヤーを追加すると、対称位置にある対応レイヤーも自動的に追加されます。

レイヤースタックの可視化

Layerstack Visualizerでは、レイヤースタックを2Dまたは3Dで表示できます。Layer Stack ManagerでTools » Layerstack Visualizerを選択すると、Layerstack Visualizerが開きます。

リジッドフレックスのサブスタックの定義と設定

Main page: リジッドフレックス設計

リジッドフレックス設計の各ゾーンや領域は、それぞれ異なる数のレイヤーで構成できます。これを実現するには、substacksと呼ばれる複数のスタックを定義できる必要があります。

PCBエディターは、2つのリジッドフレックス設計モードをサポートしています。Tools » Featuresサブメニューで必要なコマンドを選択するか、Layer Stack Managerインターフェースの右側にあるFeatureセレクターを使用して、標準モードまたはアドバンストモードを選択します。

  1. 従来の標準モードは「リジッドフレックス」と呼ばれ、シンプルなリジッドフレックス設計()をサポートします。

  2. フレックス領域の重なりなど、より複雑なリジッドフレックス設計の要件がある場合は、アドバンストリジッドフレックスモード(リジッドフレックス2.0とも呼ばれます)が必要です。アドバンストモードでは、フレックス領域の重なりに加えて、サブスタックのZ平面の視覚的な定義、基板の各リジッド領域とフレックス領域の個別定義、入れ子状の切り抜き部での曲げ、任意形状の分割、ブックバインダー型構造の定義、フレックス領域へのカバーレイの追加、フレックスのみの設計がサポートされます()。

詳細はこちら:リジッドフレックスPCBの設計

単層PCBの定義

名前が示すとおり、単層PCBには銅箔層が1つだけあり、通常は下面層です。2層PCBのスタックから上面層または下面層を削除することで、単層PCBのスタックを作成できます。

2層PCBでは、レイヤースタックから上面層または下面層を削除できます。
2層PCBでは、レイヤースタックから上面層または下面層を削除できます。

単層基板に関する注意事項

  • 単層スタックはPCB用には作成できますが、フットプリント用には作成できません。

  • レイヤースタックの銅箔層が1つだけの場合、Layer Stack Manager では Via Types タブと Back Drills 機能を利用できません。

  • 単層PCBでは、Layer Stack Manager の Impedance タブで作成できるインピーダンスプロファイルは、Single-Coplanar タイプと Differential-Coplanar タイプのみです。

  • 該当する箇所では、削除された層は面として参照されます。例えば、下面層を削除した場合、ドリルテーブルの Drill Layer Pair 列では Bottom Side と表示されます。

  • 単層PCBに非めっきスルーホールパッドが存在しても、DRCレポートの Unplated multi-layer pad(s) detected セクションでは指摘されません。

この機能は、Advanced Settingsダイアログで PCB.SingleLayerStack.Support オプションを有効にすると利用できます。

定義済みレイヤースタックの使用

多くの企業では、PCB設計全体で一貫したレイヤースタックを使用することが求められます。このソフトウェアには複数の定義済みレイヤースタックが含まれています。また、Altium Workspaceには複数のスタックアップテンプレートが含まれています(Workspaceの有効化/インストール時にサンプルデータを含めることを選択した場合)。スタックアップテンプレートは、社内のWorkspaceで作成して保存するだけでなく、ローカルファイルとして保存することもできます。

エディターのプリセットレイヤースタック

作業の開始に便利な定義済みレイヤースタックが、Tools » Presets メニューに複数用意されています。これらのプリセットは編集できず、リストに追加することもできません。独自の定義済みレイヤースタックを設定するには、以下で説明するスタックアップテンプレートを作成します。

スタックアップテンプレート

あらかじめ定義されたレイヤースタックを、スタックアップテンプレートと呼びます。これらのテンプレートは、Altium Workspaceで保存・管理することも、ローカルファイルとして保存・管理することもできます。

利用可能なテンプレートは、Preferences ダイアログの Data Management – Templates ページに一覧表示されます。ダイアログページの上部付近にある Template visibility ドロップダウンを使用して、Server only または Server & Local のテンプレートをリストに表示するよう設定できます。ローカルテンプレートは、Local Templates folder の値で指定されたフォルダーに保存されています。

スタックアップテンプレートは、Workspaceで保存・管理することも、ローカルファイルとして保存・管理することもできます。スタックアップテンプレートは、Workspaceで保存・管理することも、ローカルファイルとして保存・管理することもできます。

Workspaceに保存されたスタックアップの使用

Default Workspace stackups Managed Content\Templates\Layer Stacks Workspaceフォルダーには、複数のWorkspaceレイヤースタックが標準で用意されています(Workspaceの有効化/インストール時にサンプルデータを含めることを選択した場合)。
Preview a Workspace stackup Workspaceレイヤースタックは、Explorerパネルでプレビューできます。パネルのリビジョン領域でレイヤースタックの項目を選択し、Preview アスペクトビュータブに切り替えると、レイヤースタックアップが表示されます。
Load a Workspace stackup 接続中のWorkspaceからスタックアップを読み込むには、File » Load Stackup From Server コマンドを選択します。Choose Item Revision ダイアログが表示されます。ダイアログ左側のフォルダーツリーで、Workspace内のレイヤースタックが保存されている場所に移動し、Item Revisionリストで必要なスタックアップを選択します。OK をクリックすると、そのファイルで定義されたスタックアップが、Layer Stack Manager で現在開いているレイヤースタックに適用されます。
Save the open layer stack as an existing Workspace stackup 現在のレイヤースタックを、接続中のWorkspace内の既存のスタックアップとして保存するには、File » Save to Server コマンドを選択します。Choose Planned Item Revision ダイアログが表示されるので、既存のWorkspaceレイヤースタックを選択し、その次のリビジョンとしてスタックアップを保存します。
Save the open layer stack as a new Workspace stackup 現在のレイヤースタックを、接続先のWorkspaceに新しいスタックアップとして保存するには、File » Save to Serverコマンドを選択します。 Choose Planned Item Revisionダイアログが表示されたら、Server Foldersツリーでスタックアップの保存先に移動し、ダイアログのリビジョンリスト領域を右クリックして、Create Item » Layerstackコマンドを選択します。 開いたCreate New Itemダイアログで、Open for editing after creationオプションを無効にします。有効のままにすると、直接編集モードに入ります。
Create a new Workspace stackup from scratch

PreferencesダイアログのData Management – Templatesページで、Addボタンをクリックし、メニューからLayerstackコマンドを選択します(または、テンプレートグリッドを右クリックしてコンテキストメニューを表示し、Add » Templateを選択します)。 コマンドを選択した後、開いたClose PreferencesダイアログでOKをクリックすると、Preferencesダイアログが閉じ、一時的なスタックアップエディターが開きます。新しいWorkspaceレイヤースタックの予定リビジョンが、LayerstacksタイプのWorkspaceフォルダー内に自動的に作成されます。

Edit an existing Workspace Stackup 既存のWorkspaceスタックアップを編集するには、Preferencesダイアログのデータ管理 – テンプレートページにあるTemplatesタブで該当するエントリを右クリックし、コンテキストメニューからEditコマンドを選択します。一時エディターが開き、Workspaceスタックアップの最新リビジョンに含まれるテンプレートを編集できるようになります。必要な変更を加えた後、File » Save to Serverコマンドを選択して、スタックアップをWorkspaceスタックアップの次のリビジョンに保存します。
Update an existing WS stackup based on a local stackup file Workspaceスタックアップを更新する必要があり、更新済みのスタックアップドキュメントファイルがある場合は、そのファイルを該当するWorkspaceスタックアップにアップロードできます。 PreferencesダイアログのData Management – Templatesページで、テンプレートのエントリを右クリックし、コンテキストメニューからUploadコマンドを選択します。開いたOpenダイアログ(標準のWindowsのファイルを開くダイアログ)で目的のファイルを参照して開くと、そのファイルがWorkspaceスタックアップの次のリビジョンにアップロードされます。
Upload an existing stackup template file to the Workspace 目的のスタックアップドキュメントファイルがLocal Template folder(Data Management – Templatesページの下部で定義)にあり、テンプレートグリッドのLocalエントリの下に表示されている場合は、そのファイルを右クリックしてMigrate to Serverコマンドを選択することで、新しいWorkspaceレイヤースタックに移行できます。Template migrationダイアログのOKボタンをクリックして、移行処理を進めます。このダイアログに記載されているとおり、元のレイヤースタックファイルはローカルのテンプレートフォルダー内のZipアーカイブに追加されます(そのため、Localテンプレートリストには表示されなくなります)。
Upload a local stackup file to the Workspace 既存のスタックアップドキュメントファイル(*.stackup)をアップロードして、新しいWorkspaceレイヤースタックを作成することもできます。Preferencesダイアログのデータ管理 – テンプレートページにあるTemplatesタブで、Addボタンのメニュー、またはテンプレートグリッドのAddコンテキストメニューから、Load from Fileコマンドを選択します。開いたOpenダイアログ(標準のWindowsのファイルを開くダイアログ)で、File nameフィールドの右側にあるドロップダウンからLayer Stack-up File (*.stackup)オプションを選択し、目的のファイルを参照して開きます。このファイルは、LayerstacksタイプのWorkspaceフォルダーに自動的に作成される新しいWorkspaceレイヤースタックの初期リビジョンにアップロードされます。

ローカルファイルとして保存されたスタックアップの操作

Load a stackup file 既存のスタックアップファイルからスタックアップを読み込み、Layer Stack Managerで現在開いているスタックに適用するには、メインメニューからFile » Load Stackup from Fileコマンドを選択します。
Save as a stackup file 現在のレイヤースタックをスタックアップドキュメントファイル(*.stackupまたは*.stackupx)として保存するには、File » Save Asを選択します。PreferencesダイアログのData Management – Templatesページには、*.stackup形式で保存されたスタックアップが一覧表示されます。

レイヤースタックのエクスポート

Exporting to a Spreadsheet 現在のレイヤースタックをスプレッドシート(*.csv)ファイルにエクスポートするには、File » CSVをエクスポート コマンドを使用します。
Exporting to Simbeor レイヤースタックをSimbeorファイル(*.esx)にエクスポートするには、File » Export To Simbeorコマンドを使用します。

Workspaceのレイヤースタックアップは、定義済みの1つ以上のEnvironment Configurationsで構成データアイテムとして使用することもできます。環境構成は、設計者の作業環境を、社内で承認された設計要素のみを使用するように制限するために使用されます。環境構成は、Workspaceを通じて提供されるサービスであるTeam Configuration Center内で定義および保存されます。Workspaceに接続し、必要に応じて利用可能な環境構成から選択すると、Altium Designerでのレイヤースタックの使用方法が設定されます。選択した環境構成に1つ以上のレイヤースタックアイテムのリビジョンが定義されている場合、onlyそれらを再利用できます。適用される環境構成にレイヤースタックのリビジョンが指定または追加されていない場合、あるいはDo Not Controlに設定されている場合は、利用可能な保存済みアイテムのリビジョン(自分と共有されているもの)をすべて使用できます。また、ローカルのスタックアップファイルも自由に使用できます。詳細については、Environment Configuration Management(Altium 365 Workspace、Enterprise Server Workspace)を参照してください。

その他のレイヤー関連の設計作業

レイヤーに関連する設計作業には、Layer Stack Managerでは実行しないものの、レイヤースタックを準備する際に考慮すべき重要な作業がいくつかあります。以下に、これらの作業の概要と詳細情報へのリンクを示します。

基板形状の定義

レイヤースタックが基板をZ方向で定義するのに対し、基板形状は基板をX-Y平面で定義します。基板外形とも呼ばれる基板形状は、基板全体の範囲を定義する閉じた多角形です。基板形状は、単一の基板領域(従来のリジッドPCBの場合)、または複数の基板領域(リジッドフレックスPCBの場合)で構成できます。以下の画像は、2つのリジッド領域がフレックス領域で接続された基板を示しています。

基板形状は、基板をX-Y平面で定義します。基板形状は、基板をX-Y平面で定義します。

基板形状の定義の詳細をご覧ください。

リジッドフレックス設計の詳細をご覧ください。

プレーン層へのネットの割り当て

PCBパネルを分割プレーンエディターモードに設定すると、基板の各電源プレーンへのネットの割り当てを確認・変更できます。また、電源プレーン上に定義された分割領域にネットを割り当てることもできます。

分割プレーンエディターでは、電源プレーンへのネットの割り当てを確認・管理し、分割プレーンの定義を確認できます。分割プレーンエディターでは、電源プレーンへのネットの割り当てを確認・管理し、分割プレーンの定義を確認できます。

内層電源プレーンと分割プレーンの詳細をご覧ください。

内層信号層に実装する部品のレイヤースタックの設定

TopまたはBottom信号層以外の層に実装された部品は、埋め込み部品とみなされます。 

内層信号層に埋め込まれた部品(部品は青色の輪郭、キャビティはオレンジ色の輪郭で強調表示されています)。内層信号層に埋め込まれた部品(部品は青色の輪郭、キャビティはオレンジ色の輪郭で強調表示されています)。

埋め込み部品の詳細をご覧ください。

レイヤースタックのドキュメント化

ドキュメント作成は設計プロセスの重要な要素であり、 リジッドフレックス設計など、複雑なレイヤースタック構造を持つ設計では特に重要です。これを支援するため、Altium Designerにはレイヤースタックテーブルが用意されています。ワークスペースで基板設計の横に配置(Place » Layer Stack Table)できます。レイヤースタックテーブルの情報はLayer Stack Managerから取得されます。

レイヤースタックテーブルを追加して、設計をドキュメント化します。
レイヤースタックテーブルを追加して、設計をドキュメント化します。

レイヤースタックテーブルに関する注意事項

Placing a Layer Stack Table レイヤースタックテーブルを配置するには、Place » Layer Stack Tableを選択します。
Included detail

レイヤースタックテーブルには、次の情報が表示されます。

  • Layer番号(以下で割り当てられたもの) Layer Stack Manager

  • 層のName(以下で定義されたもの)Layer Stack Manager

  • Material(以下で定義されたもの)Layer Stack Manager

  • Thickness(以下で定義されたもの)Layer Stack Manager

  • 誘電体のConstant(以下で定義されたもの) Layer Stack Manager

  • Gerberその層に割り当てられた識別子(ファイル拡張子) 

  • Board Layer Stack基板の各領域に割り当てられたスタック内の層の有無を、網掛けで示す表示

Editing a Layer Stack Table 配置したテーブル内の任意の場所をダブルクリックすると、Properties パネルでレイヤースタックテーブルを編集できます。 
What is the Board Map? レイヤースタックテーブルには、各レイヤースタックが基板のどの領域に割り当てられているかを示す基板外形を、必要に応じて含めることもできます。Show Board Mapオプションとスライダーバーを使用して、マップの設定を行います。
  • レイヤースタックテーブルは、設計の進行に合わせて配置・更新できるインテリジェントな設計オブジェクトです。レイヤースタックテーブルをダブルクリックすると、Propertiesパネルで編集できます。

  • .Total_Thicknessと.Total_Thickness(<SubstackName>) 特殊文字列をメカニカル層に配置すると、この情報を設計ドキュメントに含めることができます。

  • レイヤースタックをドキュメント化する別の方法として、プロジェクトにDraftsmanドキュメントを追加し、その中にレイヤースタックテーブルを追加する方法があります。 Draftsmanの詳細をご覧ください。

レイヤースタックテーブルの配置と編集の詳細をご覧ください。

ドリルテーブルの追加

Altium Designerには、すべての層ペア(複合)または特定の層ペアに必要なドリルを表示する、インテリジェントなドリルテーブルが用意されています。層ペアごとにドリル情報を分けて表示したい場合は、設計で使用する各層ペアに対してドリルテーブルを配置してください。

レイヤースタックをドキュメント化する別の方法として、プロジェクトにDraftsmanドキュメントを追加し、その中にレイヤースタックテーブルを追加する方法があります。 

ドリルテーブルの配置と編集の詳細をご覧ください。

Draftsmanでのレイヤースタックのドキュメント化

Altium Designerには、専用のドキュメントエディターであるDraftsmanも用意されています。Draftsmanでは、寸法、注記、層、スタックテーブル、ドリルテーブルを含む高品質なドキュメントを作成できます。専用のファイル形式と作図ツール群を基盤とし、製造図面や組立図面に、カスタムテンプレート、注釈、寸法、引き出し注記、注記を対話的に組み合わせることができます。

Draftsmanは、基板アイソメトリックビュー、基板詳細ビュー、基板リアリスティックビュー(3Dビュー)など、より高度な作図機能にも対応しています。

単一ページまたは複数ページのDraftsmanドキュメントに、図面ビュー、オブジェクト、自動注釈を配置します。 単一ページまたは複数ページのDraftsmanドキュメントに、図面ビュー、オブジェクト、自動注釈を配置します。

Draftsmanの詳細をご覧ください。

レイヤースタックアップの用語

用語 意味
Blind Via 表面層から始まり、基板全体を貫通しないビア。通常、ブラインドビアは1 層下の銅箔層まで伸びています。
Buried Via ある内層から始まり、別の内層で終端し、表面の銅箔層には達しないビア。
Core 両面に銅箔を備えたリジッド積層板(通常はFR-4)。
Double-Sided Board 絶縁コアの両面に1層ずつ、計2層の銅箔層を持つ基板。すべての穴はスルーホールで、基板の片面から反対側まで貫通しています。
Fine Line Features and Clearances 現在のPCB製造では、100µm(0.1mmまたは4mil)までの配線幅/クリアランスが標準とされています。部品パッケージングで利用可能な技術の現時点での限界は、約10µmです。
High Density Interconnect (HDI) 高密度相互接続(HDI)技術。従来のPCBよりも単位面積あたりの配線密度が高いPCBを実現する技術です。微細な配線とクリアランス、マイクロビア、埋め込みビア、および逐次積層技術を使用することで実現します。この名称は、Sequential layer Build-Up (SBU)の別称としても使用されます。
Microvia 穴径が6mil(150µm)未満のビアと定義されます。マイクロビアは、フォトイメージング、機械穴あけ、またはレーザー穴あけによって形成できます。レーザー加工によるマイクロビアは、高密度相互接続(HDI)に不可欠な技術です。部品パッド内にビアを配置でき、ビルドアップ製造プロセスの一部として使用すると、短い配線(ビアスタブと呼ばれる)を必要とせずに信号層間を接続できるため、ビアに起因するシグナルインテグリティの問題を大幅に低減できます。
Multilayer Board

4層から30層以上まで、複数の銅箔層を持つ基板。多層基板は、次のような異なる方法で製造できます。

  • 薄い両面基板を、間にプリプレグを挟んで重ね、熱と圧力を加えて一体の構造に積層します。このタイプの多層基板では、穴は基板全体を貫通するスルーホール、ブラインドビア、または埋め込みビアにできます。埋め込みビアは、積層前の薄い両面基板にあけたスルーホールであるため、機械穴あけで埋め込みビアを形成できる層は特定の層に限られることに注意してください。
  • 別の方法として、上記の方法で多層基板を製造した後、その両面に追加の層を積層します。この方法は、設計でマイクロビア、埋め込み部品、またはリジッドフレックス技術の使用が必要な場合に用いられます。
Prepreg 熱硬化性エポキシ(樹脂+硬化剤)を含浸させ、半硬化状態にしたガラス繊維クロス。
Sequential Lamination 機械穴あけによる埋め込みビアを含む多層PCBを作成する技法の名称です。埋め込みビアは、最終積層前に薄い両面基板に穴をあけて形成します。
Sequential layer Build-Up (SBU) コア(両面基板または絶縁材)を起点として、基板の両面に導電層と誘電体層を順次形成します(複数回の加圧工程を使用)。この技術では、ビルドアップ工程中にブラインドビアを形成したり、ディスクリート部品や基板内に形成する部品を埋め込んだりすることもできます。High Density Interconnect (HDI)技術とも呼ばれます。
Surface Laminar Circuit (SLC) 多層コアを起点として、その両面にビルドアップ層(通常は1~4層)を追加します。完成した基板を表す一般的な表記は、Build-up copper layers + Core copper layers + Build-up copper layersです。例えば、2+4+2は、4層コアの両面にそれぞれ2層を積層した基板を表します(2-4-2とも表記されます)。この技術では、ビルドアップ工程中にブラインドビアを形成したり、ディスクリート部品や基板内に形成する部品を埋め込んだりすることができます。
AI-LocalizedAI で翻訳
問題が見つかった場合、文字/画像を選択し、Ctrl + Enter キーを押してフィードバックをお送りください。
Nav
Contents
機能の提供状況

ご利用可能な機能は、お使いのAltiumソリューション(Altium Develop、Altium Agile Teams、Altium Agile Enterprise、または有効な契約期間中のAltium Designer)によって異なります。

実際にお使いのソフトウェアに文書化されている機能が表示されない場合は、詳細についてAltium Sales までお問い合わせください。

従来のドキュメント

Altium Designer のドキュメントは、バージョンごとに掲載されなくなりました。Altium Designer の旧バージョンのドキュメントは、Other Installers ページの Legacy Documentation の項目をご覧ください。

Contents