Wykorzystywanie wypełnień poligonów na obszary miedzi w układzie PCB

Osoby stawiającej pierwsze kroki w projektowaniu PCB muszą się uporać z mylącą terminologią. Na przykład jaka jest różnica między płaszczyzną pozytywu, wypełnieniem obszaru, wylaniem poligonu a wylewaniem miedzi? Odpowiedź jest taka, że wszystkie terminy oznaczają to samo. Nazwy mogą być różne i pewnie gdzieś tam istnieją jakieś programy PCB, które zaprzeczają moim słowom, jednak większość z nich opisuje dokładnie tę samą rzecz: tworzenie obszaru metalu na płytce PCB, który nie jest ścieżką ani padem.

Te obszary metalu zostają zwykle przygotowane przez narzędzia do projektowania PCB poprzez zastosowanie określonej funkcji tworzenia „sprytnych” obszarów metalu, które będą dołączone do siatki. W Altium Designer nazywa się to tworzeniem „wypełnienia poligonu” (polygon pour). Chociaż możemy tworzyć obszary metalu, które nie mają dołączonej siatki, lepiej tworzyć poligony ze względu na możliwość dołączenia ich do siatki. Dzięki dołączonej siatce system Altium Designer będzie mógł uruchomić procedury sprawdzania reguł dotyczących odległości oraz innych weryfikacji wypełnień poligonów. Oto krótki opis tego, o czym mówię.

Ustanawianie preferencji dotyczących poligonu

Pierwsze, co trzeba zrobić w sesji projektowania układu PCB w Altium Designer PCB, to upewnić się, że zostały ustanowione preferencje dotyczące poligonów. Menu „Preferences” (Preferencje) znajduje się na dole rozwijanego menu „Tools” (Narzędzia). Po otwarciu tego menu po lewej stronie wybierz opcje „PCB Editor > Defaults” (Edytor PCB > Ustawienia domyślne). Tu wybierz opcję „Polygon” (Poligon). Zostanie wyświetlone menu preferencji podobne do pokazanego poniżej.

_{Domyślne ustawienia poligonu w Altium Designer}

Zwróćmy uwagę, że można ustawić wartości dla różnych warstw projektu i domyślnych struktur nazw. Można również ustawić domyślne parametry dotyczące wypełniania poligonu, jak widać na ilustracji poniżej. Altium Designer umożliwia zastosowanie wypełnienia całkowitego, wypełnienia w formie siatki oraz braku wypełnienia i pozostawienia wyłącznie konturu.

_{Różne tryby wypełnienia poligonów PCB w Altium Designer}

Tworzenie poligonów na obszary miedzi

Przejdźmy teraz do zasadniczej kwestii tworzenia poligonu. Na aktywnym pasku na górze okna sesji projektowania wybierz ikonę wypełniania poligonu. Po ustawieniu kursora na ikonie i naciśnięciu przycisku myszy zostanie wyświetlone rozwijane menu zawierające inne opcje poligonów, ale przyjrzymy się temu później. Na razie kliknij po prostu ikonę wypełniania poligonu. Kursor zmieni się w zielony krzyżyk o cienkich ramionach, co oznacza, że można tworzyć poligon, jak widać po lewej stronie na ilustracji poniżej.

_{Tworzenie poligonu w Altium Designer}

Kliknij przyciskiem myszy, aby utworzyć egzemplarz wierzchołków poligonu. Jak widać po lewej stronie na ilustracji powyżej, utworzyliśmy mały poligon w kształcie prostokąta. Kliknij prawym przyciskiem myszy, aby zatrzymać tryb tworzenia. Będzie widać wybrany poligon, co pokazano po prawej stronie na ilustracji poniżej

Ponownie kliknij prawym przyciskiem myszy, aby zamknąć tryb tworzenia poligonu. Zielony krzyżyk zniknie. Mając nadal wybrany właśnie utworzony poligon, ponownie kliknij prawym przyciskiem myszy, aby wyświetlić wyskakujące menu, w którym wybierz opcję „Properties” (Właściwości). Zostanie wyświetlony panel właściwości dla wybranego poligonu, podobny do widocznego na poniższej ilustracji.

_{Właściwości wypełnienia poligonu} 

Pierwszą rzeczą, jaką trzeba zrobić w panelu właściwości, jest zidentyfikowanie siatki, która ma zostać dołączona do tego poligonu. Pole „Net” (Siatka) ma rozwijane menu, w którym możesz znaleźć wszystkie swoje siatki. Możesz też wpisać w tym polu nazwę siatki, którą chcesz zastosować. W panelu właściwości można również zmienić inne ustawienia, jeśli mają być inne niż poprzednie ustawienia domyślne. Po wprowadzeniu jakichkolwiek zmian przewiń ekran do dołu panelu właściwości, aby zastosować zmiany.

Żeby sfinalizować dołączenie siatki do poligonu, trzeba wypełnić poligon ponownie. Mając nadal wybrany poligon, kliknij prawym przyciskiem myszy, aby ponownie wyświetlić wyskakujące menu. Wybierz opcje „Polygon Actions > Repour Selected” (Działania na poligonie > Ponownie wypełnij wybrany). Poligon będzie teraz podłączony do żądanej siatki, jak widać na ilustracji poniżej.

_{Ukończony poligon w Altium Designer} 

Ważną kwestią, o której trzeba pamiętać, jest to, że nie ma ograniczeń w tworzeniu wypełnienia poligonu. Na ilustracjach powyżej utworzyliśmy mały prostokąt na potrzeby demonstracji. Usunęliśmy to wypełnienie i utworzyliśmy inne w tym samym obszarze i z tymi samymi parametrami. Na ilustracji poniżej widać, że narysowany przez nas poligon przecinał inne ścieżki. Altium Designer stosuje prawidłowe odległości określone w regułach projektowania i dodaje metal tam, gdzie trzeba, aby utworzyć wypełnienie poligonu.

_{Wypełnienie poligonu będzie zgodne z regułami projektowania dotyczącymi odległości od innych obiektów}

Zmiana wypełnień poligonów

Altium Designer udostępnia również pewne funkcje edytowania wypełnień poligonów. Wcześniej wspomnieliśmy, że po ustawieniu kursora na ikonie wypełniania poligonu na aktywnym pasku i naciśnięciu przycisku myszy zostaną wyświetlone pewne opcje. Umożliwiają one utworzenie wycięć, a także rozdzielenie wypełnienia poligonu. Na ilustracji poniżej widać wycięcie u dołu po prawej stronie oraz podział wypełnienia utworzone w tym samym poligonie, który cały czas pokazywaliśmy.

_{Dodawanie wycięcia i podział wypełnienia poligonu w Altium Designer} 

Inną metodą modyfikowania poligonu jest zmiana jego połączeń. Zazwyczaj metalowa płaszczyzna na płytce drukowanej łączy się albo ze stykiem z łukami, tzw. padem z izolacją termiczną, albo bezpośrednio doprowadza metal do otworu, w przypadku zastosowania przelotki. Altium Designer daje możliwość zmiany połączenia poligonu, co pozwala zastosować dowolną strategię łączenia.

W celu zmiany połączenia poligonu trzeba przejść do reguł projektowania w systemie Altium Designer. Żeby je znaleźć, trzeba otworzyć menu rozwijane „Design” (Projekt) i przewinąć opcje do pozycji „Plane > Polygon Connect Style” (Płaszczyzna > Styl połączenia poligonu). Na ilustracji poniżej widać, że istnieją reguły dla łączenia do poligonu oraz łączenia przelotki do poligonu. Zapewnia to dużą elastyczność konfigurowania strategii łączenia, a jeśli te reguły okażą się niewystarczające, zawsze można utworzyć więcej reguł łączenia, jeśli trzeba.

_{Reguły łączenia poligonu w Altium Designer} 

Na ilustracji powyżej wybraliśmy regułę „PolygonConnect” (Podłączenie do poligonu), która określa sposób podłączenia styków do poligonu. Określiliśmy, że ma to być „Relief Connect” (Połączenie z izolacją termiczną) i zmieniliśmy szerokość szczeliny na 25 milsów. Dużą zmianą, jaką wprowadziliśmy na potrzeby demonstracji, była zmiana szerokości przewodnika na 2 milsy i dopuszczenie wyłącznie 2 przewodników na styk.

Jak widać na rysunku poniżej, wszystkie wprowadzone zmiany zostały zastosowane przy ponownym wypełnianiu poligonu. Ze względu na zmianę odległości mamy teraz dużą przestrzeń między stykami a metalem. Ponadto dopuszczając tylko dwa przewodniki na styk, bardzo znacznie ograniczyliśmy obszar, w którym narzędzie może je umieścić. Widać również, jak cienkie są te przewodniki. W rzeczywistości nie tworzy się tak cienkich przewodników, gdyż służyłyby one wyłącznie jako „bezpieczniki”, które łatwo mogą się przepalić.

_{Wypełnienie poligonu z przedefiniowanymi połączeniami z izolacją termiczną} 

System Altium Designer umożliwia efektywne i elastyczne tworzenie wypełnienia poligonu, które będzie odpowiadać dowolnym potrzebom danego projektu PCB. Kluczem jest umiejętność tworzenia wypełnień i dbanie o prawidłowe skonfigurowanie wszystkich ustawień, aby uzyskać pożądane rezultaty. Dzięki tym możliwościom Altium Designer jest takim oprogramowaniem do projektowania PCB, które pozwoli zrealizować prace w prawidłowy sposób. Jeśli nie jeszcze nie próbowaliście pracować z Altium Designer, powinniście przyjrzeć się, jak to oprogramowanie utworzy wypełnienie poligonów dla obszarów miedzi w projekcie płytki PCB.

Czy chcesz dowiedzieć się więcej na temat tego, jak Altium może Ci pomóc tworzyć płaszczyzny metalu przy kolejnym projekcie PCB? Porozmawiaj z ekspertem Altium.