Формирование контура платы
Для формирования контура печатной платы (далее – ПП или плата) в среде Altium Designer предусмотрены три способа:
- Ручной способ (применяется в двухмерном режиме планирования платы);
- С помощью границы (применяется в двухмерном режиме трассировки);
- На основе 3D-модели (применяется в трёхмерном режиме).
Рассмотрим все три способа.
Ручной способ формирования контура ПП
Чтобы сформировать контур платы ручным способом, в первую очередь необходимо перейти в двухмерный режим планирования, выполнив команду View –> Board Planning Mode или нажав горячую клавишу «1». После этого необходимо выполнить команду Design –> Redefine Board Shape, в результате чего редактор плат перейдёт в режим формирования контура. По сути, плата является таким же полигоном, как и все остальные полигональные элементы Altium Designer. Поэтому формирование контура платы ничем не отличается от формирования контура полигона. Первый щелчок левой клавиши мыши задаёт начальную точку. Каждый последующий щелчок, в зависимости от режима формирование угла, формирует один отрезок, два отрезка под углом или два отрезка с дугой сопряжения. Чтобы закончить формирование контура платы, необходимо нажать правую клавишу мыши. В результате контур платы будет сформирован, а Altium Designer выйдет из режима формирования контура.
Формирование контура ПП с помощью границы
Формирование контура платы с помощью границы производится в двухмерном режиме трассировки, который включается командой View –> 2D Layout Mode или горячей клавишей «2». Граница платы формируется в одном из механических слоёв с помощью отрезков или дуг, доступных в меню Place. Граница платы должна представлять собой замкнутый контур. После того как граница сформирована, необходимо выбрать все её элементы и выполнить команду Design –> Board Shape –> Define from selected objects, что приведёт к созданию контура печатной платы.
Очень часто платы разрабатываются под определенный корпус. В таких случаях форма платы определяется конструкторами механической части. Описанный способ формирования контура платы особенно удобен в тех случаях, когда граница платы передаётся разработчику электронной части в виде файлов в формате DXF или DWG. Данные из этих форматов импортируются в один из механических слоёв. После этого полученная граница с помощью описанной выше команды Design –> Board Shape –> Define from selected objects с лёгкостью преобразуется в контур платы.
Формирование контура ПП на основе 3D-модели
Форма платы может передаваться разработчику электронной части не только в виде формата DXF или DWG, но и в виде 3D-модели в формате STEP. В таком случае особенно удобен способ формирования контура ПП на основе 3D-модели.
При этом способе все действия производятся в трёхмерном режиме, который включается с помощью команды View –> 3D Layout Mode или «горячей» клавишей «3».
Чтобы сформировать контур ПП, в первую очередь необходимо вставить и расположить 3D-модель в рабочем поле редактора печатных плат с помощью команды Place –> 3D Body. После этого необходимо выполнить команду Design –> Board Shape –> Define from 3D body, в результате чего среда Altium Designer перейдёт в режим формирования контура платы, а курсор изменит свой вид.
В этом режиме (см. рис. 1) первым щелчком левой клавишей мыши необходимо выбрать вставленную модель. После этого при наведении курсора на одну из её плоскостей, выбранная плоскость будет подсвечиваться. Определившись с плоскостью, необходимо совершить на ней второй щелчок левой клавишей мыши. После этого откроется окно Board Outline Creation Successful, которое информирует о том, что построение контура платы прошло успешно, и предлагает на выбор опции, связанные с дальнейшими действиями с 3D-моделью. «Галочка» Hide and disable DRC checking for the model part позволяет включать или отключать видимость модели и её проверку на правила. Меню Modify model height позволяет определить, как позиционировать 3D-модель:
- To align face with top PCB board surface – выровнять плоскость построения по верхней стороне платы;
- To align face with bottom PCB board surface – выровнять плоскость построения по нижней стороне платы;
- Do not modify model position – не менять позицию модели.
После нажатия в окне Board Outline Creation Successful кнопки Close построение контура ПП будет завершено.
Редактирование контура платы
Для редактирования контура ПП также существует несколько способов:
- управление сегментами и вершинами;
- непосредственное изменение контура платы;
- изменение границы платы.
Управление сегментами и вершинами
Данный способ доступен в двухмерном режиме планирования платы.
Для того чтобы отредактировать контур платы, манипулируя сегментами и вершинами, необходимо выполнить команду Design –> Edit Board Shape. Редактор плат перейдёт в режим редактирования контура, по периметру платы появятся маркеры. Все дальнейшие действия полностью аналогичны действиям по редактированию контура полигона. Если требуется передвинуть сегмент (отрезок или дугу), то нужно навести на него курсор. Выбранный сегмент подсветится, а курсор примет форму двунаправленной стрелки. После этого нужно зажать левую клавишу мыши и перетянуть сегмент на новую позицию. Если нужно отредактировать сегмент, то необходимо навести курсор на центральный маркер и после того, как курсор изменит свой вид, зажать левую клавишу мыши и перетянуть маркер на новую позицию. При этом, в зависимости от текущего режима редактирования сегментов, он либо переместится, либо преобразуется в дугу, либо преобразуется в две прямые, расположенные под определённым углом. Переключение между режимами производится циклично нажатием сочетания клавиш «Shift» + «Пробел».
Таким же образом можно отредактировать вершину – навести курсор на маркер вершины и после того как курсор изменит свой вид, зажать левую клавишу мыши и перетянуть маркер на новую позицию. При этом, в зависимости от режима редактирования сегментов, вершина либо будет перемещена на новую позицию, либо будет преобразована в фаску, либо будет преобразована в дугу сопряжения. Переключение между режимами также производится циклично нажатием сочетания клавиш «Shift» + «Пробел».
Чтобы закончить редактирование контура, необходимо щёлкнуть левой клавишей мыши в любом месте окна редактора плат, кроме контура платы.
Непосредственное изменение контура платы
Данный способ редактирования контура платы также доступен в режиме планирования платы. Он полностью аналогичен редактированию контура полигона.
Чтобы приступить к редактированию, необходимо выполнить команду Design –> Modify Board Shape. Редактор плат перейдёт в режим редактирования контура, а по периметру платы снова появятся маркеры. Однако в данном случае манипулировать маркерами или сегментами не нужно. Вместо этого необходимо «перерисовать» часть контура платы. Чтобы начать формировать новую часть контура, необходимо щёлкнуть левой клавишей мыши по контуру (см. рис. 2).
Каждый последующий щелчок (так же, как и при формировании контура полигона), в зависимости от режима формирования угла, создаёт один отрезок, два отрезка под углом или два отрезка с дугой сопряжения. Чтобы завершить формирование изменяемой части, необходимо снова щёлкнуть левой клавишей мыши на контуре платы. Редактор плат автоматически выйдет из режима редактирования контура, а контур платы изменится.
Изменение границы платы
Поскольку граница платы располагается, как правило, в одном из механических слоёв, то данный способ редактирования контура платы доступен в двухмерном режиме трассировки. Суть заключается в том, что нужно сначала изменить требуемым образом границу платы, потом – выбрать все элементы границы и выполнить команду Design –> Board Shape –> Define from selected objects (см. рис. 3). При этом необходимо помнить, что граница платы должна быть замкнута.
Перемещение
Контур платы можно перенести. Для этого нужно перейти в двухмерный режим планирования платы и запустить команду Design –> Move Board Shape. В результате курсор изменит свой вид, а контур печатной платы будет «привязан» к курсору. Остаётся лишь щёлкнуть левой клавишей мыши на новой позиции, и контур платы переместится (см. рис. 4).
Команда Design –> Move Board работает аналогичным образом, с той лишь разницей, что при её использовании перемещается не только контур платы, но и всё её содержимое, включая топологию и модели электронных компонентов.
Вырезы в плате
Вырез в плате является полигональным объектом, поэтому для него доступны все соответствующие действия по формированию и редактированию полигонов.
Формирование вырезов ПП
Формирование вырезов в плате производится в двухмерном режиме трассировки платы. Чтобы приступить к формированию выреза, необходимо выполнить команду Design –> Board Shape –> Define Board Cutout. Редактор печатных плат Altium Designer перейдёт в режим формирования выреза, а курсор изменит свой вид. Дальнейшие действия стандартны для полигональных объектов. Первый щелчок левой клавиши мыши задаёт начальную точку. Каждый последующий щелчок формирует один отрезок, два отрезка под углом или два отрезка с дугой сопряжения. Чтобы закончить формирования выреза, необходимо щёлкнуть правой клавишей мыши.
Редактирование вырезов в плате
Редактирование контура выреза производится также в двухмерном режиме трассировки. Для этого существует три способа:
- манипулирование вершинами и сегментам;
- непосредственное изменение периметра;
- ручное изменение координат.
Чтобы отредактировать вырез через манипуляции вершинами или сегментами, достаточно просто выделить его левым щелчком мыши. Вырез подсветится, а по его периметру появятся маркеры. Дальнейшие действия полностью аналогичны работе с полигонами – перемещая сегменты или маркеры, мы получим новую форму выреза (см. рис. 5).
Чтобы непосредственно отредактировать периметр выреза, необходимо выделить его щелчком левой клавиши мыши, потом по нему же щёлкнуть правой клавишей мыши, и в открывшемся меню выбрать и запустить команду Polygon Actions –> Modify Polygon Border. После этого первый щелчок левой клавишей мыши необходимо совершить на периметре выреза, задав тем самым начальную точку изменяемой части периметра. Далее серией щелчков левой клавишей мыши нужно сформировать новый периметр. Последний щелчок необходимо совершить на периметре выреза в конечной точке изменяемой части, что приведёт к появлению новой формы выреза (см. рис. 6).
Для ручного изменения координат выреза необходимо открыть окно его свойств – Region, затем перейти на вкладку Outline Vertices (см. рис. 7). Здесь всё стандартно для полигональных объектов. На вкладке приведена таблица координат вершин выреза. В столбце Index отображаются последовательные номера вершин. В столбцах X и Y – координаты по осям X и Y, соответственно. Если сегмент является дугой, то в столбце Arc Angle отображается его угол. Здесь можно изменять координаты вершин, углы дуговых сегментов, добавлять новые вершины или удалять существующие.
Редактирование свойств выреза
Помимо координат вершин существует ещё ряд свойств выреза, доступных для изменения. Их можно найти в окне Region на вкладке Graphical.
С помощью «галочки» Locked можно включить или выключить блокировку выреза платы. С помощью выпадающего меню Kind вырез платы можно преобразовать в вырез полигона (Polygon Cutout) или в полигон заливки (Copper). С помощью меню Solder Mask Expansion можно включить вскрытие в слое маски. С помощью меню Past Mask Expansion можно включить формирование окна в трафарете паяльной пасты, хотя для выреза платы это и не является актуальным.
Формирование границы платы
Для работы над топологией ПП вполне достаточно её контура и связанных с ним правил. Однако при передаче данных на производство, зачастую необходимо также передавать данные о границе контура, например, в одном из gerber-файлов. И если эта граница отсутствует, то её нужно каким-либо образом сформировать. Это можно сделать двумя способами – вручную или автоматически.
Ручной способ формирования границы уже описан ранее в данной статье. Разница лишь в том, что теперь нужно сформировать не контур платы на основе её границы, а границу – на основе контура. В остальном всё то же самое – нужно обрисовать контур с помощью линейных или дуговых примитивов. Подробно останавливаться не будем. Добавим лишь, что будет не лишним включить привязку курсора к контуру печатной платы, что достигается включением «галочки» Snap To Board Outline в области Snap Options окна свойств платы Board Options (см. рис. 8).
Ручной способ формирования границы платы в механическом слое удобен в случаях простейших форм. С развитием и микроминиатюризацией современной электроники всё больше плат имеют сложные формы. В таких случаях на помощь приходит возможность автоматизированного формирования контура платы. Для этого предназначена команда Design –> Board Shape –> Create Primitives From Board Shape. После её выполнения откроется окно настроек Line/Arc Primitives From Board Shape (см. рис. 9).
В левой части данного окна приведено схематическое изображение применяемых настроек, в правой – настройки. В окне ввода Width задаётся ширина примитивов, из которых будет сформирована граница платы. Ниже находится выпадающий список Layer, в котором выбирается слой для расположения границы. Границу платы крайне желательно располагать в отдельном, выделенном для этого, слое. Как правило, это один из механических слоёв. После нажатия кнопки OK это окно закроется, а в выбранном слое будет сформирована граница платы из примитивов заданной толщины (см. рис. 9 – правая часть).
Если на плате присутствуют вырезы, то включение «галочки» Include Cutouts позволяет формировать границу не только по внешнему контуру платы, но и по периметру выреза (см. рис. 10).
Если плата содержит два и более региона с различными наборами слоёв (например, гибко-жёсткая плата), то «галочка» Include layer stack regions позволяет включить формирование границы в том числе и по линиями разделения регионов (см. рис. 11).
Если необходимо сформировать не контур платы, а путь, по которому должна пройти фреза, чтобы получить заданный контур, то нужно включить «галочку» Route Tool Outline (см. рис. 12).
Если на плате в том слое, где нужно сформировать границу, присутствуют лишние примитивы, то, вместо того чтобы удалять их вручную, можно включить «галочку» Delete Existing Non-Net Lines/Arcs On Layer. Это позволит автоматически удалить ненужные элементы перед формированием границы платы.
Заключение
Электронная промышленность и технологии проектирования ПП (САПР) стремительно развиваются. Порой разработчик не успевает разобраться во всех нововведениях, которые предлагает ему разработчик инструментов проектирования. В данной статье были кратко представлены все основные инструменты по работе с контуром печатной платы.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!