Bắt đầu với Altium Designer | Thay đổi các Quy tắc!

Môi trường Altium Designer được điều khiển bởi các quy tắc, được tạo ra bằng một công cụ mạnh mẽ gọi là “PCB Rules and Constraints Editor”.

Bằng cách tạo ra các quy tắc trước khi bắt đầu đặt linh kiện và định tuyến, Altium có thể cảnh báo bạn hoặc ngăn bạn mắc lỗi, tùy thuộc vào cách thiết lập sở thích của bạn. Nếu các quy tắc được thay đổi giữa chừng, Design Rule Checker tinh vi của Altium có thể làm nổi bật các vi phạm dựa trên các quy tắc đã được sửa đổi, và báo cáo chúng trong một định dạng được tổ chức để xem xét và chỉnh sửa.

PCB Rules and Constraints Editor

Nếu bạn tạo một Dự án Mới sử dụng mẫu “<Default>, sau đó Thêm PCB Mới vào dự án, một PCB trống sẽ được tạo ra với một số cài đặt mặc định đã được gán. Chúng tôi sẽ xem xét một số cài đặt đó và đề xuất một vài thay đổi cho chúng.

Từ Menu Chính, chọn Design > Rules, hoặc từ bàn phím gõ “DR”

Bạn sẽ thấy một cửa sổ mới xuất hiện với một cột ở bên trái được sắp xếp theo các danh mục.
Các danh mục có một tam giác trắng bên cạnh có nghĩa là bên trong chúng có thêm thông tin.
Trong ví dụ dưới đây, tôi đã nhấp vào tam giác trắng cạnh danh mục đầu tiên có tên là “Điện”. Sau đó, nó mở rộng để hiển thị các danh mục phụ, và tôi đã chọn “Khoảng cách” để hiển thị Quy tắc Khoảng cách.

Trong các quy tắc Khoảng cách được hiển thị ở trên, đơn vị được thiết lập là mils và khoảng cách mặc định được thiết lập ở 10mils (trừ cho Lỗ). Những người lâu năm như tôi vẫn “nghĩ bằng mils”, và một số nhà sản xuất bảng mạch trần sử dụng mils trong tài liệu DFM của họ, nhưng hầu hết mọi người hiện đang sử dụng hệ thống Mét (trong trường hợp bạn chỉ sử dụng hệ mét, một mil tương đương một phần nghìn của inch).

Bạn có thể sử dụng bất kỳ hệ thống nào trong trình biên tập, và bạn có thể chuyển đổi qua lại giữa mils và mm một cách dễ dàng bằng cách sử dụng “Ctrl-Q” (giữ phím Control và nhấn Q). Việc nhập giá trị trong các đơn vị được cung cấp dễ dàng hơn nhiều so với việc sử dụng công cụ chuyển đổi đơn vị.

Trong một số danh mục này, có một chế độ “Nâng cao” sẽ mở ra nhiều khả năng hơn. Trong hình ảnh ở trên, nó nằm cạnh nút “Đơn giản”.

Hãy chú ý rằng quy tắc Khoảng cách này áp dụng cho Tất cả các mạch. Nếu bạn muốn tạo một quy tắc khác với khoảng cách khác nhau cho các mạch cụ thể, hãy nhấp chuột phải vào “Khoảng Cách” trong cột bên trái và chọn “Quy Tắc Mới”. Trong quy tắc mới, thay đổi phạm vi cho các mạch cụ thể của bạn, như một Lớp Mạch Điện Áp Cao, chẳng hạn, và sau đó trong quy tắc đó bạn có thể tăng khoảng cách cho các mạch Điện Áp Cao của mình. Di chuyển các quy tắc cụ thể nhất lên cao trong danh sách ưu tiên, và đảm bảo rằng quy tắc “Tất cả-với-Tất cả” là quy tắc cuối cùng trong danh sách.

Giờ đây, sau khi chúng ta đã sơ lược xem qua cấu trúc của Trình Biên Tập Quy Tắc PCB, phần còn lại của bài viết này sẽ thảo luận về các cài đặt cá nhân trong một số danh mục quy tắc của trình biên tập.

Ví dụ, trong hình ảnh của cài đặt “Khoảng cách” ở trên, tất cả các khoảng cách đều được thiết lập là 10mils, ngoại trừ lỗ. Hầu hết các thiết kế mạch in hiện đại đang sử dụng khoảng cách nhỏ hơn thế. Trong nhiều năm, tôi đã vẽ các đường dẫn rộng 8 mil với khoảng cách 7 mil, và tôi vẫn sử dụng điều đó ngày nay nếu tôi có chỗ trên bảng mạch, nhưng các chiều rộng và khoảng cách nhỏ hơn thì phổ biến hơn. Nếu bạn có thể tìm hiểu xem nhà sản xuất bảng mạch trần của bạn bắt đầu tính thêm chi phí cho các tính năng nhỏ hơn từ khi nào, bạn có thể tiết kiệm tiền bằng cách giữ các giới hạn của họ.
Đối với Cài đặt Khoảng Cách cho Lỗ, mặc định được thiết lập là không. Ví dụ trong tài liệu của Altium (dưới đoạn có tiêu đề “Kiểm Tra Khoảng Cách Lỗ-Đến-Đối Tượng”) được thiết lập là 0.381 mm, tương đương 15 mils. 15 là một giới hạn tối thiểu tốt, nhưng tôi sử dụng ít nhất 20.https://www.altium.com/documentation/altium-designer/pcb-dlg-clearancerule-frameclearance-ad

Chỉnh Sửa Cài Đặt Quy Tắc Mặc Định

Dưới đây là một số cài đặt mặc định bạn có thể muốn xem xét:

Điện > Mạch Chưa Điều Hướng
Cài đặt này mặc định là tắt, bởi vì các phiên bản mới nhất của Altium coi một mạch là đã được điều hướng hoàn toàn nếu các tính năng đồng chạm vào nhau (ví dụ, dừng một tuyến đường ở mép của một pad thay vì điều hướng hoàn toàn đến trung tâm của chân). Mặc dù tôi không thể tranh cãi rằng “đã điều hướng là đã điều hướng”, tôi cảm thấy thoải mái hơn khi hệ thống kiểm tra cho các đầu mở.
Xem xét đánh dấu vào ô “Kiểm tra kết nối không hoàn chỉnh”

Điều Hướng > Độ Rộng
Chỉnh sửa độ rộng điều hướng mặc định để phù hợp với cài đặt Khoảng cách (5/5 6/6 8/7, v.v.)

Điều Hướng > Kiểu Via Điều Hướng

Via mặc định là một lỗ 28mil trong một pad 50mil. Cài đặt này lớn hơn nhiều so với nhu cầu cho tất cả trừ những thiết kế dễ dàng nhất. Kích thước tiêu chuẩn cũ cho Điểm Kiểm Tra Trong Mạch là đường kính pad 40 mil, và điều đó nên đủ cho mọi thứ trừ mạch Điện Cao Công Suất. Các Bộ Kiểm Tra đáng tin cậy với pad 32-36 mil, và một số quảng cáo pad 25 mil là giới hạn dưới cho ICT ngày nay.

Đối với kích thước lỗ, bạn không nên chọn đường kính dưới 8 mil mà không kiểm tra với nhà sản xuất của mình. Hãy cố gắng sử dụng 10 mil hoặc nhiều hơn nếu có thể

(Bạn luôn có thể tạo các loại via khoan bằng laser nhỏ hơn, via mù và via chôn, v.v. Những khuyến nghị này dành cho việc định tuyến điểm-đến-điểm tiêu chuẩn mặc định)

Mask>Solder Mask Expansion
Cài đặt này loại bỏ lớp mặt nạ hàn khỏi đồng tiếp xúc và được thiết lập cho 4 mils. Điều này có lẽ nên được thay đổi thành không quá 3, chúng tôi sử dụng 2. Nếu bạn tạo một quy tắc riêng biệt cho vias, nó có thể ít hơn. Altium hỗ trợ việc che mặt nạ vias và sự xâm nhập mặt nạ, với một hộp kiểm để thêm sự mở rộng từ mép lỗ thay vì mép pad (nếu bạn không sử dụng vias cho điểm kiểm tra ICT).

Plane > Polygon Connect Style
Hãy chắc chắn bạn xem xét cài đặt “Nâng cao” cho cái này. Bạn có lẽ muốn vias của mình được kết nối trực tiếp với các mặt phẳng và đa giác thay vì sử dụng Thermal Relief.

Đôi khi, các lỗ thông hồng được đặt thành hàng, vì vậy tốt hơn hết là nên sử dụng các nan hoa 45 độ (để chúng không chồng chéo lên nhau), nhưng bạn không muốn các nan hoa mọc ra từ các góc của các pad gắn bề mặt, vì vậy hãy thiết lập chúng ở 90 độ.

Để hạn chế tự nhiên nóng trong mạch điện công suất, chiều rộng của nan hoa nên rộng hơn chiều dài. Trong các ứng dụng dòng điện cao, tốt hơn hết là sử dụng hai nan hoa rộng thay vì bốn nan hoa mỏng.

Điểm kiểm tra > Kiểu Điểm Kiểm Tra Lắp Ráp

Hãy kiểm tra với đối tác lắp ráp của bạn, nhưng kích thước điểm kiểm tra mặc định có lẽ không cần phải là 40 mils nữa; một số nhà sản xuất đang đặt mức tối thiểu là 25. Một đường kính 32 mils là hợp lý nếu Lỗ Công Cụ được cung cấp trong thiết kế của bạn, nếu không thì một đường kính 35 sẽ an toàn hơn. Việc giảm đường kính này (và kích thước via tương ứng) có thể tạo ra một sự cải thiện đáng kể trong khả năng định tuyến của thiết kế của bạn, và đôi khi thậm chí là số lượng lớp.

Testpoint > Cách Sử Dụng Testpoint Trong Lắp Ráp
Bạn sẽ muốn có nhiều điểm kiểm tra GND test points có sẵn cho người kiểm tra, và một số điểm cho mạch điện nguồn, đôi khi là hai điểm ở mỗi bên của mạch Kelvin 4 dây có trở kháng thấp. Vì những lý do này, bạn nên đánh dấu vào ô “Cho Phép Thêm Nhiều Testpoints (Được Gán Một Cách Thủ Công)”.

Sản Xuất > Kích Thước Lỗ
Hiện tại, bạn sẽ không bao giờ muốn khoan cơ khí một lỗ có đường kính nhỏ hơn 8 mil, vì vậy hãy thay đổi cài đặt Tối thiểu ở đây thành một giá trị hợp lý hơn.

Ở phía bên kia của quang phổ, mặc định được thiết lập cho kích thước lỗ khoan tối đa là 100 mil.
Tôi sẽ xem xét việc nhân đôi đường kính này, hoặc ít nhất là tăng nó đủ để bao gồm bất kỳ Lỗ Công Cụ không mạ 0.125”.

Sản xuất > Khoảng cách từ Lụa đến Mặt nạ Hàn
Cài đặt mặc định là kiểm tra khoảng cách từ mực in lụa đến đồng tiếp xúc, nhưng đôi khi chúng tôi được yêu cầu loại bỏ mặt nạ hàn khỏi các khu vực cụ thể trên bảng mạch, và trong trường hợp như vậy, tôi muốn được cảnh báo nếu có in lụa ở những khu vực đó. Tôi cũng không muốn mực in lụa tràn ra ngoài mép của vật liệu mặt nạ, vì vậy tôi thay đổi quy tắc này thành “Kiểm tra Khoảng cách đến Lỗ Hở Mặt nạ Hàn”.
Đối với việc kiểm tra này, khoảng cách có thể được thiết lập là không.

Sản xuất > Mặt nạ Hàn Mảnh nhỏ nhất
Bức ảnh hiển thị cho quy tắc này không làm cho việc hiểu được mặt nạ hàn mảnh là gì trở nên dễ dàng, nhưng hãy nhìn vào bức ảnh trước đó ở trên, với các pad hình chữ nhật. Nếu những pad này nằm gần nhau, vật liệu mặt nạ màu xanh giữa chúng sẽ trở thành một dải rất mỏng. Nếu dải này quá mỏng, nó có thể bị gãy ra và gây ra vấn đề trong quá trình hàn. Tôi sẽ thiết lập “chiều rộng mảnh” này là 4-5 mils. Một cài đặt lớn hơn có thể tạo ra nhiều cảnh báo sai.

Tóm tắt

Bài viết này giới thiệu về "PCB Rules and Constraints Editor" trong Altium, cho phép các nhà thiết kế tạo và chỉnh sửa các quy tắc tùy chỉnh để phù hợp với nhu cầu của bố cục mạch in của họ. Việc tạo quy tắc thiết kế cho một dự án có thể mất nhiều thời gian, vì vậy khi bạn trở nên quen thuộc hơn với Altium Designer, bạn sẽ muốn tạo một hoặc nhiều mẫu để lưu trữ các cài đặt mặc định của mình.
Bắt đầu thiết kế bảng mạch mới từ một mẫu có thể tiết kiệm thời gian và giảm khả năng xảy ra lỗi.
Tìm hiểu thêm về Mẫu Dự án

Để biết thêm thông tin

Tài liệu Altium Designer: Tham khảo Quy tắc Thiết kế PCB

Bạn có muốn tìm hiểu thêm về cách Altium có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của mình không? Nói chuyện với chuyên gia tại Altium hoặc tiếp tục đọc và tìm hiểu thêm về việc sử dụng quy tắc để phát huy tối đa tiềm năng của chúng.