Come utilizzare i fori di via ciechi e interrati in Altium Designer

Un vecchio proverbio dice che non è possibile mettere 10 chili di paglia in un sacco da 5 chili. Questo è particolarmente vero quando si parla dell'instradamento delle piste su un progetto PCB. Purtroppo questa richiesta sembra essere la norma; oggi tutti vogliono aumentare la densità dei progetti oppure ridurre il fattore di forma, o entrambe le cose! Un modo per semplificarsi la vita nella fase di instradamento, è quello di utilizzare fori di via ciechi e interrati. Tramite questi fori di via è possibile creare delle nuove opzioni di instradamento e guadagnare spazio che verrebbe altrimenti occupato da un foro passante su uno strato non collegato. 

Sebbene questa tecnologia di progettazione sia in uso da molto tempo, molti progettisti PCB non sono ancora abituati a lavorare con i fori di via ciechi e interrati. Chi inizia a utilizzare questa tecnica, di solito non torna indietro. Tuttavia i fori di via ciechi e interrati hanno un maggior costo di produzione, per cui se si intende utilizzarli per la progettazione, è necessario pianificare il loro uso. Se non conosci bene come utilizzare i fori di via ciechi e interrati, di seguito troverai una breve descrizione del loro utilizzo in Altium Designer.

Lavorare con i fori di via in Altium Designer

Se lavori pensando alle fasi di fabbricazione, assemblaggio e produzione, assicurati che il layout sia preciso e sicuro. Assicurati di aver scelto materiale e placcatura, aver pianificato la saldatura, aver fatto una stima dei componenti e dei prototipi e aver considerato eventuali altri requisiti della scheda. I fori di via ciechi e interrati in Altium Designer sono normali fori di via configurati in modo da attraversare solo alcuni strati specifici invece di attraversare tutti gli strati. Pertanto, per comprendere come configurare e utilizzare i fori di via ciechi e interrati, è necessario aver compreso bene come funzionano i fori di via normali.  

In Altium Designer, padstack e fori di via sono oggetti di design creati definendone gli attributi. Per completare la loro creazione, è necessario specificare la dimensione, la dimensione del foro, le tolleranze e altri attributi. Possono essere creati a partire da modelli oppure è possibile definirli al volo. Di seguito è riportata un'immagine della configurazione predefinita di un foro di via nel menu Preferenze PCB.

^{Configurazioni predefinite del foro di via in Altium Designer}

In alto è riportato il modello utilizzato per la configurazione predefinita dei fori di via, le informazioni sul foro e le informazioni sulla dimensione del foro di via. Viene inoltre mostrato in che modo Altium Designer fornisce un controllo sui dettagli del foro di via tramite una configurazione che segue i seguenti criteri:

1. Semplice: un'unica dimensione per tutti gli strati.

2. Alto-Medio-Basso: è possibile specificare dimensioni specifiche per la parte superiore, quella centrale o quella inferiore.

3. Stack completo: è possibile impostare le dimensioni su tutti gli strati singolarmente.

Se si inserisce un foro di via senza che sia collegato a una rete, Altium Designer utilizzerà il foro di via predefinito come mostrato in alto. È possibile inoltre specificare i fori di via da utilizzare con reti specifiche, classi di reti o altri criteri. Per farlo è necessario configurare delle regole di routing dal menu a discesa "Design > Rules" come mostrato in basso.

^{Configurazione delle priorità delle regole del foro di via in Altium Designer}

Nell'immagine in alto, la categoria di regole "Routing Via Style" contiene due diverse regole. Come puoi vedere, a queste regole sono già assegnati degli attributi del foro di via; puoi modificare la priorità di tali regole come mostrato in alto. Puoi creare tutte le regole di cui hai bisogno e stabilire le priorità necessarie.

È possibile impostare le dimensioni del foro di via nella regola in due modi diversi. Il primo metodo, mostrato nella parte superiore dell'immagine in basso, consiste nel selezionare all'interno della sezione "Constraints" le opzioni "Min/Max/Preferred". In questo modo, durante l'impostazione della regola, è possibile definire la dimensione del foro di via al volo.

^{Specificare la dimensione di un foro di via tramite il valore della dimensione o tramite un modello}

Il secondo metodo è mostrato nella metà inferiore dell'immagine in alto, nella quale sono stati selezionati i fori di via secondo il "Modello preferito". È possibile scegliere l'uno o l'altro di questi due metodi di selezione a seconda delle proprie esigenze. 

A seconda delle necessità, è possibile assegnare regole di progettazione in base a criteri diversi. Per l'instradamento dei fori di via, è spesso opportuno configurare delle regole da allegare a una classe di Net. In questo modo è possibile specificare dei fori di via specifici per una classe di Net; questo permette di controllare a quali Net vengono assegnati i diversi fori di via.

L'immagine in basso mostra ancora le regole di progettazione e la configurazione tramite le regole di routing. Come si può vedere, nella categoria "Where The Object Matches" è stata selezionata l'opzione "Net Class". In questo progetto sono state definite alcune  classi di Net, per cui le classi disponibili sono visualizzate nel menu a discesa.

^{Assegnazione di una regola del foro di via a una classe di Net in Altium Designer}

Durante l'instradamento, le regole di routing definite per la classe di Net determineranno il foro di via da utilizzare. Durante l'instradamento, è inoltre possibile modificare il foro di via al volo. Dopo aver creato un'istanza di un foro di via sulla scheda, è possibile accedere alle sue proprietà facendo clic con il tasto destro del mouse sul foro di via e selezionando "Properties". Nel pannello delle proprietà del foro di via è possibile modificare le dimensioni, la forma, la dimensione del foro e altri parametri, come mostrato nell'immagine in basso.

^{Il pannello delle proprietà del foro di via}

Configurazione di Altium Designer per i fori di via ciechi e interrati

Adesso che tutto è pronto per il lavoro con i normali fori di via in Altium Designer, esaminiamo in dettaglio cosa serve per lavorare con un foro di via cieco e interrato. Un foro di via cieco e interrato sarà simile a un foro di via normale, tranne per il fatto che sarà vincolato a uno specifico gruppo di strati. Poiché un foro di via cieco inizia su uno strato superficiale e poi penetra solo parzialmente attraverso la sequenza di strati della scheda (come mostrato dalla prima freccia nell'immagine in basso), esso deve essere avviato e arrestarsi su quegli specifici strati.

^{Sezione trasversale di fori di via in un circuito stampato}

Allo stesso modo, un foro di via interrato inizia e si arresta su uno strato specifico, ma non si estende fino a comprendere uno dei due strati di superficie, come mostrato dalla seconda freccia nell'immagine in alto. Per capire la differenza, confrontare questi due fori di via con un normale foro di via, indicato dalla terza freccia.

Per controllare l'avvio e l'arresto dei fori di via ciechi e interrati su questi strati, in Altium Designer è possibile utilizzare la finestra di gestione dei Drill Pair. I Drill Pair aggiunti a questa finestra, indicano ad Altium Designer che nel progetto vengono utilizzati fori di via ciechi e interrati, e specificano quali sono i layer di partenza e di arresto del foro. La finestra "Drill-Pair Manager" nell'immagine in basso è accessibile attraverso la schermata "Layer Stack manager" nel menu a discesa "Design"; in alternativa, è possibile accedervi direttamente attraverso il pannello delle proprietà relativo a un foro di via selezionato.

^{Gestione dei Drill Pair di Altium Designer}

Come si può vedere in alto, la finestra Drill Pair Manager è configurata per diversi fori di via ciechi e interrati. Nell'esempio, è presente un foro di via cieco che va dal layer superiore fino al primo layer interno (MidLayer1), e un altro foro di via cieco configurato sul lato inferiore. Vi sono poi due fori di via interrati, uno che va dal layer "MidLayer1" al layer "MidLayer6" e l'altro che va dal layer "MidLayer3" al layer "MidLayer4". Dopo aver impostato questi Drill Pair, chiudere la finestra di dialogo "Drill-Pair Manager"; Altium Designer verrà aggiornato con le nuove configurazioni dei Drill Pair.

Utilizzo dei fori di via ciechi e interrati in Altium Designer

Siamo ora pronti per iniziare a utilizzare i fori di via ciechi e interrati; è a questo punto, che il lavoro di configurazione delle Net Class sarà utile. Ti capiterà spesso di avere delle Net specifiche che vuoi classificare per l'uso di fori di via ciechi e interrati, per via della loro densità di instradamento e del loro scopo. Puoi impostare facilmente la classificazione delle Net Class per l'instradamento su specifici layer destinati a un foro di via cieco o interrato, e successivamente impostare le priorità delle regole.

Durante l'instradamento, dovrai creare i fori di via normalmente, utilizzando il tasto "*" per avviare un foro di via; quindi, tramite click ripetuti, potrai attraversare singolarmente ogni layer. Per scendere o salire di un layer, potrai inoltre utilizzare la combinazione Ctrl + Shift + rotellina del mouse.

Il layer dal quale parte il foro di via, determinerà se il foro di via creato sarà cieco o interrato. Se i layer attraversati dal foro di via cieco o interrato non sono quelli desiderati, è possibile utilizzare il pannello delle proprietà per cambiare la coppia di foratura del foro di via. In Altium Designer, i fori di via ciechi e interrati sono contrassegnati da due mezzi cerchi di colore diverso, in modo da poter distinguere facilmente quali sono i layer di partenza e arresto del foro di via.

^{Il colore di un foro di via cieco o interrato, identifica il layer di inizio e quello di arresto.}

Nell'immagine in alto, a sinistra, viene visualizzato un foro di via passante, contrassegnato da un solo colore. Il foro di via al centro è un foro di via interrato e inizia su un layer di colore giallo (MidLayer1) e si ferma su un layer di colore viola (MidLayer6). Il foro di via sulla destra è un foro di via cieco e inizia su un layer di colore blu (TopLayer) e si ferma sul layer di colore giallo (MidLayer1).

Dopo aver posizionato il foro di via cieco o interrato, puoi modificarlo o spostarlo, allo stesso modo di qualsiasi altro foro di via. È sufficiente afferrarlo con il puntatore del mouse e spostarlo, come mostrato nell'immagine in basso.

^{Spostamento dei fori di via con il mouse in Altium Designer}

I fori di via ciechi e interrati rappresentano uno strumento estremamente utile da utilizzare per l'instradamento nei progetti PCB; questa tecnica ti offre nuove possibilità di instradamento e ti permetterà di ottenere una maggiore densità di instradamento. Con la  potenza e le funzionalità di Altium Designer, potrai lavorare con i fori di via ciechi e interrati in modo molto semplice.

Altium Designer è un  software per la progettazione PCB dotato di un set completo e ricco di funzionalità integrate per il routing interattivo e con tutte le funzionalità per i fori di via ciechi e interrati che abbiamo descritto in questa pagina. Se vuoi saperne di più su come Altium può aiutarti con l'instradamento del tuo prossimo progetto PCB, contatta un esperto Altium.