Bauteilplatzierung

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Altium Essentials: PCB Component Placement

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Auf einen Blick

Dieser Artikel erklärt, warum die Bauteilplatzierung ein so wichtiger Bestandteil des Leiterplattendesigns in Altium Designer ist. Er zeigt, wie Footprints die Montage, die Anschlusspunkte, die Kontur und optional den 3D-Raum eines Bauteils auf der Leiterplatte definieren. Außerdem führt er durch wichtige Bauteileigenschaften, die Sie nach der Platzierung anpassen können, darunter Position, Drehung, Lage, Fläche, Bezeichner, Typ und Angaben zur Quelle. So erfahren Sie, was die einzelnen Einstellungen steuern und wie sie sich auf die Leiterplatte auswirken. Wenn Sie besser verstehen möchten, wie platzierte Bauteile im PCB-Editor definiert und verwaltet werden, bietet Ihnen dieser Artikel eine praktische Grundlage, auf der Sie aufbauen können. Lesen Sie also weiter.

- Sie erfahren, was ein Bauteil-Footprint auf einer Leiterplatte umfasst – von Pads und Bestückungsdruckelementen bis hin zu optionalen 3D-Körpern.
- Sie lernen, welche Bauteileigenschaften in Altium Designer die Platzierung, Ausrichtung, Lagenzuordnung und Identifikation beeinflussen.
- Sie sehen, wie verschiedene Bauteiltypen und Flächendefinitionen im PCB-Editor gehandhabt werden.
Mit KI tiefer einsteigen:

Es heißt, dass das Leiterplattendesign zu 90 % aus Platzierung und zu 10 % aus Routing besteht. Über die genauen Anteile lässt sich zwar streiten, doch es ist allgemein anerkannt, dass eine gute Bauteilplatzierung entscheidend für ein gutes Leiterplattendesign ist. Denken Sie daran, dass Sie die Platzierung möglicherweise auch während des Routings anpassen müssen.

Der Bauteil-Footprint definiert den Platzbedarf und die Anschlusspunkte, die für die Montage des physischen Bauteils auf der Leiterplatte erforderlich sind. Er ist ein Gruppenobjekt, das aus einer Sammlung einfacher Grundobjekte besteht, darunter Pads, Linien und Bögen sowie weitere Designobjekte.

Der Bauteil-Footprint definiert die Montage und die Anschlüsse des Bauteils auf der Leiterplatte und kann auch 3D-Körperobjekte enthalten, die das tatsächliche Bauteil beschreiben. 
Der Bauteil-Footprint definiert die Montage und die Anschlüsse des Bauteils auf der Leiterplatte und kann auch 3D-Körperobjekte enthalten, die das tatsächliche Bauteil beschreiben.

Die Pads dienen als Montage- und Anschlusspunkte für die Bauteilpins. Zusätzliche Design-Grundobjekte wie Linien und Bögen werden häufig verwendet, um den Umriss des Bauteils auf der Bestückungsdrucklage (Siebdrucklage) darzustellen.

Der Bauteil-Footprint kann auch optionale 3D-Körperobjekte enthalten, die den physischen Raumbedarf bzw. die Hüllkontur des tatsächlichen, auf der Leiterplatte montierten Bauteils definieren. Wenn das physische Bauteil mithilfe von 3D-Körperobjekten oder importierten STEP-Modellen definiert wurde, kann eine dreidimensionale Prüfung der Bauteilabstände durchgeführt werden.

Bauteil-Footprints werden im PCB-Footprint-Editor erstellt, indem geeignete Designobjekte so platziert werden, dass sie die für die Montage und den Anschluss des Bauteils erforderliche Form bilden. Der Referenzpunkt des Bauteils ist der Ursprung des Arbeitsbereichs im PCB-Footprint-Editor. Er kann im Editor auf Pin 1, den geometrischen Mittelpunkt oder eine benutzerdefinierte Position am Bauteil gesetzt werden. Weitere Informationen zum Erstellen von Footprints finden Sie auf der Seite Erstellen eines PCB-Footprints.

Verfügbarkeit von Bauteilen auf der Leiterplatte

Wenn das Design vom Schaltplaneditor in den PCB-Editor übertragen wird, werden die PCB-Bauteil-Footprints automatisch aus den verfügbaren Bibliotheken platziert. Dies wird als Designsynchronisierung bezeichnet. Dabei werden Unterschiede zwischen Schaltplan und Leiterplatte erkannt und behoben.

Altium Designer unterstützt eine Reihe von Werkzeugen, die das Platzieren des benötigten Bauteil-Footprints im PCB-Designbereich erleichtern. Auf den folgenden Seiten erfahren Sie mehr über diese Werkzeuge:

Platzierte Bauteile durchsuchen

Im Modus des PCB-Panels Components ändern sich dessen drei Hauptbereiche, um die Bauteilhierarchie des aktuellen PCB-Designs widerzuspiegeln (von oben nach unten):

  • Component Classes
  • Components innerhalb einer Klasse
  • Component Primitives

Die Bereiche des Panels PCB ermöglichen eine kumulative Filterauswahl von Bauteilklassen über einzelne Bauteile bis hin zu Bauteil-Primitiven.
Die Bereiche des Panels PCB ermöglichen eine kumulative Filterauswahl von Bauteilklassen über einzelne Bauteile bis hin zu Bauteil-Primitiven.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Eintrag eines Bauteils oder Bauteil-Primitivs und wählen Sie den Befehl Properties (oder doppelklicken Sie direkt auf den Eintrag), um das Panel Properties zu öffnen. Dort können Sie die Eigenschaften des Bauteils/Primitivs nach Bedarf anzeigen und ändern.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Bauteilklasseneintrag und wählen Sie Properties (oder doppelklicken Sie direkt auf den Eintrag), um den Dialog Bauteilklasse bearbeiten für diese Klasse zu öffnen. In diesem Dialog können Sie die zur Klasse gehörenden Bauteile anzeigen und ändern, die Klasse umbenennen oder weitere Klassen hinzufügen.

Bearbeiten einer ausgewählten Bauteilklasse.
Bearbeiten einer ausgewählten Bauteilklasse.

Weitere Informationen zum Arbeiten mit Klassen finden Sie auf der Seite Arbeiten mit Klassen in Schaltplan und PCB.

Die Anzeige bzw. Einbeziehung der einzelnen Bauteil-Primitivtypen im Bereich Component Primitives des Panels hängt davon ab, ob die jeweilige Option im Kontextmenü aktiviert ist. Dieses Menü können Sie in den Bereichen Components oder Component Primitives aufrufen.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Eintrag eines Bauteils oder Bauteil-Primitivs, um die einzubeziehenden Elemente auszuwählen.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Eintrag eines Bauteils oder Bauteil-Primitivs, um die einzubeziehenden Elemente auszuwählen.

Beim Durchsuchen können Bauteile einfach gesperrt oder entsperrt werden, indem Sie auf das Kästchen rechts neben der Spalte Footprint im Bereich Components doppelklicken.

Durch das Sperren/Entsperren im Panel PCB  müssen Sie nicht durch das Panel Properties navigieren.
Durch das Sperren/Entsperren im Panel PCB müssen Sie nicht durch das Panel Properties navigieren.

Begrenzungsrahmen der Bauteilauswahl

Wenn Sie auf ein Bauteil klicken und es auswählen, wird der Auswahlbegrenzungsrahmen angezeigt. Welche Layer zur Definition dieses Rahmens verwendet werden, lässt sich mit der Option PCB.ComponentSelection im Dialog Erweiterte Einstellungen festlegen. Die Option unterstützt drei Modi (geben Sie den Wert 0, 1 oder 2 ein; der Standardmodus ist 2):

  • 0 - legacy mode – Dieser Modus kombiniert die Geometrien aller Layer mit Ausnahme der Zeichenfolgen für Bauteilbezeichnung und Kommentar auf dem Bestückungsdruck.

  • 1 - by layer mode – Verwendet die Geometrien des ersten der unten aufgeführten Layer, der Objekte enthält, mit folgender Priorität:

    1. Layer vom Typ Courtyard

    2. 3D-Körper-Layer (STEP-Modelle werden in einem 3D-Körperobjekt gespeichert, dessen Größe dem kleinsten rechteckigen Quader entspricht, der das Modell umschließt. Für die Bauteilauswahl wird dieser 3D-Körper verwendet, nicht die Form des STEP-Modells)

    3. Bestückungsdruck-Layer und Kupferlagen

    4. Kupferlagen

     

  • 2 - by graphic mode – Dieser Modus kombiniert die Geometrien, die auf Layern vom Typ Courtyard, dem Bestückungsdruck, in 3D-Körperobjekten und auf Kupferlagen erkannt werden. Zeichenfolgen werden ausgeschlossen.

  • Verweise auf den Courtyard-Layer beziehen sich auf ein Bauteil-Layerpaar mit Layer Type = Courtyard; der Name des Layerpaars wird nicht berücksichtigt.

  • Wenn das Bauteil ein 3D-Modell enthält, wird die tatsächliche Form des 3D-Modells für die Kollisionsprüfung von Bauteilen verwendet, während die Form des Bauteilauswahlrahmens wie oben beschrieben bestimmt wird.

  • Objekte auf mechanischen Layern werden vom Auswahlbegrenzungsrahmen ausgeschlossen, jedoch in den Begrenzungsrahmen für die Kollisionsprüfung einbezogen, wenn keine 3D-Körper oder Objekte auf Courtyard-Layern definiert sind. Ausgenommen hiervon sind die Textzeichenfolgen .Designator und .Comment, die immer ausgeschlossen werden. Erfahren Sie mehr über das Arbeiten mit mechanischen Layern.

  • Wenn der Auswahlbegrenzungsrahmen eines Bauteils durch die Leiterbahnsegmente auf dem Courtyard-Layer definiert wird, wird deren Mittellinie zur Definition des Begrenzungsrahmens verwendet (wie beim Auswählen des Bauteils zu sehen ist – ). Beachten Sie, dass dies nur gilt, wenn die auf dem Courtyard-Layer definierte Form geschlossen ist und die Endpunkte der Leiterbahnsegmente zusammenfallen (sich exakt berühren). Andernfalls wird der Begrenzungsrahmen durch das kleinste Rechteck definiert, das alle Objekte auf dem Courtyard-Layer umschließt.

  • Der Auswahlbegrenzungsrahmen des Bauteils wird zur Berechnung der Bauteilfläche und bei der Bauteilplatzierung in den Platzierungsmodi Push und Avoid Obstacles verwendet.

Primitive zu einem Bauteil hinzufügen

Ausgewählte Primitive können einem Bauteil hinzugefügt werden, indem Sie den Befehl Tools » Convert » Add Selected Primitives to Component aus den Hauptmenüs wählen. Wählen Sie nach dem Aufrufen des Befehls das Bauteil aus, dem Sie die ausgewählten Primitive hinzufügen möchten. Nach der Bestätigung werden die neuen Primitive als Teil des einzelnen Bauteilobjekts erkannt und können zusammen mit den ursprünglichen Primitiven des Bauteils verwendet werden.

Die Primitive des Zielbauteils müssen entsperrt sein, um diesen Vorgang auszuführen. Verwenden Sie das Schlosssymbol Primitives in den Bauteileigenschaften, um die Bauteilprimitive zu entsperren.

Ein Bauteil in Primitive zerlegen

Ein Bauteil kann mit dem Befehl Tools » Convert » Explode Component to Free Primitives aus den Hauptmenüs in seine einzelnen primitiven Objekte umgewandelt werden. Alternativ klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ein platziertes Bauteil (ausgewählt oder nicht) und wählen anschließend den Befehl Component Actions » Explode Component To Free Primitives (oder Explode Selected Components To Free Primitives) aus dem Kontextmenü. Ein zerlegtes Bauteil ist kein Bauteil mehr. Daher werden Bauteilbezeichnung und Kommentar entfernt, und das Bauteil wird wieder in die verschiedenen Primitive aufgelöst, aus denen es bestand.

Das Zerlegen hat keine Auswirkungen auf das Footprint-Modell, das in der zugehörigen Quellbibliothek gespeichert ist, sondern nur auf die umgewandelten Instanzen der im PCB-Dokument platzierten Bauteile.

  • Das Zerlegen ist ein einseitiger Vorgang; es gibt keinen Befehl, um ein zerlegtes Bauteil wieder zusammenzufassen. Sie können dies jedoch mit dem Befehl Undo erreichen.

  • Der Befehl zum Zerlegen sollte nicht verwendet werden, um die Eigenschaften eines Bauteils zu ändern. Die Primitive eines Bauteils lassen sich bearbeiten, indem Sie sie entsperren (über das Primitives Schlosssymbol in den Bauteileigenschaften), nach Bedarf bearbeiten und anschließend wieder sperren.

Klickbare Links zu Referenzinformationen aufrufen

Wenn dem Bauteil benannte Dokumentlinks hinzugefügt wurden, kann die angegebene Dokument-/Seiten-URL für das ausgewählte Bauteil oder das Bauteil unter dem Mauszeiger geöffnet werden. Diese URL wird über einen definierten, zugrunde liegenden URL-Linkparameter angegeben. Mit dieser Funktion können benannte Dokumentlinks, die von Schaltplanbauteilen übertragen wurden, als benannte PCB-Bauteillinks zu PDFs, Textdateien oder HTML-Seiten bereitgestellt werden. Dies geschieht, wenn die benannten Dokumentlinks für das Bauteil vom Schaltplan auf die Leiterplatte übertragen wurden (Design » Update PCB Document). Während dieses Aktualisierungsvorgangs (über einen ECO) werden die benannten Dokumentlinks aus dem Schaltplan in ComponentLink-Parameterpaare (ComponentLinknDescription/ComponentLinknURL) für das entsprechende PCB-Bauteil umgewandelt. Zum Beispiel:

Parameter des Schaltplanbauteils   Parameter des PCB-Bauteils
Name Url

 

⇒

Name Value
STM32 Family Web Page http://www.st.com/stm32 ComponentLink1Description STM32 Family Web Page
ComponentLink1URL http://www.st.com/stm32

Die in den Bauteilparametern verwendete Link-Indexnummer (n) legt die Position des entsprechenden PCB-Bauteillinks in der Reihenfolge im Untermenü References fest. Wenn ein Bauteil auf der Leiterplatte ausgewählt ist, werden die definierten ComponentLink-Parameterpaare im Abschnitt Parameters des Panels „Eigenschaften“ angezeigt.

Nach dem Aufrufen des Befehls wird die webbasierte URL-Zielseite oder das angegebene Dokument direkt geöffnet (sofern verfügbar).

  • Eine webbasierte URL wird entweder in einem externen Browser oder als Dokumentregisterkarte innerhalb von Altium Designer geöffnet. Dies wird durch die Option Open internet links in external Web browser auf der Seite System – Ansicht des Dialogs Preferences festgelegt. Beachten Sie, dass der Wert (die URL) des Linkparameters das Präfix http:// enthalten muss, damit die Seite in einem externen Browser geöffnet wird.

  • Weitere Informationen zum Einrichten von Dokumentlinkparametern in der Schaltplanumgebung finden Sie auf der Seite Schaltplanbibliotheken.

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