Einstieg in Altium Designer | Ändern der Regeln!

Die Umgebung von Altium Designer wird durch Regeln gesteuert, die mit einem leistungsstarken Werkzeug namens „PCB Rules and Constraints Editor“ erstellt werden.

Indem Sie Regeln vor dem Platzieren der Komponenten und dem Routing erstellen, kann Altium Sie warnen oder Sie daran hindern, Fehler zu machen, je nachdem, wie Ihre Einstellungen konfiguriert sind. Wenn Regeln während des Prozesses geändert werden, kann Altiums ausgeklügelter Design Rule Checker Verstöße basierend auf den überarbeiteten Regeln hervorheben und in einem organisierten Format zur Überprüfung und Bearbeitung melden.

Der PCB Rules and Constraints Editor

Wenn Sie ein neues Projekt mit der Vorlage „<Default>“ erstellen und dann ein neues PCB zum Projekt hinzufügen, wird ein leeres PCB mit einigen Standard-Einstellungen erstellt. Wir werden einige dieser Einstellungen überprüfen und ein paar Änderungen daran vorschlagen.

Wählen Sie im Hauptmenü Design > Regeln oder geben Sie über die Tastatur „DR“ ein

Es sollte ein neues Fenster erscheinen mit einer Spalte auf der linken Seite, die in Kategorien sortiert ist.
Kategorien mit einem weißen Dreieck daneben bedeuten, dass darin weitere Informationen enthalten sind.
Im folgenden Beispiel habe ich auf das weiße Dreieck neben der ersten Kategorie namens „Elektrisch“ geklickt. Dadurch wurde sie erweitert, um Unterkategorien anzuzeigen, und ich habe auf „Abstand“ geklickt, um die Abstandsregel anzuzeigen.

In den oben gezeigten Abstandsregeln sind die Einheiten auf Mil eingestellt und der Standardabstand ist auf 10 Mil festgelegt (außer für Löcher). Alte Hasen wie ich denken immer noch in Mil, und einige Leiterplattenhersteller verwenden Mil in ihren DFM-Dokumenten, aber die meisten Leute verwenden mittlerweile das metrische System (falls Sie ausschließlich metrisch arbeiten, ein Mil entspricht einem Tausendstel Zoll).

Sie können im Editor beide Systeme verwenden und ganz einfach zwischen Mil und mm wechseln, indem Sie „Strg-Q“ verwenden (halten Sie die Strg-Taste gedrückt und drücken Sie Q). Werte in den angegebenen Einheiten einzugeben, ist viel einfacher, als ein Einheitenumrechnungstool zu verwenden.

In mehreren dieser Kategorien gibt es einen „Erweiterten“ Modus, der noch mehr Möglichkeiten eröffnet. Im obigen Bild befindet er sich neben dem „Einfach“-Knopf.

Beachten Sie auch, dass diese Abstandsregel für alle Netze gilt. Wenn Sie eine andere Regel mit unterschiedlichen Abständen für bestimmte Netze erstellen möchten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „Abstand“ in der linken Spalte und wählen Sie „Neue Regel“. Ändern Sie in der neuen Regel den Geltungsbereich auf Ihre spezifischen Netze, wie zum Beispiel eine Hochspannungsnetzklasse, und erhöhen Sie dann in dieser Regel den Abstand für Ihre Hochspannungsnetze. Verschieben Sie die spezifischsten Regeln nach oben in der Prioritätenliste und stellen Sie sicher, dass die Regel „Alle-zu-Alle“ die letzte Regel in der Liste ist.

Nun, da wir kurz die Struktur des PCB-Regel-Editors gesehen haben, wird der Rest dieses Artikels die einzelnen Einstellungen in einigen der Regelkategorien des Editors besprechen.

Zum Beispiel sind in dem Bild der „Abstands“-Einstellungen oben alle Abstände auf 10 mils gesetzt, außer für Löcher. Die meisten modernen Leiterplattendesigns verwenden kleinere Abstände als das. Viele Jahre lang habe ich 8 mil Leiterbahnen mit 7 mil Abständen geroutet, und ich verwende das auch heute noch, wenn ich Platz auf der Platine habe, aber kleinere Breiten und Abstände sind üblicher. Wenn Sie herausfinden können, ab wann Ihr Leiterplattenhersteller für kleinere Merkmale zusätzliche Kosten veranschlagt, könnten Sie Geld sparen, indem Sie über deren Grenzen bleiben.
Für die Abstandseinstellung für Löcher ist der Standardwert auf null gesetzt. Das Beispiel in der Altium-Dokumentation (unter dem Absatz „Hole-to-Object Clearance Checking“) hat es auf 0,381 mm gesetzt, was 15 mils entspricht. 15 ist ein gutes Minimum, aber ich verwende mindestens 20.https://www.altium.com/documentation/altium-designer/pcb-dlg-clearancerule-frameclearance-ad

Ändern der Standardregel-Einstellungen

Hier sind einige der Standardeinstellungen, die Sie überprüfen möchten:

Elektrik > Nicht verlegte Netz
Diese Einstellung ist standardmäßig deaktiviert, da die neuesten Versionen von Altium ein Netz als vollständig verlegt betrachten, wenn die Kupfermerkmale sich berühren (z.B. das Beenden einer Route am Rand eines Pads anstatt vollständig bis zum Zentrum des Pins zu verlegen). Obwohl ich nicht bestreiten kann, dass „verlegt gleich verlegt“ ist, fühle ich mich wohler, wenn das System nach losen Enden sucht.
Erwägen Sie, das Kontrollkästchen „Auf unvollständige Verbindungen prüfen“ zu markieren

Routing > Breite
Überarbeiten Sie die Standard-Routingbreite, um sie an die Abstandseinstellungen anzupassen (5/5 6/6 8/7 usw.)

Routing > Routing-Durchkontaktierungsstil

Die Standarddurchkontaktierung ist ein 28mil Loch in einem 50mil Pad. Diese Einstellung ist viel größer, als sie für alle außer den einfachsten Designs sein muss. Die ältere Standardgröße für In-Circuit-Testpunkte war ein 40 mil Pad-Durchmesser, und das sollte für alles außer Hochleistungsschaltkreisen mehr als ausreichend sein. Testvorrichtungen sind zuverlässig mit 32-36 mil Pads, und einige werben heutzutage mit 25 mil Pads als untere Grenze für ICT.Für Lochgrößen sollten Sie niemals unter einen Durchmesser von 8 mil gehen, ohne dies mit Ihrem Hersteller abzusprechen. Versuchen Sie, wenn möglich, 10 mil oder mehr zu verwenden

(Sie können immer kleinere, mit Laser gebohrte Via-Typen verwenden, wie blinde und vergrabene Vias, etc. Diese Empfehlungen gelten für die standardmäßige typische Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung)

Mask>Lötstopplack-Ausdehnung
Diese Einstellung entfernt den Lötstopplack von freiliegendem Kupfer und ist auf 4 mil eingestellt. Dies sollte wahrscheinlich auf nicht mehr als 3 geändert werden, wir verwenden 2. Wenn Sie eine separate Regel für Vias erstellen, kann es weniger sein. Altium unterstützt Via-Masken-Zeltung und Masken-Eindringung, mit einer Checkbox, um die Ausdehnung vom Lochrand statt vom Padrand hinzuzufügen (falls Sie Vias nicht als ICT-Testpunkte verwenden).

Plane > Polygon-Verbindungsstil
Achten Sie darauf, dass Sie sich die „Erweiterten“ Einstellungen hierfür ansehen. Sie möchten wahrscheinlich, dass Ihre Vias direkt mit Ebenen und Polygonen verbunden sind, anstatt Thermische Entlastungen zu verwenden.

Manchmal werden Durchgangslöcher in Reihen platziert, daher ist es besser, 45-Grad-Speichen zu verwenden (damit sie sich nicht gegenseitig überlappen), aber man möchte keine Speichen, die aus den Ecken von Oberflächenmontage-Pads herauskommen, also sollten diese auf 90 Grad eingestellt werden.

Um die Eigenerwärmung in Leistungsschaltungen zu begrenzen, sollte die Speichenbreite breiter als die Länge sein. Bei Anwendungen mit hohem Strom ist es besser, zwei breite Speichen anstelle von vier dünnen zu verwenden.

Testpunkt > Montage-Testpunktstil

Sprechen Sie mit Ihrem Montagepartner, aber die Standardgröße für Testpunkte muss wahrscheinlich nicht mehr 40 Mil betragen; einige Hersteller setzen das Minimum mittlerweile auf 25. Ein Durchmesser von 32 Mil ist vernünftig, wenn Werkzeuglöcher in Ihrem Design vorgesehen sind, andernfalls wird ein Durchmesser von 35 sicherer sein. Die Reduzierung dieses Durchmessers (und der entsprechenden Via-Größen) kann eine signifikante Verbesserung der Routbarkeit Ihres Designs bewirken und manchmal sogar die Anzahl der Lagen reduzieren.

Testpunkt > Einsatz von Testpunkten bei der Montage
Idealerweise möchten Sie, dass dem Tester viele GNDTestpunkte zur Verfügung stehen, sowie mehrere für die Stromnetze und manchmal zwei auf jeder Seite von niederimpedanten Kelvin-4-Draht-Schaltungen. Aus diesen Gründen sollten Sie das Kontrollkästchen mit „Mehr Testpunkte zulassen (manuell zugewiesen)“ aktivieren.

Herstellung > Lochgröße
Derzeit würden Sie niemals ein Loch mechanisch bohren wollen, das weniger als 8 mil im Durchmesser beträgt, ändern Sie also die Mindesteinstellung hier auf etwas Vernünftigeres.

Am anderen Ende des Spektrums ist standardmäßig eine maximale Bohrlochgröße von 100 mil eingestellt.
Ich würde in Erwägung ziehen, diesen Durchmesser zu verdoppeln oder zumindest so weit zu erhöhen, dass alle 0,125” nicht plattierten Werkzeuglöcher eingeschlossen sind.

Fertigung > Abstand von Siebdruck zu Lötstopplack
Die Standardeinstellung überprüft den Abstand von Siebdruckfarbe zu freiliegendem Kupfer, aber manchmal werden wir gebeten, den Lötstopplack von bestimmten Bereichen der Platine zu entfernen, und in solchen Fällen möchte ich gewarnt werden, wenn sich Siebdruck in diesen Bereichen befindet. Ich möchte auch nicht, dass der Siebdruck über den Rand des Maskenmaterials tropft, daher ändere ich diese Regel zu „Abstand zu Öffnungen im Lötstopplack prüfen“.
Für diese Prüfung kann der Abstand auf null gesetzt werden.

Fertigung > Minimale Lötstopplack-Schichtdicke
Das für diese Regel gezeigte Bild macht es nicht leicht zu verstehen, was eine Lötstopplack-Schichtdicke ist, aber betrachten Sie das vorherige Bild oben, mit rechteckigen Pads. Wenn diese Pads nahe beieinander wären, würde das grüne Maskenmaterial zwischen ihnen zu einem sehr dünnen Streifen werden. Wenn der Streifen zu dünn ist, kann er abbrechen und Probleme während des Lötens verursachen. Ich würde diese „Schichtdickenbreite“ auf 4-5 mils einstellen. Eine größere Einstellung könnte viele falsche Warnungen erzeugen.

Zusammenfassung

Dieser Artikel hat den „PCB Rules and Constraints Editor“ in Altium vorgestellt, der es Designern ermöglicht, benutzerdefinierte Regeln zu erstellen und zu bearbeiten, um den Bedürfnissen ihrer Leiterplattenlayouts gerecht zu werden. Das Erstellen von Designregeln für ein Projekt kann mühsam sein, daher werden Sie, sobald Sie sich mit Altium Designer vertrauter gemacht haben, ein oder mehrere Vorlagen erstellen wollen, um Ihre Standardeinstellungen zu speichern.
Das Starten eines neuen Board-Designs aus einer Vorlage kann Zeit sparen und die Fehlerwahrscheinlichkeit reduzieren.
Erfahren Sie mehr über Projektvorlagen

Für weitere Informationen

Altium Designer Dokumentation: PCB-Designregeln Referenz

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