サブスタックの定義 - 詳細モード

概略

この記事では、Altium DesignerのAdvanced Rigid-Flexモードでサブスタックを定義・管理する方法を解説します。標準のリジッドフレックスモードとの違いや、レイヤースタックマネージャーのBoardモードを使用して、より複雑なリジッドフレックス構造を構築する方法に焦点を当てます。サブスタックの作成、編集、割り当ての方法、材料を共通で使用する場合と個別に使用する場合の隣接レイヤーへの影響、さらに、複数のフレックス部を持つ設計やブックバインダー型設計など、高度なレイアウトでブランチが必要になるケースを紹介します。複雑なリジッドフレックスPCBを設計しており、Altium Designerでこれらの構造がどのように整理されるかをより明確に理解したい方にとって、このガイドは、自信を持って作業を進めるための助けとなります。ぜひ読み進めて、設計ワークフローを使いこなすための次の一歩を踏み出してください。

- Standard Rigid-FlexモードとAdvanced Rigid-Flexモードの主な違い、特に基板領域とサブスタックの定義方法の違いを理解します。
- レイヤースタックマネージャーのBoardモードを使用して、共有レイヤーと固有レイヤーの関係も含め、サブスタックを追加、編集、整理する方法を学びます。
- より複雑なリジッドフレックス基板構造に対応するために、材料の個別使用やブランチなどの機能が必要になるケースを確認します。
AIでさらに深掘り:

AltiumのPCB設計ソフトウェアでは、2つのリジッドフレックス設計モードを使用できます。従来の標準モードであるRigid-Flexは、シンプルなリジッドフレックス設計に対応しています。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要件がある場合は、Advanced Rigid-Flex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。モードは、レイヤースタックマネージャーのToolsメニューで選択します。

両モードの基本的な違いは、従来のモードでは分割線を配置して基板形状を個別の基板領域に分割し、その分割線が、ある基板領域の終わりと別の基板領域の始まりを定義するオブジェクトとして残る点です。Advancedモードでは各基板領域を個別に配置します。また、大きな領域をスライスすると、2つの独立した領域オブジェクトになります。Advancedモードでは、分割線の有無ではなく、隣接する基板領域のエッジによって、2つの領域の境界が定義されます。この違いにより、Advanced Rigid-Flexモードの基板には分割線オブジェクトは存在しません。

► 詳しくは、リジッドフレックスPCBの設計

をご覧ください。Rigid-Flex(Advanced)モードを有効にすると、表示がStackup mode(上図)からBoard mode(下図)に切り替わります。Boardモードは、リジッドフレックス設計内のさまざまなサブスタックを視覚的に編集、整理するために使用します。個々のサブスタックはダブルクリックして編集できます。その際、そのサブスタックのStackupモードが表示されます。

下図で強調表示されているように、レイヤースタックマネージャーの右上にあるNavigation barを使用して、StackupとBoard modesを切り替えます。

レイヤースタックマネージャーのBoardモードは、リジッドフレックス設計のサブスタックを定義するために使用します。
レイヤースタックマネージャーのBoardモードは、リジッドフレックス設計のサブスタックを定義するために使用します。

レイヤースタックマネージャーのBoard modeは、次の操作に使用します。

  • サブスタックの追加。
  • 隣接するサブスタック間のレイヤーの関係の設定。レイヤーを共有するか(Common)、そのサブスタック固有のレイヤーにするか(Individual)を設定します。
  • 隣接するレイヤーが隣のサブスタックに入り込むかどうかの設定。
  • ブランチの追加(ブランチは、単一のリジッドセクションから複数のフレックスセクションが放射状に延びる設計で使用します。詳しくは、ブランチの作成セクションをご覧ください)。

サブスタックの設定

基板には任意の数のサブスタックを含めることができます。基板全体の構造を把握しやすくする方法の1つは、基板の各領域に対してサブスタックを定義することです。ただし、これは必須ではありません。最低限必要なのは、設計全体で必要となる固有のレイヤー構成ごとにサブスタックを作成することです。必要に応じて、複数の基板領域に同じサブスタックを割り当てることができます。

以下の動画は、3種類のサブスタックを使用する、9つの基板領域を持つリジッドフレックス基板を示しています。

各サブスタックは、必要な回数だけ基板領域に割り当てることができます。

各サブスタックはセクション内に作成されます。なぜセクションが必要なのでしょうか。それは、1つのセクション内に複数のサブスタックを作成することもできるためです。この機能は、ブックバインダー型のリジッドフレックス基板(2つのリジッド領域が複数のフレックス領域で接続された基板)を作成するときに使用します。下図は、レイヤースタックの中央のセクションにある、FlexUpperとFlexLowerという名前の2つのフレックスサブスタックを示しています。

ブックバインダー型のリジッドフレックスPCB。中央のセクションに2つのサブスタックがあることに注目してください。
ブックバインダー型のリジッドフレックスPCB。中央のセクションに2つのサブスタックがあることに注目してください。

レイヤースタックマネージャーのBoard modeでの操作:

  • Rigid-Flexモードを有効にすると、レイヤースタックマネージャーはBoard modeで開きます。ここで新しいサブスタックを追加し、隣接するサブスタックとの位置を合わせます。
  • 選択したサブスタック(上図のように、淡い青色の枠線で選択状態が示されます)のレイヤーとレイヤープロパティを編集するには、サブスタックをダブルクリックするか、 レイヤースタックマネージャーのナビゲーションバーで目的のサブスタックを選択してStackup modeを開きます。ここでは、そのサブスタック内の各レイヤーを編集できます。必要に応じてレイヤーを追加、設定してください。
  • サブスタックの編集後にBoard modeに戻るには、 レイヤースタックマネージャーのナビゲーションバーにあるHomeボタンをクリックします。

新しいサブスタックの追加と編集

Board modeは、サブスタックの追加と削除だけでなく、スタックアップで共通レイヤーを使用するか、個別のレイヤーを使用するかを設定するためにも使用します。

新しいサブスタックは、現在選択されているレイヤーから作成されます。

新しいサブスタックの作成:

  • 新しいサブスタックは、現在選択されているレイヤー(淡い青色で強調表示)から作成されます。まず、新しいサブスタックに必要なレイヤーを選択します。
    • Left Clickでサブスタック全体を選択します。
    • Shift+Clickでサブスタック内の単一のレイヤーを選択します。他のレイヤーに対してもShift+Clickを繰り返し、選択するレイヤーを追加します。または、必要な最初のレイヤーでShift+Clickを行い、最後のレイヤーに直接移動してShift+Clickで選択することもできます。その間のすべてのレイヤーも選択されます。
  • 選択したレイヤーを使用して新しいサブスタックを追加するには、ボタンをクリックし、適切なコマンドを選択します。
    • Insert Selected before - 現在選択されているサブスタックの左側に、新しいサブスタックを作成します。
    • Insert Selected after - 現在選択されているサブスタックの右側に、新しいサブスタックを作成します。
    • Insert Selected into - 現在選択されているサブスタックと同じセクションに、新しいサブスタックを作成します。
    • Branch - 現在選択されているサブスタックを起点に、新しいブランチを作成します。ブランチについては後述します。
  • または、Board view内で選択したレイヤー群を水平方向にドラッグ&ドロップして、それらのレイヤーから新しいサブスタックを作成することもできます(上の動画を参照)。 
  • 新しいサブスタックが作成されます。サブスタックをダブルクリックすると、レイヤースタックマネージャーのStackup modeで開き、編集できます。
  • フレックス領域にカバーレイを追加する予定がある場合は、フレックスサブスタックをStackup modeで開いているときに、PropertiesパネルのIs Flexオプションを有効にします。
  • 必要に応じてサブスタックのレイヤーを設定し、 レイヤースタックマネージャーのナビゲーションバーにあるHomeボタンをクリックして、Board modeに戻ります。
  • 設計全体での役割がわかるように、PropertiesパネルでサブスタックのNameを編集します。
  • 引き続き、リジッドフレックス設計の各領域にサブスタックを追加します。

既存のサブスタックからレイヤーをコピーして新しいサブスタックを作成すると、それらのレイヤーは両方のサブスタックで共通になります。一方のサブスタックでレイヤーのプロパティを編集すると、両方のサブスタックの該当レイヤーに適用されます。サブスタックに固有のプロパティを持つレイヤーが必要な場合は、そのサブスタックに直接レイヤーを追加してください(上の動画を参照)。 

材料の使用

Individual Material Usageオプションを有効にすると、隣接するレイヤーに異なる材料を使用できます。
Individual Material Usageオプションを有効にすると、隣接するレイヤーに異なる材料を使用できます。

リジッドフレックス設計では、銅箔層と誘電体層がリジッド領域とフレックス領域で共通である一方、カバーレイなどの外側の誘電体層は異なることがよくあります。設計者がこれを管理しやすいように、選択したサブスタックのPropertiesにはMaterial Usageオプションが用意されています。

  • Common - 材料の使用に関する条件:レイヤー数が最も少ないサブスタックのすべてのレイヤーは、隣接するサブスタックの対応するレイヤーと同一であり、プロパティも一致している必要があります。これには、共通の銅箔層や誘電体層だけでなく、カバーレイなどの特殊用途の外側誘電体層も含まれます。
  • Individual - このサブスタックで隣接する材料の異なる組み合わせを許可するには、Individualモードを有効にします。

ブランチの作成

設計のスタックアップ構造をBoard viewでモデル化できない場合は、ブランチ機能が必要です。下の画像の例では、メイン基板の異なるレイヤーから4つのフレックス領域が放射状に伸びており、各フレックス領域の先端には小さなリジッド領域があります。ブランチを使用せずに4つのフレックス領域をMainBoardに接続することはできますが、各フレックス領域の先端に小さなリジッド領域を作成することはできません。

選択した領域ConnectorRegion4に、サブスタックConnectorRigid4が割り当てられています。
選択した領域ConnectorRegion4に、サブスタックConnectorRigid4が割り当てられています。

この基板では、ブランチ機能を使用する必要があります。ブランチはサブスタックを起点として伸び、1つのサブスタックから複数のブランチを放射状に伸ばすことができます。この例では、MainBoardサブスタックに、FirstFlexBranch、SecondFlexBranch、ThirdFlexBranch、ForthFlexBranchの4つのブランチがあります。

ナビゲーションバーのコントロールを使用して、ブランチを切り替えます。
ナビゲーションバーのコントロールを使用して、ブランチを切り替えます。

ブランチの操作:

  • ブランチは、現在選択されているサブスタックを起点として作成されます。ブランチを追加する前に、目的のサブスタックを選択してください。
  • ボタンをクリックし、メニューからBranchを選択します。分岐元の共通サブスタックだけを含む新しいブランチが表示されます。Propertiesパネルで、適切なBranch Nameを入力します。
  • 必要に応じて、ブランチに新しいサブスタックを追加します。
  • Layer Stack Managerのナビゲーションバーを使用して、 ブランチを切り替えます。
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