Erstellen eines PCB-Footprints

Der Bereich, den das Bauteil auf der gefertigten Leiterplatte einnimmt, wird durch den Bauteil-Footprint definiert. Ein typischer Footprint umfasst Pads und einen Bauteil-Overlay und kann außerdem weitere erforderliche mechanische Details enthalten. Im unten gezeigten Beispiel-Footprint ist der größte Teil der Bauteilkontur auf einer Mechanical Layer (die grünen Linien) und nicht auf dem (gelben) Overlay definiert, da dieses Bauteil so montiert wird, dass es über einen Ausschnitt in der Leiterplatte hinausragt.

 
Der Footprint definiert den Platzbedarf des Bauteils und stellt die Verbindungspunkte von den Pins/Pads des Bauteils zum Routing auf der Leiterplatte bereit.

Das auf diesem Footprint montierte Bauteil kann mit 3D Body-Objekten modelliert werden. Das 3D-Body-Objekt dient als Container, in den ein Modell in einem generischen MCAD-Format importiert werden kann, wie im folgenden Bild gezeigt.

Ein geeignetes MCAD-Modell kann in ein 3D-Body-Objekt importiert werden.

Selbst bei einer umfangreichen Auswahl an Ressourcen mit vorgefertigten PCB-Bauteilen (wie dem Manufacturer Part Search panel) ist es wahrscheinlich, dass Sie im Laufe Ihrer beruflichen Praxis irgendwann ein benutzerdefiniertes PCB-Bauteil erstellen müssen. PCB-Bauteil-Footprints werden im PCB-Footprint-Editor mit demselben Satz primitiver Objekte erstellt, der auch im PCB-Editor verfügbar ist. Zusätzlich zu Footprints können auch Firmenlogos, Fertigungsdefinitionen und andere während des Leiterplattendesigns erforderliche Objekte als PCB-Bauteile gespeichert werden.

Erstellen eines neuen PCB-Footprints

Footprints können direkt in Ihrem verbundenen Workspace erstellt werden. Gehen Sie dazu wie folgt vor:

1. Wählen Sie File » New » Library in den Hauptmenüs aus und anschließend im sich öffnenden New Library Dialogfeld Create Library Content » Footprint im Bereich Workspace des Dialogfelds.

   
   Erstellen Sie einen neuen Workspace-Footprint mit dem Dialog New Library

2. Im sich öffnenden Create New Item Dialogfeld geben Sie die erforderlichen Informationen ein, stellen sicher, dass die Option Open for editing after creation aktiviert ist, und klicken Sie auf OK. Der Workspace-Footprint wird erstellt und der temporäre PCB-Footprint-Editor wird geöffnet, wobei ein .PcbLib Dokument als aktives Dokument angezeigt wird. Dieses Dokument wird entsprechend der Item-Revision im folgenden Format benannt: <Item><Revision>.PcbLib (z. B. PCC-001-0001-1.PcbLib). Verwenden Sie das Dokument, um den Footprint wie unten beschrieben zu definieren.

   
   Beispiel für die Bearbeitung der ersten Revision eines Workspace-Footprints – der temporäre PCB-Footprint-Editor stellt das Dokument bereit, mit dem Sie Ihren Footprint definieren.

3. Wenn der Footprint wie gewünscht definiert ist, speichern Sie ihn mit dem Steuerelement Save to Server rechts neben dem Eintrag des Footprints im Bereich Projects im Workspace. Das Dialogfeld Edit Revision wird angezeigt, in dem Sie Name und Beschreibung ändern sowie bei Bedarf Release Notes hinzufügen können. Dokument und Editor werden nach dem Speichern geschlossen.

Ein gespeicherter Workspace-Footprint kann bei der Definition eines Bauteils mit dem Component Editor im Single Component Editing mode oder im Batch Component Editing mode verwendet werden.

Workspace-Footprints können über das Components panel durchsucht werden. Aktivieren Sie die Sichtbarkeit von Modellen, indem Sie oben im Panel auf die Schaltfläche  klicken und Models auswählen. Wählen Sie anschließend die Kategorie Footprints aus.

Um einen Workspace-Footprint zu bearbeiten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf seinen Eintrag im Components panel und wählen Sie den Befehl Edit. Erneut wird der temporäre Editor geöffnet, wobei der Footprint zur Bearbeitung geöffnet wird. Nehmen Sie die erforderlichen Änderungen vor und speichern Sie dann das Dokument in der nächsten Revision des Workspace-Footprints.

Definieren eines PCB-Footprints

Footprints werden immer auf der Oberseite erstellt, unabhängig davon, auf welcher endgültigen Seite der Leiterplatte sie platziert werden, und zwar mit demselben Werkzeugsatz und denselben Designobjekten, die auch im PCB-Editor verfügbar sind. Ebenenspezifische Attribute wie SMD-Pads und Lötstoppmasken-Definitionen werden automatisch auf die entsprechenden Bottom-Side-Layer übertragen, wenn Sie den Footprint während der Bauteilplatzierung auf die andere Seite der Leiterplatte spiegeln.

Designobjekte können auf jeder Ebene platziert werden; die Kontur wird jedoch normalerweise auf der Ebene Top Overlay (Silkscreen) erstellt, und die Pads auf der Multi-Layer-Ebene (für Through-Hole-Bauteilpins) oder der Top Signal Layer (für SMD-Bauteilpins). Wenn Sie den Footprint auf einer PCB platzieren, werden alle Objekte, aus denen der Footprint besteht, ihren definierten Ebenen zugewiesen.

2D- und 3D-Ansichten eines Footprints für eine Joystick-Komponente. Das 3D-Bild zeigt das importierte STEP-Modell für das Bauteil. Beachten Sie, dass die Pads und der Bauteil-Overlay unterhalb des STEP-Modells zu sehen sind.

Die typische Reihenfolge zum manuellen Erstellen eines Bauteil-Footprints ist:

1. Bereiten Sie den Designbereich vor: Definieren Sie Snap-Optionen, konfigurieren Sie Raster und Hilfslinien – weitere Informationen.

2. Footprints sollten um den Referenzpunkt des Designbereichs in der Mitte des PCB-Footprint-Editors herum erstellt werden. Dieser Referenzpunkt ist tatsächlich der relative Ursprung für den Designbereich und der Punkt, an dem der Bauteil-Footprint bei Platzierungs- und Verschiebevorgängen vom Cursor aufgenommen wird (abhängig von der aktuellen Object Snap Options auf der Seite PCB Editor – General des Dialogfelds Preferences). Verwenden Sie die Tastenkombination J, R, um direkt zum Referenzpunkt zu springen. Wenn Sie vergessen haben, vor dem Beginn der Erstellung Ihres Footprints zum Referenzpunkt zu wechseln, können Sie das Referenz-Pad mit den Befehlen des Untermenüs Edit » Set Reference zu Ihrem Footprint bringen:

   • Pin 1 - legt den Bauteilreferenzpunkt auf Pin 1 des Bauteil-Footprints fest.

   • Center - legt den Bauteilreferenzpunkt auf die Mitte des Bauteil-Footprints fest.

   • Location - legt den Bauteilreferenzpunkt auf eine benutzerdefinierte Position fest.

   Der gewählte Punkt wird auf 0,0 gesetzt – er wird zum neuen relativen Ursprung und alle Primitive erhalten relativ zu diesem Punkt aktualisierte Positionen.

3. Platzieren Sie die Pads (Place » Pad) entsprechend den Anforderungen des Bauteils. Nachdem Sie den Befehl zum Platzieren eines Pads ausgeführt haben, aber bevor Sie das erste Pad platzieren, drücken Sie die Taste Tab, um das Properties panel zu öffnen und alle Pad-Eigenschaften zu definieren, einschließlich des Pad-Designator, Size and Shape, Layer und Hole Size (für ein Through-Hole-Pad). Der Designator wird bei den nachfolgenden Pad-Platzierungen automatisch inkrementiert. Für ein SMD-Pad setzen Sie Layer auf Top Layer. Für ein Through-Hole-Pad setzen Sie Layer auf Multi-Layer.

   Einige Footprints erfordern Pads mit unregelmäßiger Form. Dies kann mit Pad-Objekten der Form Custom Shape erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Customizing a Pad Stack.
   • Einer der wichtigsten Schritte beim Erstellen eines neuen Bauteil-Footprints ist das Platzieren der Pads, mit denen das Bauteil auf die PCB gelötet wird. Diese müssen exakt an den richtigen Positionen platziert werden, damit sie den Pins des physischen Bauteils entsprechen.
   • Auch bei der Benennung der Pads ist Sorgfalt geboten, da Altium Designer diese Eigenschaft für die Zuordnung zu den Pinnummern des Schaltplansymbols verwendet.

4. Um eine präzise Platzierung der Pads sicherzustellen, sollten Sie ein speziell dafür vorgesehenes Raster einrichten. Verwenden Sie die Tastenkombination Ctrl+G, um das Dialogfeld Cartesian Grid Editor dialog zu öffnen, und die Taste Q, um das Raster zwischen Imperial und Metric umzuschalten.

5. Um ein Pad beim Bewegen mit der Maus exakt zu platzieren, verwenden Sie die Pfeiltasten der Tastatur, um den Cursor in den aktuellen Rasterinkrementen zu bewegen. Wenn Sie zusätzlich Shift gedrückt halten, erfolgt die Bewegung in Schritten des 10-Fachen des Rasters. Die aktuelle X-, Y-Position wird in der Statusleiste sowie in der Heads-Up-Anzeige angezeigt. Die Heads-Up-Anzeige enthält sowohl die Position als auch das Delta von der letzten Klickposition zur aktuellen Cursorposition. Verwenden Sie die Tastenkombination Shift+H, um die Heads-Up-Anzeige ein- und auszuschalten. Alternativ können Sie auf ein platziertes Pad doppelklicken, um es zu bearbeiten, und die erforderlichen X- und Y-Positionen im Properties panel eingeben.

6. Um einen Abstand zwischen zwei Punkten im Designbereich zu prüfen, verwenden Sie Reports » Measure Distance (Tastenkombination Ctrl+M). Folgen Sie den Anweisungen in der Statusleiste.

7. Pad-spezifische Attribute wie Lötstoppmaske und Pastenmaske werden automatisch auf Grundlage der Pad-Abmessungen und der anwendbaren Masken-Designregeln berechnet. Obwohl die Maskeneinstellungen für jedes Pad manuell definiert werden können, erschwert dies spätere Änderungen dieser Einstellungen während des Leiterplattendesignprozesses. Typischerweise wird dies nur dann gemacht, wenn es nicht möglich ist, die Pads über Designregeln gezielt anzusprechen. Beachten Sie, dass Regeln im PCB-Editor während des Board-Designs definiert werden.

8. Verwenden Sie Tracks, Arcs und andere primitive Objekte, um die Bauteilkontur zu definieren, die im PCB-Siebdruck auf der Ebene Top Overlay erscheint. Wenn das Bauteil während der Platzierung auf die Unterseite der Leiterplatte gespiegelt wird, wird der Overlay automatisch auf die Ebene Bottom Overlay übertragen.

9. Platzieren Sie Tracks und andere primitive Objekte auf einer Mechanical Layer, um zusätzliche mechanische Details wie einen Placement Courtyard zu definieren. Mechanical Layers sind Allzweckebenen. Sie sollten die Funktion dieser Ebenen festlegen und sie in Ihren Footprints konsistent verwenden.

10. Platzieren Sie 3D-Body-Objekte, um die dreidimensionale Form des physischen Bauteils zu definieren, das auf der PCB montiert werden soll.

    Ein zu einem Footprint hinzugefügtes 3D-Body-Objekt kann auf ein in den verbundenen Workspace hochgeladenes 3D-Modell verweisen.

11. Die Strings Designator und Comment werden beim Platzieren in den PCB-Designbereich automatisch zur Overlay-Ebene des Footprints hinzugefügt. Zusätzliche Designator- und Comment-Strings können eingebunden werden, indem die speziellen Strings .Designator und .Comment auf einer Mechanical Layer platziert werden.

    Beim Platzieren von Designator- und Comment-Strings muss im PCB-Editor ein Layer Pair definiert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Strings an die Seite der Leiterplatte gebunden sind, auf der das Bauteil montiert ist, und beim Spiegeln des Bauteils auf die andere Seite der Leiterplatte mitgespiegelt werden. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt Handling Special Layer-specific Requirements unten.

12. Definieren Sie die Eigenschaften des Footprints (z. B. Name und Beschreibung) auf der Registerkarte Footprint des Properties panels im Modus Library Options (aktiv, wenn kein Objekt im Designbereich ausgewählt ist; Zugriff über den Befehl Tools » Footprint Properties in den Hauptmenüs). Siehe den untenstehenden Abschnitt, um mehr über die unter der Registerkarte Footprint verfügbaren Optionen und Steuerelemente zu erfahren.

Vorbereiten des Designbereichs

Standardmäßig werden die Raster als Punkte dargestellt. Falls gewünscht, können Raster auch als Linien angezeigt werden. Dies wird im Dialogfeld Grid Editor konfiguriert, das durch Klicken auf die Schaltfläche Properties im Properties panel geöffnet wird, wie im folgenden Bild gezeigt. Alternativ drücken Sie die Tastenkombination Ctrl+G, um das Dialogfeld zu öffnen.

Im Bild wird das feine Raster als Punkte und das grobe Raster als Linien dargestellt.

Properties Panel

Wenn Sie einen Footprint im PCB-Footprint-Editor bearbeiten und aktuell kein Designobjekt im Designbereich ausgewählt ist, zeigt das Properties panel den Library Options.

Die folgenden einklappbaren Abschnitte enthalten Informationen zu den Optionen und Steuerelementen, die unter der Registerkarte General des Panels verfügbar sind:

Die folgenden einklappbaren Abschnitte enthalten Informationen zu den Optionen und Steuerelementen, die auf der Registerkarte Footprint des Panels verfügbar sind:

Wenn ein Designobjekt ausgewählt ist, zeigt das Panel Optionen an, die für diesen Objekttyp spezifisch sind. Die folgende Tabelle listet die Objekttypen auf, die im PCB-Footprint-Designbereich platziert werden können – klicken Sie auf einen Link, um die Eigenschaftenseite für dieses Objekt aufzurufen.

Lötstopp- und Pastenmaskenerweiterungen

Um zu prüfen, ob Lötstopp- und/oder Pastenmasken im PCB-Footprint-Editor korrekt definiert wurden, öffnen Sie das View Configuration panel und aktivieren Sie für jede Maskenlage die Option „anzeigen“ ().

Der Ring, der in der Farbe der Top Solder Mask-Lage um die Kante jedes Pads erscheint, stellt die Kante der Lötstoppmaskenform dar, die aufgrund des Erweiterungsbetrags unter dem Multilayer-Pad hervorsteht, weil multi-layer sich oben in der Reihenfolge der Lagenzeichnung befindet; sie wird oben gezeichnet. Das Layer Drawing Order wird auf der Seite PCB Editor - Display page des Dialogs Preferences festgelegt).

Das folgende Bild zeigt einen PCB-Footprint mit einem violetten Rand (Farbe der Top Solder Mask-Lage), der um die Kante jedes Pads erscheint.

Um schnell durch die Lagen zu blättern, verwenden Sie den Single Layer Mode (Shift+S) in Kombination mit Ctrl+Shift+Wheel roll.

Parameterunterstützung

Parameter, die auf Objekte in Altium Designer angewendet werden, bieten ein leistungsstarkes und flexibles Mittel, zusätzliche Informationen zu einem PCB-Design hinzuzufügen. Als Eigenschaften des übergeordneten Objekts angewendet, können Parameter auf verschiedenen Ebenen eingesetzt werden, einschließlich Projekten, Dokumenten, Vorlagen und einzelnen Objekten innerhalb eines Designdokuments.

Parameter, die im PCB-Bereich verfügbar werden, können zum Filtern von Queries, Design-Regeln, Skripten und Varianten verwendet werden und können in PCB-Komponenten-Footprints angewendet werden, um benutzerdefinierte Strings in platzierten Footprints aufzurufen.

Parameter über einen Engineering Change Order

Die PCB-Parameterfunktionen basieren auf Funktionalität, die im ECO-Mechanismus und im PCB-Dokument enthalten ist und die es ermöglicht, benutzerdefinierte Komponentenparameter in den PCB-Bereich zu übertragen und dort beizubehalten. Dies ist eine Einwegübertragung, und die übertragenen Parameter sind im PCB-Bereich schreibgeschützt.

Die Parameterübertragung erfolgt durch Erstellen eines ECO vom Schaltplan zum PCB mit dem Menübefehl Design » Update PCB Document.

Wenn der ECO ausgeführt wird (durch Verwenden der Schaltfläche Execute Changes ), werden alle neuen benutzerdefinierten Schaltplan-Komponentenparameter auf die entsprechende Footprint-Referenz im PCB-Design übertragen. 

Um die übertragenen Parameter im PCB-Editor anzuzeigen, doppelklicken Sie auf eine Komponente, um das Panel Properties zu öffnen, und wählen Sie dann die Registerkarte Parameters . Auf der Registerkarte werden die aktuellen Benutzerparameter aufgelistet, die dem ausgewählten Komponenten-Footprint zugewiesen wurden. Parameter für einen ausgewählten Komponenten-Footprint sind auch im Panel Components verfügbar.

Informationsreferenz-Links

Der PCB-Bereich übernimmt automatisch die vordefinierten Parameter ComponentLink aus dem Schaltplan. Diese werden als Parameterpaare (Beschreibung und Link-URL) definiert, die normalerweise Datenreferenz-Links zu bestimmten Dateien oder Internetadressen herstellen – typischerweise eine Hersteller-Website oder eine Datenblatt-URL.

Im Schaltplan- und PCB-Designbereich wird auf die Links über das Kontextmenü per Rechtsklick zugegriffen, wenn Sie mit dem Mauszeiger über eine Komponente fahren (unter den Untermenüoptionen References). Die spezialisierten Parameter werden im Panel Properties hinzugefügt und erscheinen nach der Übertragung in den PCB-Bereich als Komponenten-Footprint-Parameter. 

Parameter in Quell-Footprints

An das PCB übergebene Parameter können verwendet werden, um über Komponenten-Footprints zusätzliche Informationen für Platinenfertigung oder Funktion bereitzustellen. Durch Hinzufügen spezieller Parameter-Strings zu Footprints auf Ebene der Quellbibliothek werden die benutzerdefinierten Strings auf der mechanischen Ziellage oder dem Overlay interpretiert.

Ein spezieller String, der einen benutzerdefinierten Parameter repräsentiert, kann dem Quell-Komponenten-Footprint mithilfe der Schaltfläche für spezielle Strings und der Dropdown-Liste () im Panel Properties hinzugefügt werden.

Im unten gezeigten Bibliotheks-Footprint wurde der spezielle String .Designator auf der Lage Mechanical 2 platziert.

Ein spezieller String, der einen Benutzerparameter repräsentiert, kann dem Komponenten-Footprint hinzugefügt werden.

Wenn dieser benutzerdefinierte Parameter auch auf Schaltplan-Komponenten angewendet wurde und die Parameterdaten in das PCB übertragen wurden, erscheinen die interpretierten Footprint-Strings sowohl in der Platinenansicht als auch in generierten Ausgabedateien. In diesem Fall enthält der spezielle Parameter-String eine benutzerdefinierte Komponenten-Teilekennung zur Unterstützung der Montage.

Die Anwendung der Benutzerparameter auf Komponenten-Footprints als spezielle Strings kann eine Reihe weiterer benutzerdefinierter PCB-Anforderungen erfüllen, einschließlich Funktionsbeschriftungen für Schalter und Steckverbinder, bei denen ein Parameter-String „Funktion“ auf dem Top Overlay in Footprints für diese Komponententypen platziert werden kann.

Parameter-Queries

Parameter-Strings im PCB-Bereich sind auch über die Query-Sprache von Altium Designer zugänglich und stehen daher für Objektfilterfunktionen zur Verfügung, einschließlich der Funktion „Ähnliche Objekte suchen“.

Um eine Auswahl ähnlicher Objekte durchzuführen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine Komponente und wählen Sie dann Find Similar Objects aus dem Kontextmenü, um den Dialog Find Similar Objects zu öffnen.

Der Dialog Find Similar Objects dialog enthält einen Abschnitt Parameters, in dem die Filteroptionen nach Bedarf ausgewählt werden können.

Das Panel PCB Filter kann parameterspezifische Query-Wörter als Filterkriterien anwenden und zur Erstellung von Design-Regeln auf Basis von PCB-Parametern verwendet werden.

Es stehen mehrere Query-Wörter für die Arbeit mit PCB-Footprint-Parametern zur Verfügung, darunter spezielle Funktionswörter zum Umwandeln von String-Werten in Zahlen (z. B. StrToNumber). Die Umwandlungen der String-Werte sind einheitenbewusst (V, mA, mV, kOhm usw.) und ermöglichen es, das Query-Ergebnis durch numerische Verarbeitung eines Parameterwert-Strings zu bestimmen.

Die unterstützten Einheitentypen, die in den Queries angegeben werden können, sind:

• % – Prozent
• A – Strom
• C – Temperatur
• dB – Dezibel
• F – Kapazität
• G – Leitwert
• H – Induktivität
• Hz – Frequenz
• Kg – Masse
• m – Länge
• Ohm – Widerstand
• Q – Ladung
• s – Zeit
• V – Spannung
• W – Leistung
• Z – Impedanz

Mehrere Parameter-Query-Wörter stehen für die Arbeit mit PCB-Komponenten-Footprint-Parametern zur Verfügung.

Das im obigen Dialog Query Helper gezeigte Beispiel verarbeitet den Parameter „Voltage Rating“ für jede Komponente (unter Verwendung der String-zu-Zahl-Umwandlung – StrToNumber(Unit Value, Unit Type)), um festzustellen, ob sein Wert größer als 50 V ist. Bei Anwendung im Panel PCB Filter zeigt das Beispiel-Platinenlayout eine einzelne Hochspannungskomponente, C1 (, deren Voltage-Rating-Wert 3 kV beträgt.

Regeln und SkriptePCB-Parameterabfragen können auch auf Altium Designer Scripts und Design Rules angewendet werden. Letztere können Layout-Validierungsprüfungen durchführen, etwa das Erkennen von Footprint-Parametern, um die Bauteilplatzierung oder Layer-Zuweisung zu bewerten. Beachten Sie, dass die im obigen Query Helper Dialog aufgeführten Funktionen der Scripting-Sprache zur Verfügung stehen.

Das folgende Beispiel zeigt die Abfrage zur Spannungsfestigkeit von Kondensatoren (siehe die obige Filterabfrage), angewendet auf eine Regel zur Bauteilplatzierung. Bei der Ausführung prüft sie auf spezifische Clearance-Werte für Bauteile, die als Hochspannungs- (>50V) Bauteile erkannt werden.

Design Rules, die durch spezifische Footprint-Parameter definiert sind und aus dem Schaltplanbereich übertragen wurden, können zum Erkennen benutzerdefinierter Layout-Bedingungen verwendet werden.

Ebenso können benutzerdefinierte PCB-Parameter verwendet werden, um die Layer-Kompatibilität von Bauteilen zu prüfen, zum Beispiel wenn ein Bauteil kein Wellenlöten unterstützt und daher nicht auf dem Bottom Layer platziert werden darf. Hier könnte eine Objektabfrage, die einen benutzerdefinierten Parameter „WaveSoldering“ (Yes/No) verarbeitet, auf die Permitted Layers Rule angewendet werden.

Die (Batch-)Regel prüft anschließend den Wert dieses Bauteilparameters und erzeugt eine Verletzung, wenn ein Bauteil nicht mit der Platzierung auf dem Bottom Layer kompatibel ist.

Varianten

Parameter, die auf das PCB übertragen wurden und in Varianten des Designs enthalten sind (Design Variants), werden mit der Variantenauswahl verarbeitet.

In der Praxis wird ein variierter Bauteilparameter im PCB-Bereich dynamisch durch einen Abfragestring erkannt oder beispielsweise über einen Spezialstring auf einem Board-Layer angezeigt. 

Benutzerdefinierte Footprint-Parameter

Benutzerdefinierte Parameter für Footprints werden in Altium Designer unterstützt. Der Bereich Parameters auf der Registerkarte Footprint des Properties Panels in seinem Library Options Modus kann verwendet werden, um Footprint-Parameter anzuzeigen und zu bearbeiten, wenn im Designbereich des PCB-Footprint-Editors kein Objekt ausgewählt ist.

Wenn die Komponente auf dem PCB platziert ist, können Sie diese Parameter im Properties Panel im Component Modus auf der Registerkarte Parameters  sehen.

Designator- und Comment-Strings

Standardmäßige Designator- und Comment-Strings

Wenn ein Footprint auf einem Board platziert wird, erhält er einen Designator und einen Comment auf Basis von Informationen, die aus der Schaltplanansicht des Designs extrahiert wurden. Platzhalter für die Designator- und Comment-Strings müssen nicht manuell definiert werden, da sie beim Platzieren des Footprints auf einem Board automatisch hinzugefügt werden. Die Positionen dieser Strings werden durch die Designator- und Comment-String-Autoposition Option im Properties Panel im Parameter Modus bestimmt, wenn der Designator- oder Comment-String im Designbereich ausgewählt ist. Die Standardposition und -größe von Designator- und Comment-Strings werden im jeweiligen Primitive auf der PCB Editor - Defaults page des Preferences Dialogs konfiguriert.

Zusätzliche Designator- und Comment-Strings

Es kann Situationen geben, in denen Sie zusätzliche Kopien der Designator- oder Comment-Strings wünschen. Beispielsweise möchte Ihr Bestückungsdienstleister eine detaillierte Montagezeichnung mit dem Designator innerhalb jeder Bauteilumrisslinie, während Ihr Unternehmen verlangt, dass sich der Designator auf dem finalen PCB direkt oberhalb der Komponente auf dem Component Overlay befindet. Diese Anforderung nach einem zusätzlichen Designator kann durch Einfügen des Spezialstrings .Designator in den Footprint erreicht werden. Ein Spezialstring .Comment steht ebenfalls zur Verfügung, um die Position des Comment-Strings auf alternativen Layern oder an alternativen Orten festzulegen.

Um die Anforderungen des Bestückungsdienstleisters zu erfüllen, würde der String .Designator im PCB-Footprint-Editor auf einem Mechanical Layer platziert werden, und Ausdrucke, die diesen Layer enthalten, könnten dann als Teil der Design-Montageanweisungen erzeugt werden.

Umgang mit speziellen layerbezogenen Anforderungen

Ein PCB-Bauteil kann eine Reihe besonderer Anforderungen haben, etwa einen Klebepunkt oder eine abziehbare Lötstoppmasken-Definition. Viele dieser besonderen Anforderungen hängen von der Seite des Boards ab, auf der das Bauteil montiert ist, und müssen auf die andere Board-Seite umgeschaltet werden, wenn das Bauteil gespiegelt wird.

Anstatt eine große Anzahl spezieller Layer vorzusehen, die möglicherweise selten verwendet werden, unterstützt der PCB-Editor von Altium Designer diese Anforderung durch eine Funktion namens Layer-Paare. Ein Layer-Paar besteht aus zwei Mechanical Layern, die als Paar definiert wurden. Immer wenn ein Bauteil von einer Seite des Boards auf die andere gespiegelt wird, werden alle Objekte auf einem gepaarten Mechanical Layer auf den anderen Mechanical Layer dieses Paars gespiegelt. Mit diesem Ansatz wählen Sie einen geeigneten Mechanical Layer aus, um den Klebepunkt (oder andere spezielle Anforderungen) einzuschließen, und definieren seine Form mit den verfügbaren Objekten. Wenn Sie diesen Footprint auf einem Board platzieren, müssen Sie das Layer-Pairing einrichten. Dadurch wird der Software mitgeteilt, auf welchen Layer sie Objekte übertragen muss, wenn dieses Bauteil auf die andere Seite gespiegelt wird. Layer-Paare können Sie nicht im PCB-Footprint-Editor definieren; dies geschieht im PCB-Editor.

Die Namen der Mechanical Layer können direkt im View ConfigurationsPanel bearbeitet werden, indem Sie mit der rechten Maustaste klicken und dann Edit Layer auswählen.

Ein gängiger Ansatz zur Verwaltung der Verwendung von Mechanical Layern besteht darin, für jede erforderliche Funktion eines Mechanical Layers eine dedizierte Layer-Nummer zuzuweisen. Dieser Ansatz erfordert, dass alle Designer dasselbe Schema für Layer-Zuweisung und -Nummerierung einhalten. Er kann auch Schwierigkeiten verursachen, wenn Komponenten aus anderen Quellen bezogen werden, die nicht dasselbe Zuweisungs- und Nummerierungsschema verwenden. Wurde ein anderes Schema verwendet, müssen die Designobjekte von ihrem aktuellen Mechanical Layer auf den Mechanical Layer verschoben werden, der dieser Funktion zugewiesen ist.

Dieses Problem wird durch die Einführung der Eigenschaft Layer Type gelöst. Wenn eine Komponente aus einer Bibliothek in den PCB-Editor platziert, von einer Bibliothek in eine andere kopiert oder durch IPC Footprint Wizard erstellt wird, werden vorhandene Layer-Type-Zuweisungen automatisch abgeglichen, unabhängig von den Mechanical-Layer-Nummern, die diesen Layer Types zugewiesen sind. Die Objekte werden entsprechend ihrem Layer Type auf die korrekten Layer verschoben. Wenn die Software keine Zuordnung nach Layer Type vornehmen kann, greift sie auf eine Zuordnung nach Layer-Nummer zurück.

Für sowohl einzelne Mechanical Layer als auch Component Layer Pairs können Sie einen Layer Type aus einer vordefinierten Liste von Typen auswählen. Sie können auf die unten gezeigten Dialoge zugreifen, indem Sie mit der rechten Maustaste auf einen einzelnen Layer klicken und dann den Befehl Edit Layer oder Add Component Layer aus dem Menü auswählen.

Hinzufügen einer Höhe zu einem PCB-Footprint

Auf der einfachsten Ebene der 3D-Darstellung können Höheninformationen zu einem PCB-Footprint hinzugefügt werden. Öffnen Sie dazu das PropertiesPanel in seinem Library OptionsModus (aktiv, wenn im Designbereich kein Objekt ausgewählt ist) und geben Sie die empfohlene Höhe für die Komponente im Feld Height auf der Registerkarte Footprint des Panels ein.

Höhen-Designregeln können während des Board-Designs definiert werden (klicken Sie im PCB Editor auf Design » Rules) und prüfen typischerweise die maximale Bauteilhöhe in einer Bauteilklasse oder innerhalb einer Raumdefinition.

Eine bessere Option zur Definition von Höheninformationen wäre das Anhängen von 3D Bodies an den PCB-Footprint.

Verwalten von Komponenten mit Routing-Primitiven

Wenn ein Design übertragen wird, wird der in jeder Komponente angegebene Footprint aus den verfügbaren Bibliotheken extrahiert und auf dem Board platziert. Anschließend wird bei jedem Pad im Footprint die Net-Eigenschaft auf den Namen des Netzes gesetzt, das im Schaltplan mit diesem Komponenten-Pin verbunden ist. Alle Objekte, die ein Pad berühren, werden mit demselben Netz verbunden wie das Pad.

Der PCB-Editor enthält ein umfassendes Werkzeug zur Netzverwaltung. Um es zu starten, wählen Sie Design » Netlist » Configure Physical Nets in den Hauptmenüs, um den Dialog Configure Physical Nets dialog zu öffnen. Klicken Sie auf die Schaltfläche Menu, um ein Menü mit Optionen zu öffnen. Klicken Sie auf das Dropdown im Kopfbereich New Net Name, um das Netz auszuwählen, das den nicht zugewiesenen Primitiven zugewiesen werden soll.

Footprints mit mehreren Pads, die mit demselben Pin verbunden sind

Der unten gezeigte Footprint, ein SOT223-Transistor, besitzt mehrere Pads, die mit demselben logischen Komponenten-Pin im Schaltplan verbunden sind – Pin 2. Um diese Verbindung herzustellen, wurden zwei Pads mit demselben Designator „2“ hinzugefügt. Wenn der Befehl Design » Update PCB im Schaltplaneditor verwendet wird, um Designinformationen auf das PCB zu übertragen, zeigt die resultierende Synchronisierung im PCB-Editor Verbindungslinien zu beiden Pads, d. h. sie befinden sich im selben Netz. Beide können geroutet werden.

SOT223-Footprint mit zwei Pads mit dem Designator 2.

Vorbereitung des Silkscreens

Um bei der Lösung gängiger Design-for-Manufacture-(DFM-)Probleme zu helfen, die durch Silkscreen-Überlappungen mit freiliegendem Kupfer und Bohrungen entstehen, enthält der PCB-Footprint-Editor eine spezielle Funktion zur Vorbereitung des Silkscreens für Ihre Footprints. Diese Probleme können wirksam behoben werden durch:

• automatisches Beschneiden von Silkscreen-Linien und -Bögen;
• automatisches Beschneiden oder Verschieben von Fills und Regionen;
• automatisches Verschieben von Silkscreen-Textstrings.

Um auf das Werkzeug zur Silkscreen-Vorbereitung im PCB-Footprint-Editor zuzugreifen, verwenden Sie den Befehl Tools » Silkscreen Preparation aus den Hauptmenüs. Der Dialog Silkscreen Preparation wird geöffnet.

Verwenden Sie den Dialog, um die Einstellungen für das Beschneiden/Verschieben von Silkscreen-Objekten zu konfigurieren. Die verfügbaren Optionen sind:

• Clip to Exposed Copper – aktivieren Sie diese Option, um Objekte automatisch auf freiliegendes Kupfer zuzuschneiden.
• Clip to Solder Mask Openings – aktivieren Sie diese Option, um Objekte automatisch auf Lötstoppmaskenöffnungen zuzuschneiden.
• Silkscreen Clearance – definiert den minimal zulässigen Abstand zwischen Silkscreen-Objekten und freiliegendem Kupfer / Lötstoppmaskenöffnungen und Bohrungen.
• Min Remaining Length – ist die Linien-/Bogenlänge nach dem Beschneiden kleiner als der definierte Wert, werden die Objekte aus dem Footprint entfernt. Beachten Sie, dass diese Länge die Eckpunkt-zu-Eckpunkt-Länge und nicht die Kante-zu-Kante-Länge ist – Bild anzeigen.
• Move Text – aktivieren Sie diese Option, um Silkscreen-Textstrings von freiliegendem Kupfer / Lötstoppmaskenöffnungen und Bohrungen wegzubewegen, wenn der Abstand kleiner ist als Silkscreen Clearance. Die Verschiebung ist durch den Wert Max Distance begrenzt.
• Fill & Region – wählen Sie eine Aktion, die für Fills und Regionen ausgeführt werden soll, wenn der Abstand zwischen ihnen und freiliegendem Kupfer / Lötstoppmaskenöffnungen und Bohrungen kleiner ist als Silkscreen Clearance:
  • None – Fills und Regionen bleiben unverändert.
  • Clip – Fills und Regionen werden beschnitten, um Silkscreen Clearance einzuhalten. Fills werden gegebenenfalls in Regionen umgewandelt.
  • Move – Fills und Regionen werden von freiliegendem Kupfer / Lötstoppmaskenöffnungen und Bohrungen weg verschoben. Die Verschiebung ist durch den Wert Max Distance begrenzt.
• Max Distance – definiert eine maximale Distanz, um die Textstrings, Bauteildesignatoren, Fills und Regionen verschoben werden können, um Silkscreen Clearance einzuhalten.

Klicken Sie auf OK, um das Beschneiden und/oder Verschieben von Silkscreen-Objekten gemäß den Einstellungen im Dialog auszuführen.

Ein Beispiel für die Leistung des Werkzeugs zur Silkscreen-Vorbereitung wird unten gezeigt.

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Javascript

Erstellen eines Footprints mit dem IPC-konformen Footprint Wizard

Der IPC Compliant Footprint Wizard erzeugt einen PCB-Footprint, der tatsächlich mit Revision B der IPC-Norm 7351 konform ist – Generic Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern Standard. Anstatt direkt mit Footprint-Abmessungen zu arbeiten (wie es der Footprint Wizard tut), verwendet der IPC Compliant Footprint Wizard Maßinformationen des Bauteils selbst und berechnet dann geeignete Pad- und andere Footprint-Eigenschaften gemäß den von der IPC veröffentlichten Algorithmen.

Anstatt von Ihnen zu verlangen, die Eigenschaften der Pads und Leiterbahnen einzugeben, die zur Definition des Footprints verwendet werden, nimmt der Wizard die tatsächlichen Bauteilabmessungen als Eingaben. Basierend auf den für die IPC-7351-Norm entwickelten Formeln erzeugt der Wizard dann den Footprint unter Verwendung standardmäßiger Altium Designer-Objekte wie Pads und Leiterbahnen.

Um den IPC Compliant Footprint Wizard auszuführen, wählen Sie Tools » IPC Compliant Footprint Wizard aus den Hauptmenüs in einem PCB-Library-Dokument.

Wählen Sie auf der Seite Select Component Type die Bauteilfamilie aus, für die Sie auf der Seite Select Component Type einen Footprint erstellen möchten. Der Vorschaubereich auf der rechten Seite des Wizards ändert sich dynamisch, um das aktuell ausgewählte Bauteil anzuzeigen, und nennt außerdem die Pakettypen, die erzeugt werden dürfen. Die folgende Tabelle listet die im Wizard unterstützten Bauteiltypen und Gehäuse auf.

Die nachfolgenden Seiten des Wizards ändern sich abhängig vom ausgewählten Bauteiltyp. Folgen Sie den intuitiven Seiten des Wizards, um den jeweiligen Bauteil-Footprint wie erforderlich einzurichten. Einige Hinweise zur Arbeit mit dem IPC Compliant Footprint Wizard:

Erstellen eines Footprints mit dem Footprint Wizard

Der PCB-Footprint-Editor enthält einen Footprint Wizard. Dieser Wizard ermöglicht es Ihnen, aus verschiedenen Gehäusetypen auszuwählen und die entsprechenden Informationen einzugeben; anschließend erstellt er den Komponenten-Footprint für Sie. Beachten Sie, dass Sie im Footprint Wizard die für die Pads und das Component Overlay erforderlichen Größen eingeben.

Zum Starten des Footprint Wizard wählen Sie Tools » Footprint Wizard in den Hauptmenüs oder klicken Sie mit der rechten Maustaste in den Designbereich und wählen den Befehl Tools » Footprint Wizard aus dem Kontextmenü.

Verwenden Sie die Seite Component patterns, um das Muster der zu erstellenden Komponente festzulegen. Wählen Sie das gewünschte Muster aus der Liste und verwenden Sie dann das Dropdown, um die Einheit für die Komponente auszuwählen (Imperial (mil) oder Metric (mm)). Verfügbare Muster sind:

• Ball Grid Arrays (BGA)
• Capacitors
• Diodes
• Dual In-line Packages (DIP)
• Edge Connectors
• Leadless Chip Carriers (LCC)
• Pin Grid Arrays (PGA)
• Quad Packs (QUAD)
• Resistors
• Small Outline Packages (SOP)
• Staggered Ball Grid Arrays (SBGA)
• Staggered Pin Grid Arrays (SPGA)

Die nachfolgenden Seiten des Wizards ändern sich abhängig vom ausgewählten Komponentenmuster. Folgen Sie den intuitiven Seiten des Wizards, um den jeweiligen Komponenten-Footprint wie erforderlich einzurichten.

Wenn Sie den Stil der Pad-Benennung für einen Footprint des Musters Edge Connectors, Leadless Chip Carriers (LCC) oder Quad Packs (QUAD) einrichten, klicken Sie auf den grünen Pfeil, um die Benennungsreihenfolge/-richtung zu ändern – show image.

Erzeugen eines Komponentenberichts

Um einen Bericht für den aktiven PCB-Footprint zu erzeugen, wählen Sie den Befehl Reports » Component aus den Hauptmenüs. Nach dem Starten des Befehls wird der Bericht (<PCBLibraryDocumentName>.CMP) im selben Ordner wie das Quell-PCB-Bibliotheksdokument erzeugt und automatisch als aktives Dokument im Haupt-Designfenster geöffnet. Der Bericht enthält Informationen wie Footprint-Abmessungen und eine Aufschlüsselung der primitiven Objekte, aus denen der Footprint besteht, sowie der Layer, auf denen sie sich befinden.

Der Bericht wird dem Bereich Projects als freies Dokument im Unterordner Documentation\Text Documents hinzugefügt.