Определение стека слоев

Вы просматриваете версию 19.0. Для самой новой информации, перейдите на страницу Определение стека слоев для версии 24
Applies to Altium Designer version: 19.0
 

Печатная плата проектируется как структура из множества слоев. Первые платы представляли собой просто диэлектрическое основание, покрытое тонким слоем меди с одной или с двух сторон. Соединения формировались проводящими трассами в этих слоях путем вытравливания (удаления) ненужной меди.

Слева показана одна из ранних конструкций печатных плат (односторонняя плата). Справа показана гибко-жесткая печатная плата, где жесткие области соединены между собой гибкими областями платы.        
Слева показана одна из ранних конструкций печатных плат (односторонняя плата). Справа показана гибко-жесткая печатная плата, где жесткие области соединены между собой гибкими областями платы.

Практически все современные конструкции плат состоят из множества проводящих слоев. Технологические инновации и улучшения привели к ряду революционных концепций в производстве печатных плат, включая возможность конструировать и изготавливать гибкие печатные платы. Благодаря соединению жестких областей плат гибкими стало возможно конструирование сложных, гибридных плат, которые можно сложить в соответствии с корпусом сложной формы.

В конструкциях печатных плат структура слоев определяет их порядок в вертикальном направлении, или в плоскости Z. Поскольку плата изготавливается как единая сущность, то плату любого типа, в том числе гибко-жесткую, необходимо конструировать как единую сущность. Для этого конструктору необходима возможность определять множество структур слоев платы и назначать эти структуры различным зонам гибко-жесткой конструкции.

Чтобы узнать больше об изготовлении плат, перейдите на страницу Плата.

Layer Stack Manager

Определение структуры слоев является очень важным элементом успешного проектирования платы. Процесс трассировки многих современных плат осуществляется как проектирование ряда элементов цепи, или линий передач, а не простых проводников, которые переносят электрическую энергию.

Для успешного проектирования быстродействующей конструкции необходимо грамотно подобрать материалы и задать структуру слоев, а также настроить параметры трассировки, чтобы достичь подходящего импеданса трассировки одиночных цепей и дифференциальных пар. Существует также ряд других аспектов, которые необходимо учитывать при проектировании современной быстродействующей платы: парность слоев, переходные отверстия, требования к обратному высверливанию, требования к гибко-жестким платам, балансировка проводников, симметрия структуры слоев, соответствие материалов.

Менеджер структуры слоев Layer Stack Manager разработан для учета всех этих требований в едином редакторе.

Чтобы открыть Layer Stack Manager, выберите команду Design » Layer Stack Manager из главного меню. Layer Stack Manager будет открыт как документ в отдельном редакторе, подобно листу схемы, плате или документу другого типа.

Управление всеми аспектами структурой слоев осуществляется в Layer Stack Manager. Показана структура по умолчанию новой платы, где выбраны материалы слоев.
Управление всеми аспектами структурой слоев осуществляется в Layer Stack Manager. Показана структура по умолчанию новой платы, где выбраны материалы слоев.

Вкладку менеджера Layer Stack Manager (LSM) можно оставить открытой при работе с платой как стандартный документ, чтобы переключаться между платой и LSM. Поддерживаются все стандартные действия над вкладкой, такие как разделение экрана и открытие на отдельном мониторе. Обратите внимание, что в Layer Stack Manager необходимо выполнить сохранение (команда Save), чтобы изменения были отражены в документе платы.

Функциональные возможности разделены на множество вкладок, отображенные в нижней части Layer Stack Manager:

Гибко-жесткие конструкции – настройка гибко-жестких плат осуществляется на вкладке Stackups в Layer Stack Manager. Перейдите в раздел Определение и настройка гибко-жестких подстеков.

Редактирование свойств слоя

Страница панели: Панель Properties - Поддержка стека слоев

Layer Stack Manager представляет свойства слоев в табличном виде. Свойства могут быть изменены непосредственно в панели Properties. Панель можно использовать на любой из вкладок Layer Stack Manager, например, при настройке свойства профиля импеданса и линии передачи на вкладке Impedance или при настройке микроперехода на вкладке Via Types.

Некоторые из режимов панели Properties в Layer Stack Manager

Некоторые из режимов панели Properties в Layer Stack Manager

Панель Properties можно включить/отключить с помощью кнопки  в правом нижнем углу приложения.

Определение стека слоев

Слои, которые вы добавляете на вкладке Stackup в Layer Stack Manager, являются слоями, которые будут изготовлены в рамках технологического процесса.

Свойства слоев можно ввести непосредственно в таблице, либо выбрать из библиотеки материалов.Свойства слоев можно ввести непосредственно в таблице, либо выбрать из библиотеки материалов.

Свойства слоя можно изменить непосредственно в таблице или в панели Properties.

Используйте команды Load Template и Save Template меню File, чтобы загрузить шаблон структуры (*.stackup) или сохранить текущую структуру в качестве шаблона.

Настройка свойств и материалов слоев

Свойства слоя можно изменить непосредственно в таблице Layer Stack Manager, либо можно выбрать предварительно определенный материал из библиотеки материалов, нажав кнопку в ячейке Material выбранного слоя. В сворачиваемой области о вкладке Stackup выше на этой странице приведена информация о доступных способах добавления, удаления, редактирования и определения порядка слоев.

Вы можете добавлять столбцы пользовательских свойств, а также управлять видимостью всех столбцов в диалоговом окне Select columns. Чтобы открыть это диалоговое окно, щелкните ПКМ по заголовку любого столбца в таблице и выберите команду Select columns из контекстного меню.

Типы слоев и их свойства

Существует большое разнообразие материалов, используемых в производстве печатных плат. В таблице в сворачиваемой области ниже приведена краткая сводка по главным используемым материалам.

Библиотека материалов и соответствие библиотеке

Страница диалогового окна: Altium Material Library

Предпочтительные материалы структуры слоев можно предварительно определить в библиотеке материалов. В Layer Stack Manager выберите команду Tools » Material Library, чтобы открыть диалоговое окно Altium Material Library, где можно просмотреть существующие материалы и добавить новые.

Материал для определенного слоя не выбирается в диалоговом окне Altium Material Library. Чтобы использовать определенный материал для слоя, нажмите кнопку для этого слоя в ячейке Materials в таблице структуры слоев. Будет открыто диалоговое окно Select Material, где будут отображены только те материалы библиотеки, которые подходят для выбранного слоя.

Если в Layer Stack Manager включен параметр Library Compliance, то для каждого слоя, материал которого был выбран в библиотеке, будет происходить проверка значений его свойств на соответствие значениям свойствам материала в библиотеке. Несоответствующие свойства будут отмечены. Выберите материал повторно (), чтобы обновить значения согласно настройкам в библиотеке материалов.

Симметрия структуры слоев

Страница диалогового окна: Stack is not symmetric

Если необходимо, чтобы структура платы была симметричной, включите параметр Stack Symmetry в разделе Substack Properties панели Properties. После этого будет осуществляться проверка на симметричность относительно центрального диэлектрического слоя. Если будет обнаружено отличие в равноудаленных от центра слоях, будет открыто диалоговое окно Stack is not symmetric.

В верхней части диалогового окна отображается подробная информация обо всех найденных конфликтах в симметрии структуры.

Если параметр Stack Symmetry включен:

  • Изменение свойства слоя автоматически применяется и к симметричному слою.
  • Добавление слоя автоматически добавляет соответствующий симметричный слой.
  • Используйте параметр Stack Symmetry для быстрого определения симметричной платы – определите половину стека слоев, включите параметр Stack Symmetry, затем используйте одну из опций отражения всего стека для копирования этого набора слоев.

Визуализация стека слоев

Эффективным способом проверки стека слоев является его визуализация в 3D.

  • В Layer Stack Manager выберите Tools » Layerstack Visualizer, чтобы открыть инструмент визуализации Layerstack Visualizer.
  • Используйте элементы управления для настройки отображения стека слоев.
  • Используйте перетаскивание с зажатой ПКМ для вращения платы в инструменте визуализации.
  • Щелкните ЛКМ по изображению, затем нажмите Ctrl+C, чтобы скопировать изображение в буфер обмена Windows.

Определение и настройка гибко-жестких подстеков

Отдельные зоны, или регионы, гибко-жесткой печатной платы могут состоять из различного количества слоев. Для этого необходима возможность определять множество стеков, называемых подстеками.

Для этого необходимо сделать следующее:

  • Включите параметр Rigid-Flex – выберите команду Tools » Features » Rigid-Flex или нажмите кнопку  .
  • В верхней части таблицы слоев появятся дополнительные элементы управления, в том числе кнопка выпадающего меню для переключения подстека, отображающая название подстека по умолчанию (   ).
  • Также в панели Properties появится дополнительный раздел Substack, где можно изменить название текущего подстека в поле Stack Name.
  • Чтобы добавить новый подстек, нажмите кнопку  , рядом с переключателем подстеков, задайте название подстека в панели Properties и включите параметр Is Flex, если необходимо.
  • В таблице слоев всегда отображается полный набор доступных слоев. Для гибкого/жесткого стека у каждого слоя есть флажок слева, который используется для настройки того, какие слои должны быть доступны в каждом из этих подстеков.
  • Слой можно использовать во множестве подстеков (т.е. чтобы он проходил через множество регионов гибко-жесткой платы), что управляется флажком слоя.
  • Специфичных для гибких плат защитный слой можно добавить в подстек, только если у него включен параметр Is Flex и не включен слой паяльной маски.

Если включен параметр Rigid/Flex, появляется кнопка выбора подстека. Нажмите на нее для выбора и настройки каждого подстека. Наведите курсор мыши на изображение, чтобы увидеть гибкий подстек.Если включен параметр Rigid/Flex, появляется кнопка выбора подстека. Нажмите на нее для выбора и настройки каждого подстека. Наведите курсор мыши на изображение, чтобы увидеть гибкий подстек.

Прочие задачи конструирования, связанные со структурой слоев

Слои в структуре слоев формируют пространство, в котором вы можете создавать конструкцию. Существует ряд задач конструирования, которые относятся к слоям, но они выполняются не в Layer Stack Manager. Общая информация по этим задачам приведена ниже, со ссылками на соответствующие страницы.

Определение общей формы платы

Главная страница: Определение формы платы

Независимо от итоговой конструкции платы (один жесткий регион или множество гибких и жестких регионов), общий внешний контур определяется формой платы, т.е. объектом Board Shape.

Форму платы Board Shape можно переопределить следующими способами:

  • Вручную – переопределением формы или перемещением существующих вершин (углов) платы. Переключитесь в режим Board Planning Mode (View » Board Planning Mode), затем используйте команды меню Design.
  • Из выделенных объектов – выполняется, как правило, с помощью контура на механическом слое. Используйте этот вариант, если контур был импортирован из средства MCAD как файл DWG/DXF. Переключитесь в режим 2D Layout Mode (View » 2D Layout Mode), выделите примитивы на механическом слое (Edit » Select » All on Layer), затем используйте команду Design » Board Shape.
  • Из 3D-модели – используйте этот вариант, если в объект 3D Body (Place » 3D Body) была импортирована модель STEP из MCAD. Переключитесь в режим 3D Layout Mode (View » 3D Layout Mode), затем используйте команду Design » Board Shape » Define from 3D body для выбора формы платы Board Shape.

Layer Stack Manager используется для определения структуры платы в вертикальном направлении, или направлении Z. Определение платы в горизонтальном направлении, или направлении X-Y, осуществляется, прежде всего, путем определения общей формы платы. Если вы конструируете гибко-жесткую плату, то эта форма затем разделяется на соответствующие зоны, или регионы платы. После определения регионов платы им назначаются стеки слоев.

Гибко-жесткие печатные платы – определение регионов платы и назначение подстеков

Главная страница Определение регионов платы и линий сгиба

Если вы конструируете гибко-жесткую плату, то после определения ее формы вы разделяете плату на регионы с помощью линий разделения.

Вы можете управлять назначением подстеков регионам в режиме Layer Stack Regions панели PCB.Вы можете управлять назначением подстеков регионам в режиме Layer Stack Regions панели PCB.

  • Линии разделения можно размещать в редакторе плат, когда он находится в режиме Board Planning Mode (View » Board Planning Mode, клавиша 1).
  • Размещение линии разделения осуществляется с помощью команды Design » Define Split Line.
  • Линия разделения должна начинаться и заканчиваться на внешнем крае и платы; ее можно изменить после размещения.
  • Название региона и его стек слоев назначаются в диалоговом окне Board Region. Доступ к диалоговому окну осуществляется двойным щелчком мышью по региону в панели PCB в режиме Layer Stack Regions, либо переключением редактора плат в режим Board Planning Mode и двойным щелчком по нужному региону в рабочей области.

Разделение платы на регионы и назначение стеков слоев осуществляется в режиме Board Planning Mode.Разделение платы на регионы и назначение стеков слоев осуществляется в режиме Board Planning Mode.

  • Обратите внимание, что названия стеков слоев задаются в Layer Stack Manager.
  • У гибких стеков должен быть включен параметр Is Flex в Layer Stack Manager, чтобы к нему можно было применить соответствующие свойства. Обратите внимание, что сгиб определяется размещением линии сгиба Bending Line, проходящей через гибкий регион (Design » Board Shape). Обратитесь к странице Определение регионов платы и линий сгиба для получения более подробной информации.

Назначение стеков слоев регионам можно проверять и изменять в режиме Layer Stack Regions панели PCB.

Назначение цепи экранному слою

Страница панели: Split Plane Editor

Назначение цепи экранному слою или его региону осуществляется в режиме Split Plane Editor панели PCB.

В панели приводится список всех экранных слоев. Когда в разделе Layers выделен какой-либо слой, в разделе ниже приведены все регионы этого слоя (здесь будет только один регион, если слой непрерывен, не содержит без разделений). Дважды щелкните мышью по региону слоя, чтобы открыть диалоговое окно Split Plane, в котором вы можете назначить цепь. Вы также можете дважды щелкнуть мышью по слою в рабочей области (когда экранный слой является активным), чтобы открыть это диалоговое окно.

Настройка стека слоев для компонентов, монтируемых на внутренний сигнальный слой

Связанная страница: Встроенные компоненты

Существует две ситуации, при которых компоненты могут монтироваться на внутренний сигнальный слой:

  1. когда есть встроенные компоненты;
  2. когда есть компоненты, монтируемые на гибкую область гибко-жесткой печатной платы, и этот гибкий слой выходит из внутреннего слоя жесткой области платы.

Системе необходимо знать, каким образом компоненты ориентированы на каждом из слоев, на которых они монтируются, и таким образом система будет понимать, когда необходимо выполнить зеркальное отображение примитивов компонента. Для верхнего и нижнего слоя это настраивается автоматически, для прочих слоев эту настройку определяет конструктор.

Компонент, встроенный на внутренний сигнальный слой (компонент подсвечен синими ребрами, полость – оранжевыми ребрами).Компонент, встроенный на внутренний сигнальный слой (компонент подсвечен синими ребрами, полость – оранжевыми ребрами).

  • Ориентация компонентов для слоя настраивается в столбце Orientation на вкладке Stackup в Layer Stack Manager.
  • Если столбец Orientation не отображается, включите его, щелкнув ПКМ по заголовку одного из столбцов таблицы слоев и выберите Select columns из контекстного меню.
  • Компоненты на слое могут быть направлены вверх (Top) или вниз (Bottom).

Документирование структуры слоев

Страница объекта: Layer Stack Table – Таблица структуры слоев

Документирование является ключевой частью процесса проектирования, и это особенно важно при конструировании сложной структуры слоев, например гибко-жесткой печатной платы. Для этого Altium Designer поддерживает объект Layer Stack Table (Таблица структуры слоев), который размещается (Place » Layer Stack Table) вместе с конструкцией платы в рабочей области. Источником информация для этой таблицы является Layer Stack Manager.

Добавление таблицы Layer Stack Table для документирования конструкции.
Добавление таблицы Layer Stack Table для документирования конструкции.

  • Для размещения таблицы Layer Stack Table выберите команду Place » Layer Stack Table.
  • В таблице Layer Stack Table приводится следующая информация:
    • Используемые в конструкции слои
    • Используемые в слоях материалы
    • Толщины слоев
    • Диэлектрическая постоянная
    • Названия стеков и используемые в них слои
  • Дважды щелкните мышью по размещенной таблице, чтобы открыть панель Properties в режиме Layer Stack Table.
  • Таблица Layer Stack Table может также включать в себя контур платы, на котором показаны различные стеки слоев, назначенные регионам платы. Используйте параметр Show Board Map и ползунок для настройки этого изображения.

Таблица Layer Stack Table является интеллектуальным объектом, который можно разместить и обновить в процессе конструирования. Дважды щелкните по таблице Layer Stack Table, чтобы изменить ее в панели Properties.

Добавление таблицы сверловки

Страница объекта: Drill Table – Таблица сверловки

Altium Designer включает в себя интеллектуальную таблицу сверловки Drill Table, которая размещается как любой другой объект. В таблице отображаются отверстия указанной пары слоев. Необходимо разместить таблицу сверловки для каждой пары слоев, используемой в конструкции.

Гибкое создание высококачественной конструкторской документации

Altium Designer также предлагает отдельный редактор конструкторской документации – Draftsman. Редактор Draftsman был создан с нуля как среда для создания высококачественной документации, которая может включать в себя размеры, примечания, таблицы структуры слоев и таблицы сверловки. Редактор Draftsman, основанный на собственном формате файлов и наборе средств черчения, предлагает интерактивный подход к созданию чертежей печатных плат и печатных узлов, с настраиваемыми шаблонами, инструментами аннотирования, выносками и примечаниями.

Редактор Draftsman также поддерживает более продвинутые средства черчения, такие как изометрический вид платы (Board Isometric View), выносной вид платы (Board Detail View) и реалистичный вид платы (Board Realistic View).

Размещайте чертежные виды, объекты и элементы аннотирования в одно- или многостраничных документах Draftsman. Размещайте чертежные виды, объекты и элементы аннотирования в одно- или многостраничных документах Draftsman.

Узнайте больше о Редакторе Draftsman.

Примечание

Доступные функциональные возможности зависят от вашего уровня Подписки на ПО Altium Designer.

Content