Entfernen ungenutzter Pads & Hinzufügen von Teardrops

Pads und Durchkontaktierungen sind wesentliche Bestandteile eines modernen PCB-Designs. Pads dienen nicht nur als Montagepunkte für Bauteile, sondern ermöglichen zusammen mit Durchkontaktierungen auch, dass ein Netz auf seinem Weg von einem Bauteilpin zum anderen die verschiedenen Lagen einer Leiterplatte durchläuft. Pads und Durchkontaktierungen haben jedoch ihren Preis: Sie beanspruchen wertvolle Leiterplattenfläche, verursachen Impedanzfehlanpassungen bei Hochgeschwindigkeitssignalen und erzeugen Aussparungen in großen Kupferflächen, die durch Polygonfüllungen definiert sind.

Um ihre Auswirkungen auf Kupferflächen zu reduzieren, enthält Altium Designer ein Unused Pad Shapes Entfernungswerkzeug. Das Werkzeug überprüft alle Pads oder Durchkontaktierungen im Design und entfernt die Padform von jeder Lage, auf der das Pad oder die Durchkontaktierung nicht verwendet wird (also auf dieser Lage keine anderen Objekte berührt). Polygone, die dieses Pad oder diese Durchkontaktierung umgeben, müssen den vorgegebenen Abstand dann nur noch zur Bohrung des Pads oder der Durchkontaktierung statt zum Rand der ungenutzten Padform einhalten. In manchen Situationen, beispielsweise unter einem BGA, lässt sich dadurch eine beträchtliche Kupferfläche zurückgewinnen, die in Polygonen verloren gegangen ist.

Darüber hinaus werden einem bereits gerouteten PCB-Design häufig Teardrops hinzugefügt, um robustere Verbindungen zwischen Leiterbahnen und Pads, Leiterbahnen und Durchkontaktierungen sowie zwischen Leiterbahnen untereinander herzustellen. Dies ist bei sehr kleinen Designobjekten hilfreich und besonders wichtig bei gebohrten Pads und Durchkontaktierungen, da ein Versatz zwischen Bohrungsmittelpunkt und Pad- bzw. Durchkontaktierungsmittelpunkt dazu führen kann, dass die Bohrung einen Großteil des Kupfers entfernt, das die Leiterbahn mit dem Pad oder der Durchkontaktierung verbindet (ein Phänomen, das als drill breakout bezeichnet wird).

Ungenutzte Padformen entfernen

Dieses Werkzeug ist für die Verwendung nach Abschluss des Routings und vor dem Erzeugen der Fertigungsdateien vorgesehen. Um ungenutzte Padformen zu entfernen, wechseln Sie in den 2D-Layoutmodus (Tastenkürzel: 2) und wählen Sie in den Menüs Tools » Remove Unused Pad Shapes aus. Daraufhin wird das Dialogfeld Unused Pad Shapes geöffnet, wie unten dargestellt.

Obwohl das Werkzeug hauptsächlich zum Entfernen ungenutzter Padformen dient, kann es auch zu deren Wiederherstellung konfiguriert werden. Stellen Sie daher sicher, dass Sie die richtige Funktion entsprechend Ihren Designanforderungen einstellen. Legen Sie außerdem den Umfang der Entfernung bzw. Wiederherstellung fest: nur Pads oder nur Durchkontaktierungen sowie entweder alle oder nur die aktuell im Designarbeitsbereich ausgewählten Objekte.

Konfigurieren Sie die Optionen des Dialogfelds wie folgt:

• Scope
  • Vias – Alle Durchkontaktierungen im Design überprüfen und ungenutzte Padformen entfernen.
  • Pads – Alle Pads im Design überprüfen und ungenutzte Padformen entfernen.
  • Both – Alle Durchkontaktierungen und Pads im Design überprüfen und anschließend ungenutzte Padformen entfernen.
• Operation
  • Remove unused – Mit dem Werkzeug ungenutzte Padformen entfernen.
  • Restore unused – Mit dem Werkzeug entfernte Padformen für alle Durchkontaktierungen wiederherstellen.
  • Update unused – Mit dem Werkzeug ungenutzte Padformen, sowohl angeschlossene als auch nicht angeschlossene, für alle Durchkontaktierungen aktualisieren.
• Selected only – Nur ausgewählte Durchkontaktierungen oder Pads überprüfen und ungenutzte Padformen entfernen.

• Preserve pads on start and end layers – Ein Pad oder eine Durchkontaktierung verwendet möglicherweise die Padform auf den äußersten Lagen seines bzw. ihres Aufbaus nicht. Diese Padformen auf den Außenlagen können bei Bedarf beibehalten werden.

  Vergewissern Sie sich vor dem Deaktivieren dieser Option, dass Ihr Leiterplattenhersteller Pads oder Durchkontaktierungen ohne Padflächen auf den Außenlagen unterstützt.

Hinweise zur Verwendung des Werkzeugs zum Entfernen ungenutzter Padformen

• Führen Sie nach dem Entfernen ungenutzter Padformen den Befehl Tools » Polygon Pours » Repour All aus, um sicherzustellen, dass bestehende Polygone die gesamte verfügbare Kupferfläche zurückgewinnen, die durch ungenutzte Padformen von Pads und Durchkontaktierungen verloren gegangen ist.
• Wenn die ungenutzten Formen eines Pads oder einer Durchkontaktierung auf einigen Lagen mit dem Werkzeug Remove Unused Pad Shapes entfernt wurden, wird dieses Pad bzw. diese Durchkontaktierung nicht als Verstoß gegen eine geltende Designregel für den Mindestringbreitenabstand (Minimum Annular Ring) gemeldet. Werden auf diesen Lagen anschließend Leiterbahnen an dieses Pad bzw. diese Durchkontaktierung angeschlossen, wird dies als Verstoß gegen eine geltende Designregel für den Mindestringbreitenabstand (Minimum Annular Ring) erkannt.

Teardrops verwenden

Teardrops sind besonders bei Flex-Designs hilfreich, um Risse an der Verbindungsstelle zwischen Leiterbahn und Pad bzw. Durchkontaktierung oder bei einer nicht mittig im Pad bzw. in der Durchkontaktierung liegenden Bohrung zu verhindern. Teardrops werden aus Regionsobjekten erstellt, wobei pro Teardrop nur eine Region benötigt wird, die gerade oder gekrümmte Kanten haben kann. Teardrops können auch an der Verbindungsstelle zweier Leiterbahnen hinzugefügt werden, sowohl an einer T-Verzweigung als auch an einem Übergang zu einer schmaleren Leiterbahn.

Teardrops zu einem Design hinzufügen

Teardrops werden über die Auswahl von Tools » Teardrops im Hauptmenü hinzugefügt oder entfernt. Nach Auswahl des Befehls wird das Dialogfeld Teardrops geöffnet. Legen Sie in diesem Dialogfeld je nach Bedarf den Modus (Hinzufügen oder Entfernen) und den Anwendungsbereich für Teardrops fest. Sie können beliebige oder alle der folgenden Objekttypen einbeziehen: Durchkontaktierungen (und runde Durchsteckpads), SMD-Pads (und nicht runde Durchsteckpads), Leiterbahnen sowie T-Verzweigungen (und Übergänge zu schmaleren Leiterbahnen). Teardrops werden aus Regionsobjekten anstelle von Leiterbahn- oder Kreisbogenobjekten erstellt. Dadurch lässt sich jede Teardrop-Form aus einem einzigen Regionsobjekt mit geraden oder gekrümmten Kanten erzeugen. Wenn Sie nur mit ausgewählten Objekten arbeiten, stellen Sie sicher, dass die Option Selected only aktiviert ist.

Nachdem Sie im Dialogfeld auf OK geklickt haben, werden Teardrops entsprechend den festgelegten Einstellungen zu den betreffenden Objekten hinzugefügt oder von ihnen entfernt.

Wenn Sie die entsprechende Option gewählt haben, wird ein Bericht (<PCBDocumentName>.REP) erstellt und im Panel Projects als freies Dokument im Unterordner Documentation\Text Documents hinzugefügt. Der Bericht wird im selben Ordner wie das PCB-Dokument gespeichert und automatisch als aktives Dokument geöffnet. Er zeigt, wie viele Pads und/oder Durchkontaktierungen überprüft wurden und in wie vielen Fällen keine Teardrops erstellt werden konnten, einschließlich der zugehörigen Bezeichner, Positionen und Lageninformationen.

Teardrops können hinzugefügt und ihre Eigenschaften wie folgt festgelegt werden:

• Working Mode – Teardrops entsprechend den übrigen Einstellungen des Dialogfelds Add oder Remove.
• Objects – Den grundlegenden Anwendungsbereich für das Hinzufügen bzw. Entfernen von Teardrops festlegen. Entweder alle Objekte (All) oder nur die aktuell im Designbereich ausgewählten Objekte (Selected only) berücksichtigen. Diese Einstellung wird zusammen mit den Objekttypen verwendet, die im Bereich Scope des Dialogfelds aktiviert sind.
• Teardrop style – Die Kante des Regionsobjekts, aus dem der Teardrop erstellt wird, kann gerade (Line) oder Curved sein. Diese Option ist nur beim Hinzufügen von Teardrops verfügbar.
• Force teardrops – Wenn diese Option aktiviert ist, werden Teardrops zu allen Durchkontaktierungen und/oder SMD-Pads hinzugefügt, selbst wenn dies zu einem DRC-Verstoß führt. Diese Option ist nur beim Hinzufügen von Teardrops verfügbar.
• Adjust teardrop size – Wenn diese Option aktiviert ist, wird die Teardrop-Größe automatisch reduziert, um die geltenden Designregeln einzuhalten.
• Generate report - einen Textbericht erstellen, der sowohl erfolgreiche als auch fehlgeschlagene Teardrop-Platzierungen auflistet. Diese Option ist nur beim Hinzufügen von Teardrops verfügbar.
• Scope - festlegen, welche Objekte beim Hinzufügen/Entfernen von Teardrops berücksichtigt werden sollen – Vias, SMD Pads, Tracks, T-Junctions – in Verbindung mit der übergeordneten Eingrenzung, die im Bereich Objects des Dialogs definiert wird. Beim Hinzufügen von Teardrops können Sie deren Abmessungen wie folgt konfigurieren:
  • Via/TH Pad - Länge und Breite des Teardrops als Prozentsätze des Durchmessers des Vias bzw. Durchkontaktierungspads (d) angeben. Die Standardwerte sind 30% und 70%. Klicken Sie auf die blauen Prozentwerte, um sie nach Bedarf zu ändern.
  • SMD Pad - Länge und Breite des Teardrops als Prozentsätze der Breite der angeschlossenen Leiterbahn (w) angeben. Die Standardwerte sind 100% und 200%. Klicken Sie auf die blauen Prozentwerte, um sie nach Bedarf zu ändern.
  • Tracks - die Länge des Teardrops als Prozentsatz der Breite der angeschlossenen Leiterbahn (w) angeben. Der Standardwert ist 100%. Klicken Sie auf den blauen Prozentwert, um ihn nach Bedarf zu ändern.
  • T-Junction - Länge und Breite des Teardrops als Prozentsätze der Breite der primären Leiterbahn (w) (der horizontalen Leiterbahn im Bild) angeben. Die Standardwerte sind 300% und 100%. Klicken Sie auf die blauen Prozentwerte, um sie nach Bedarf zu ändern.

Hinweise zur Verwendung von Teardrops

• Teardrops werden automatisch entfernt, sobald die Pads/Vias oder die Leiterbahn bearbeitet werden. Klicken Sie auf ein Pad mit Teardrop und halten Sie die Maustaste gedrückt, um dieses Verhalten zu beobachten.
• Teardrops können durch erneutes Ausführen des Befehls Tools » Teardrops wieder hinzugefügt werden. Vor dem erneuten Ausführen des Befehls müssen vorhandene Teardrops nicht entfernt werden.
• Die aktuellen Teardrop-Einstellungen werden in der PCB-Datei gespeichert.