フレックス領域にカバーレイを追加する

概略

この記事では、Altium Designerのフレックス領域でカバーレイを追加、有効化、表示、編集、出力する方法を順を追って説明します。特に、カバーレイが追加のソルダーマスク層のように機能する仕組みと、レイヤースタックマネージャーおよび基板プランニングモードでの管理方法を、実務的な観点から解説します。また、基板領域にサブスタックを割り当てる前と後でカバーレイを追加した場合の違い、自動生成およびカスタムのカバーレイ形状の扱い、製造用出力での開口部、外形、カットアウトの表現方法についても説明します。重要な設定や編集の詳細を押さえながら、リジッドフレックス基板でのカバーレイの扱い方をより明確に理解したい方は、ぜひ読み進めて、PCB設計の作業をより確実に進めるためにお役立てください。

- Altium Designerでカバーレイを設定する場所と、適切なフレックス領域で有効にする方法を学びます。
- 自動生成されたカバーレイ、パッド開口部、カスタムポリゴン、カットアウトを基板プランニングモードで表示、編集する方法を理解します。
- ソルダーマスク層とは別の出力を含め、製造用出力でカバーレイデータがどのように生成されるかを確認します。
AIでさらに深掘り:

リジッドフレックス基板によく見られる特徴の1つが、カバーレイ材料の選択的な使用です。この絶縁層は切断され、基板の特定の領域にラミネートされます。このように選択的に使用されることから、カバーレイはbikini coverlayとも呼ばれます。カバーレイ層はLayer Stack Managerで追加します。基板の対象領域でカバーレイを有効にすると、Board Planningモードでカバーレイオブジェクトの形状を操作できます。

カスタムカバーレイはマスク層であり、追加のソルダーマスク層として機能します。ソルダーマスク層は通常、ネガとして表示および出力されます。つまり、画面上に表示されるオブジェクトが、製造されたマスク層では開口部になります。必要に応じて、ソルダーマスク(およびカバーレイ)の画面表示をポジに設定することもできます。

標準の2D表示モードでは、カスタムカバーレイは上面/下面のソルダーマスク上にあるかのように表示されます。これは表示上の仕様にすぎません。出力を生成すると、上面ソルダーマスクと上面カスタムカバーレイは別々のデータとして書き出されます。下面ソルダーマスクと下面カスタムカバーレイも同様です。

カスタムカバーレイの例
カスタムカバーレイの例

カバーレイの追加と設定

カバーレイ層はLayer Stack Managerで追加します。カバーレイ層を追加するには、次の手順に従います。

  1. フレックスサブスタックのIs Flexオプションを有効にします。
  2. 該当する層を右クリックし、Insert layer above (below) » Coverlayコマンドを選択してカバーレイを追加します。
  3. Coverlay expansionプロパティを含む、カバーレイのプロパティを定義します。Coverlay expansion列が表示されていない場合は、既存の列見出しを右クリックしてSelect Columnsダイアログを開き、この列を有効にします。
  4. レイヤースタックを保存し、変更を基板に反映します。
  5. Board Planningモードでは、スタックに追加した各カバーレイ層のタブが表示されます。カバーレイの色は、Layer Stack Managerで割り当てた色ではなく、レイヤーの色(View Configurationパネル)で定義されることに注意してください。

サブスタックにカバーレイ層を追加し、Layer Stack Managerでレイヤーのプロパティを設定します。
サブスタックにカバーレイ層を追加し、Layer Stack Managerでレイヤーのプロパティを設定します。

カバーレイの有効化と表示

サブスタックを基板領域に割り当てるbeforeにカバーレイ層をサブスタックに追加した場合は、そのサブスタックを基板領域に割り当てる際にカバーレイオブジェクトが配置されます。

サブスタックを基板領域に割り当てたafterにカバーレイ層をサブスタックに追加した場合は、その領域にカバーレイを追加する必要があります。カバーレイを追加するには、Board Planningモードで基板領域を選択し、次のいずれかの操作を行います。

  • Standard Rigid-Flexモードの場合:
    • フレックス領域をダブルクリックしてBoard Regionダイアログを開き、Custom Coverlaysオプションを有効にします。
  • Advanced Rigid-Flexモードの場合:
    • 領域を右クリックしてCoverlay Actions » Add Coverlayコマンドを選択するか、
    • PropertiesパネルのBoard RegionモードでAdd Coverlayボタンをクリックします。

LSMでカバーレイを追加する前に基板領域にサブスタックを割り当てていた場合は、右クリックコマンドまたはパネルのボタンを使用して、その領域にカバーレイを追加します。LSMでカバーレイを追加する前に基板領域にサブスタックを割り当てていた場合は、右クリックコマンドまたはパネルのボタンを使用して、その領域にカバーレイを追加します。

サブスタックに追加した各カバーレイ層には、追加のタブが表示されます。レイヤータブをクリックしてその層を現在のレイヤーに設定し、カバーレイを確認または編集します。

カバーレイの編集または追加配置

下の画像に示すように、カバーレイは追加先の基板領域全体を覆うように自動的に追加されます(Layer Stack Managerで定義したCoverlay expansionの値に従います)。カバーレイは追加のソルダーマスク層として機能するため、適用されるソルダーマスク拡張設計ルールに従って、部品パッドの開口部が自動的に作成されます。ただし、Solder Mask Expansions設定が設計ルールをオーバーライドするように設定されている場合は、パッドに定義された設定に従います。

部品パッド用のカバーレイ開口部は、適用されるソルダーマスク拡張設計ルールによって制御されます(パッド個別の設定でオーバーライドできます)。
部品パッド用のカバーレイ開口部は、適用されるソルダーマスク拡張設計ルールによって制御されます(パッド個別の設定でオーバーライドできます)。

カバーレイを編集するには、次の手順に従います。

  • Board Planningモードに切り替えます。
  • 該当するレイヤータブをクリックして、カバーレイ層をアクティブレイヤーにします(View Configurationパネルでカバーレイ層を表示する必要がある場合があります)。
  • 自動生成されたカバーレイはポリゴンオブジェクトとして形成されているため、必要に応じて選択し、形状を変更(または削除)できます。
  • 必要に応じて、Design » Place Coverlay PolygonコマンドとDesign » Place Coverlay Cutoutコマンドを使用し、ユーザー定義のカバーレイ形状を配置することもできます。これらのカバーレイ形状はポリゴンオブジェクトであるため、他のポリゴン形状のオブジェクトと同じ方法で形状を定義または編集できます。詳しくは、ポリゴン形状のPCB設計オブジェクトの編集のページを参照してください。

カスタムカバーレイの一部が配置されており、そこに切り抜きを定義しようとしているところです。カスタムカバーレイの一部が配置されており、そこに切り抜きを定義しようとしているところです。

カバーレイ層がアクティブレイヤーの場合、基板領域をクリックすると、領域ではなくカバーレイが選択されます。基板領域またはベンディングラインを選択するには、Multi-Layerなどの別のレイヤーに切り替える必要があります。

  • 自動生成されたカバーレイの形状変更やカバーレイオブジェクトの追加配置など、ユーザーが行ったカバーレイの変更は、その基板領域に対してRemove Coverlayコマンドを使用すると削除されることに注意してください。
  • カバーレイが定義されている基板領域を移動しても、カバーレイポリゴンは一緒に移動しません。この場合は、カバーレイを削除(Right-Click » Coverlay Actions » Remove Coverlay)してから再追加(Right-Click » Coverlay Actions » Add Coverlay)する必要があります。または、View Configurationパネルでカバーレイのレイヤーを有効にし、PCBエディター下部のカバーレイ層タブをクリックしてその層をアクティブにした後、カバーレイポリゴンを選択して削除することもできます。

カバーレイポリゴン

カバーレイポリゴンは、PCBエディターがBoard Planning Modeのときに配置できます。メインメニューからDesign » Place Coverlay Polygonコマンドを選択します。

カバーレイポリゴンの配置モード

  • ポリゴンの配置時には5つのコーナーモードを使用でき、そのうち4つにはコーナー方向のサブモードもあります。配置中には、次の操作を行えます。
  • Shift+Spacebarを押すと、5つのコーナーモードが順に切り替わります。
  • Spacebarを押すと、2つのコーナー方向サブモードが切り替わります。
  • いずれかの円弧コーナーモードでは、矢印キーを押し続けると円弧が縮小または拡大します。Shift キーを押しながら操作すると、円弧のサイズ変更が速くなります。
  • 1ショートカットキーを押すと、1回のクリックで2辺を配置するモードと、1辺を配置するモードが切り替わります。後者のモードでは、破線で表示される辺を先読みセグメントと呼びます(下の一連の画像の最後を参照)。
  • Backspaceキーを押すと、最後の頂点が削除されます。

Shift+Spacebarを押すと5つのコーナーモードが順に切り替わり、1ショートカットを押すと2辺配置と1辺配置が切り替わります。


Shift+Spacebarを押すと5つのコーナーモードが順に切り替わり、1ショートカットを押すと2辺配置と1辺配置が切り替わります。

カバーレイポリゴンのグラフィカル編集

この編集方法では、配置済みのカバーレイポリゴンオブジェクトを設計スペースで直接選択し、サイズ、形状、位置をグラフィカルに変更できます。

カバーレイポリゴンオブジェクトを1回クリックして選択すると、編集モードになります。カバーレイポリゴンオブジェクトの外形は一連の辺で定義されます。 各辺の両端には白い塗りつぶしの四角で表示される端点頂点があり、 中央には白い中抜きの四角で表示される中央頂点があります。各端点頂点は、2つの辺が接する位置を表します。

選択されたカバーレイポリゴン選択されたカバーレイポリゴン

  • Aをクリックしてドラッグすると、該当する端点頂点を移動できます。
  • Bをクリックしてドラッグすると、該当する中央頂点を移動できます。これにより、新しい端点頂点が作成され、 元の辺が2つに分割されます。
  • 編集ハンドル以外の辺上の任意の位置をクリックし、 ドラッグすると、その辺をスライド移動できます。
  • Ctrlを押しながら、編集ハンドル以外の辺上の任意の位置をクリックすると、 新しい端点頂点を挿入できます。
  • 端点頂点をクリックしたままDeleteを押すと、 その頂点を削除できます。
  • 編集ハンドル以外のカバーレイポリゴン上の任意の位置をクリックし、 ドラッグすると、位置を変更できます。ドラッグ中に、カバーレイポリゴンを回転または反転できます。
    • Spacebarを押すとカバーレイポリゴンが反時計回りに、Shift+Spacebarを押すと時計回りに回転します。Rotation Stepの大きさは、PreferencesダイアログのPCBエディター – 一般ページで定義します。
    • XキーまたはYキーを押すと、カバーレイポリゴンをX軸またはY軸に沿って反転できます。

カバーレイレイヤーの出力生成方法

出力を生成すると、各レイヤーは個別のデータとして出力されます。たとえば、ガーバーを生成する場合、上面ソルダーマスクは1つのガーバーファイルに書き込まれ、上面カバーレイは別のガーバーファイルに書き込まれます。

カバーレイの出力は、次の2つのカテゴリに分けられます。

  • パッド/ビアの開口部 - パッド/ビアの開口部の出力は、通常の上面/下面ソルダーマスク出力と同じ方法で生成されます。適用されるソルダーマスク拡張デザインルールに従って、またはローカルでのオーバーライドが有効な場合はオブジェクトの設定に従って、適切なサイズと形状のオブジェクトがフラッシュされます。
  • カバーレイのポリゴン領域(自動配置および手動配置の両方)- 閉じたポリラインの輪郭が生成され、各カバーレイ領域の外周が定義されます。この輪郭は、カバーレイの切断パスの定義に使用できます。カバーレイに定義されたカットアウト(ユーザー定義の不定形の穴)も、切断パス生成用の閉じたポリラインとして出力されます。

幅1milの閉じたポリラインの中心線が、カバーレイの端になります。

CAMビューアーでガーバー出力を確認したところ。青色がカバーレイレイヤー、紫色が上面ソルダーマスクレイヤーです。
CAMビューアーでガーバー出力を確認したところ。青色がカバーレイレイヤー、紫色が上面ソルダーマスクレイヤーです。

拡大して、カスタムカバーレイカットアウトを選択したところ。カバーレイの輪郭と同様に、カットアウトも閉じたポリラインとして定義されています。

サポートされているカバーレイ出力形式

カバーレイ出力は、Altium Designerで利用可能なすべての対応する出力形式でサポートされています。 

カバーレイフィルム出力

  • Gerber RS-274X、X2 - パッドやビアなどのオブジェクト上に定義された開口部は、フラッシュされます。カバーレイの外周とユーザー定義のカットアウトは輪郭として描画されます。基板製造業者は、これらの輪郭を使用して切断パスを生成できます。
  • ODB++ - 複数のレイヤースタックとリジッドフレックスの定義を適切にサポートするODB++ v7.0以降では、特定のレイヤースタックの材料領域(ポリゴンおよびポリゴンカットアウト)が出力されます。
  • IPC2581B - ODB++と同様に、複数のレイヤースタック定義とレイヤースタック領域のポリゴンをサポートします。

レイヤースタック出力

  • ODB++
  • IPC2581B
  • レイヤースタックレポート

ツール出力

  • NC / Excellonルートツールパス - ポリラインオブジェクトの輪郭から生成されます。

印刷

  • 印刷は必要に応じて設定できます。
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