レイヤースタックの定義

PCBは、層のスタックとして設計および形成されます。プリント基板（PCB）製造の初期には、基板は単に絶縁コア層であり、一方または両方の側に薄い銅層が貼られていました。不要な銅をエッチングで除去することにより、銅層内に導電性のトレースとして接続が形成されます。

        
左に示されているのは、初期のPCBデザインに典型的な片面PCBです。右はリジッドフレックスPCBで、リジッド（硬い）セクションがフレキシブル（柔軟な）PCBセクションを介して接続されています。

今日に至るまで、ほとんどのPCB設計には複数の銅層が含まれています。技術革新と処理技術の洗練により、PCB製造における革命的な概念がいくつか生まれました。これには、柔軟なPCBを設計および製造する能力が含まれます。PCBの剛性部分を柔軟な部分を介して結合することにより、複雑なハイブリッドPCBを設計することができ、これらは通常の形状のエンクロージャに収めるために折りたたむことができます。 プリント基板設計において、レイヤースタックは、垂直方向、またはZ平面における層の配置方法を定義します。単一のエンティティとして製造されるため、リジッドフレックスボードを含むあらゆるタイプのボードは、単一のエンティティとして設計されなければなりません。これを行うために、設計者は複数のPCBレイヤースタックを定義し、異なるレイヤースタックをリジッドフレックス設計の異なるゾーンに割り当てることができる必要があります。

レイヤースタックマネージャ

PCBレイヤースタックの定義は、成功したプリント基板設計の重要な要素です。もはや単なる電気エネルギーを転送する一連の単純な銅接続ではなく、多くの現代のPCBの配線は、回路要素または伝送線の一連として設計されています。 成功した高速PCB設計を達成することは、材料選択とレイヤースタックアップおよび割り当てを、適切な片面および差動配線インピーダンスを達成するために必要な配線寸法とクリアランスとのバランスをとるプロセスです。また、現代の高速PCBを設計する際に考慮すべき他の多くの設計上の考慮事項もあります。これには、レイヤーペアリング、慎重なビア設計、可能なバックドリリング要件、リジッド/フレックス要件、銅バランシング、レイヤースタックの対称性、および材料の適合性が含まれます。 Layer Stack Managerは、これらのレイヤー固有の設計要件をすべて単一のエディタにまとめます。

Layer Stack Managerを開くには、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、PCB、および他のドキュメントタイプと同様に、ドキュメントエディタで開きます。

レイヤースタック管理の全ての側面は、Layer Stack Managerで行われます。

標準のドキュメントエディタとして、Layer Stack Manager（LSM）は、基板の作業中も開いたままにしておくことができ、基板とLSMの間を行き来することができます。画面の分割や別のモニターでの開き方など、標準的なビューの動作がサポートされています。変更がPCBに反映される前に、Layer Stack ManagerでSaveアクションを実行する必要があることに注意してください。

機能は、Layer Stack Managerの下部に表示されるいくつかのタブに分かれています：

レイヤースタックの定義

Stackup タブの Layer Stack Managerで追加するレイヤーは、製造プロセス中に製造されるレイヤーです。

レイヤーのプロパティは、グリッドに直接入力するか、マテリアルライブラリから選択できます。

レイヤーのプロパティは、グリッド内またはPropertiesパネルで直接編集できます。

レイヤーのプロパティと材料の設定

各レイヤーのプロパティは、LSMグリッド内で直接編集することも、Materialセルにある省略記号ボタン（）をクリックして、事前定義された材料を材料ライブラリから選択することもできます。このページの前の部分にあるスタックアップタブの折りたたみセクションは、レイヤーを追加、削除、編集、並べ替えるためのさまざまな技術をまとめています。

ユーザー定義のプロパティ列を追加し、すべての列の表示を設定できます。Select columnsダイアログでこれを行います。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を選びます。

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、さまざまな材料が使用されています。以下の折りたたみセクションにある表は、一般的に使用される材料の簡単な要約を示しています。

材料ライブラリとライブラリのコンプライアンス

ダイアログページ： Altium 材料ライブラリ

好ましいレイヤースタック材料は、材料ライブラリで事前に定義することができます。Layer Stack Managerで、Tools » Material Libraryを選択して、Altium Material Libraryダイアログを開きます。ここでは、既存の材料を確認し、新しい材料定義を追加することができます。

特定のレイヤーの材料は、Altium Material Library ダイアログで選択されていません。レイヤー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のMaterialsセルでそのレイヤーの省略記号（）をクリックします。これにより、Select Material ダイアログが開き、省略記号コントロールがクリックされたレイヤーに適した材料のみをライブラリに表示するように制限します。

もしLibrary ComplianceチェックボックスがLayer Stack Managerで有効にされている場合、マテリアルライブラリから選択された各レイヤーについて、現在のレイヤー属性がライブラリ内のその材料定義の値と照合されます。準拠していないプロパティはエラーフラグでマークされます。材料を再選択（）して、値をマテリアルライブラリの設定に更新してください。

レイヤースタックの対称性

ダイアログページ： スタックは対称ではありません

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Substack PropertiesセクションでStack Symmetryチェックボックスを有効にします。これを行うと、レイヤースタックは中央の誘電体層を中心に直ちに対称性がチェックされます。中央の誘電体基準層から等距離にある任意のペアのレイヤーが同一でない場合、スタックは対称ではありませんダイアログが開きます。

ダイアログの上部セクションでは、レイヤースタックの対称性におけるすべての検出された矛盾が詳細に説明されています。

レイヤースタックの可視化

レイヤースタックを確認する優れた方法は、3Dで可視化することです。

• Layer Stack ManagerでTools » Layerstack Visualizerを選択し、Layerstack Visualizerを開きます。

• コントロールを使用して、レイヤースタックの表示を設定します。

• 右クリックしてドラッグすると、ビジュアライザー内でボードの向きを変更できます。

• 画像を左クリックし、その後Ctrl+CでWindowsのクリップボードに画像をコピーします。

リジッドフレックスのサブスタックを定義して設定する

リジッドフレックス設計の各別のゾーンや領域は、異なる数の層で構成されていることがあります。これを実現するためには、サブスタック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。

これを実現するためには：

• リジッドフレックスオプションを有効にするには、Tools » Features » Rigid/Flexを選択するか、 _​ ボタンをクリックしてからRigid/Flexを選択します。

• レイヤーのグリッドの上部に追加のコントロールが表示され、デフォルトのサブスタック名を表示するサブスタックセレクターのドロップダウンボタン（ _​）が含まれます。

• Propertiesパネルにも追加のSubstackセクションがあり、現在のサブスタック名をStack Nameフィールドで編集できます。

• 新しいサブスタックを追加するには、サブスタックセレクターの隣にある _​ボタンをクリックし、Propertiesパネルでそのサブスタックに名前を付け、必要に応じてIs Flexオプションを有効にします。

• レイヤーグリッドは常に利用可能なレイヤーの全セットを表示します。リジッド/フレックスレイヤースタックの場合、各レイヤーには左側にチェックボックスが含まれ、これを使用して各サブスタックで利用可能なレイヤーを設定します。

• レイヤーは複数のサブスタック（リジッドフレックスボードの複数の領域にまたがる）で使用できます。これはレイヤーチェックボックスによって制御されます。

• フレックス専用のビキニカバーレイ層は、Is Flexオプションが有効であり、はんだマスク層が有効でないサブスタックにのみ追加できます。

Rigid/Flexオプションが有効になると、サブスタックセレクターボタンが表示されます。クリックして各サブスタックを選択し、設定します。画像にカーソルを合わせると、フレックスサブスタックが表示されます。

その他のレイヤー関連の設計タスク

レイヤースタックにあるレイヤーは、設計を構築するための空間を形成します。Layer Stack Managerで実行されないレイヤーに関連する設計タスクがいくつかあります。これらのタスクは以下にまとめられており、詳細へのリンクがあります。

全体のボード形状の定義

メイン記事：ボード形状の定義

ボードの最終的な構成（単一の剛体領域、または複数の剛体-フレックスセクション）に関わらず、全体の外形はボード形状として定義されます。

ボード形状は以下のようになります：

• Defined manually - 形状を再定義するか、既存のボードの頂点（角）を移動します。 ボード計画モード (View » Board Planning Mode) に切り替えて、Designメニューのコマンドを使用します。

• Defined from selected objects - 通常、機械層上のアウトラインから行われます。別の設計ツールからアウトラインがインポートされている場合は、このオプションを使用します。2D Layout Mode (View » 2D Layout Mode) に切り替えて、Design » Board Shapeサブメニューのコマンドを使用します。

• Defined from a 3D body - 空のボードがMCADツールからSTEPモデルとして3Dボディオブジェクト (Place » 3D Body) にインポートされている場合は、このオプションを使用します。3D Layout Mode(View » 3D Layout Mode) に切り替えて、Design » Board Shapeサブメニューのコマンドを使用してボード形状を選択します。

リジッドフレックス - ボード領域の定義とサブスタックの割り当て

メイン記事：ボード領域と曲げ線の定義

リジッドフレックスボードを設計する場合、ボード形状が定義されたら、分割線を配置してリジッド領域と分割領域に分けます。

サブスタックをリージョンに割り当てる管理は、PCBパネルのLayer Stack Regionsモードで行うことができます。

• PCBエディタがボード計画モード（View » Board Planning Mode、ショートカット：1）にあるとき、分割線を配置できます。

• Design » Define Split Lineコマンドを使用して分割線を配置します。

• 分割線は外縁から外縁に向かって走らせる必要があり、配置後に調整することができます。

• 各領域は、Board Regionダイアログで名前が付けられ、レイヤースタックが割り当てられます。このダイアログは、PCBパネルのLayer Stack Regionsモードで領域をダブルクリックするか、Board Planning Modeに切り替えて作業スペース内の関心領域をダブルクリックすることでアクセスできます。

ボードは複数の領域に分割され、ボード計画モードでスタックが割り当てられます。

• レイヤースタックはLayer Stack Managerで名付けられていることに注意してください。

• 柔軟性が必要な各スタックは、必要なフレックス曲げ特性を適用できるように、Layer Stack ManagerでIs Flexオプションを有効にする必要があります。フレックス曲げは、フレックス領域にわたってBending Lineを配置することによって定義されることに注意してください（Design » Board Shapeメニュー）、詳細についてはボード領域と曲げ線の定義の記事を参照してください。

ネットをプレーンレイヤーに割り当てる

パネルページ： Split Plane Editor

PCBパネルのSplit Plane Editorモードで、プレーンレイヤーにネットを割り当てるか、またはスプリットプレーン領域にネットを割り当てます。

パネルにはすべてのプレーンレイヤーがリストされています。Layersセクションでレイヤーが選択されると、その下のセクションにそのレイヤー上の分割プレーンゾーンがすべてリストされます（プレーンが連続しており、分割が定義されていない場合は1つだけになります）。分割プレーンゾーンをダブルクリックすると、分割プレーンダイアログが開き、ネットを割り当てることができます。また、プレーンレイヤーがアクティブレイヤーであるときにワークスペース内のレイヤーをダブルクリックしても、ダイアログを開くことができます。

内部信号レイヤーに実装されたコンポーネントのためのレイヤースタックの設定

関連記事： 埋め込みコンポーネント

内部信号レイヤーにコンポーネントを実装する場合には、2つの状況があります：

1. 埋め込みコンポーネントがある場合、または
2. リジッドフレックスボードのフレックス領域にコンポーネントが実装されており、そのフレックス層がボードのリジッドセクションの中間層から延びている場合。

ソフトウェアは、コンポーネントが各層に実装されている向きを知る必要があります。これにより、コンポーネントのプリミティブをミラーする必要があるかどうかを判断できます。トップレイヤーとボトムレイヤーについては、これが自動的に設定されます。他のレイヤーについては、設定はデザイナーによって構成されます。

内部信号層に埋め込まれたコンポーネント（コンポーネントは青い輪郭で、キャビティはオレンジの輪郭で強調表示されています）。

• コンポーネントの向きは、Layer Stack ManagerのStackupタブのOrientation列でレイヤーごとに設定されます。

• Orientation列が表示されていない場合は、レイヤーグリッド内の既存の見出しを右クリックして、コンテキストメニューからSelect columnsを選択して有効にします。

• レイヤー上のコンポーネントは、上向き（Top）または下向き（Bottom）のいずれかにすることができます。

レイヤースタックの文書化

オブジェクトページ： レイヤースタックテーブル

ドキュメント作成は、設計プロセスの重要な部分であり、リジッドフレックス設計のような複雑なレイヤースタック構造を持つ設計にとって特に重要です。これをサポートするために、Altium Designerにはレイヤースタックテーブルが含まれており、これはワークスペース内のボード設計の横に配置（Place » Layer Stack Table）され、配置されます。レイヤースタックテーブルの情報はLayer Stack Managerから来ます。

設計を文書化するためにレイヤースタックテーブルを含めます。

• 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。

• レイヤースタックテーブルには以下の詳細が記載されています：

  • 設計で使用されるレイヤー

  • 各レイヤーに使用される材料

  • 各レイヤーの厚さ

  • 誘電率

  • 各スタックの名前とそのスタックで使用されるレイヤー

   

• 配置されたテーブル上のどこかをダブルクリックすると、レイヤースタックテーブルモードでPropertiesパネルが開きます。

• レイヤースタックテーブルには、オプションで、ボードの各レイヤースタックがボードのどの領域に割り当てられているかを示すボードのアウトラインを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設定を構成します。

ドリルテーブルの含有

オブジェクトページ： ドリルテーブル

Altium Designerには、他の設計オブジェクトと同様に配置されるインテリジェントなドリルテーブルが含まれています。このテーブルは、指定されたレイヤーペアに必要なドリルを表示します。設計で使用される各レイヤーペアに対してドリルテーブルを配置する必要があります。

高品質で柔軟な設計文書化

メイン記事： ドラフトマン

Altium Designerは、専用のドキュメントエディタであるDraftsmanも提供しています。Draftsmanは、寸法、注釈、レイヤースタックテーブル、ドリルテーブルを含む高品質なドキュメントを作成する環境として、一から構築されました。専用のファイル形式と描画ツールのセットに基づいて、Draftsmanはカスタムテンプレート、注釈、寸法、コールアウト、および注釈を含む製造および組み立て図面を一緒にするインタラクティブなアプローチを提供します。

Draftsmanは、ボードの等角ビュー、ボードの詳細ビュー、およびボードのリアルビュー（3Dビュー）を含む、より高度な描画機能もサポートしています。

単一または複数ページのドラフトマン文書に、図面ビュー、オブジェクト、および自動注釈を配置します。

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