Planung von Starr- & Flex-Bereichen – Erweiterter Modus

In Altiums PCB-Designsoftware stehen zwei Entwurfsmodi für Rigid-Flex zur Verfügung. Der ursprüngliche bzw. Standardmodus, bezeichnet als Rigid-Flex, unterstützt einfache Rigid-Flex-Designs. Wenn Ihr Design komplexere Rigid-Flex-Anforderungen hat, z. B. überlappende Flex-Bereiche, benötigen Sie den Modus Advanced Rigid-Flex (auch als rigid-flex 2.0 bekannt). Der Modus wird im Menü Tools im Layer Stack Manager ausgewählt.

Der grundlegende Unterschied zwischen den Modi besteht darin, dass im ursprünglichen Modus die Leiterplattenform durch das Platzieren einer Split Line in separate Board Regions aufgeteilt wird, und diese Split Line als Objekt bestehen bleibt, das definiert, wo eine Board Region endet und eine andere beginnt. Im Advanced-Modus wird jede Board Region separat platziert, oder wenn eine größere Region gesliced wird, wird sie zu zwei separaten Regionsobjekten. Im Advanced-Modus definieren die Kanten benachbarter Board Regions, wo diese beiden Regionen aufeinandertreffen, nicht das Vorhandensein einer Split Line. Aufgrund dieses Unterschieds gibt es kein Split-Line-Objekt, wenn sich die Leiterplatte im Modus Advanced Rigid-Flex befindet.

Erfahren Sie mehr über Designing a Rigid-Flex PCB

Das Menü View verfügt über drei Arbeitsmodi des PCB-Editors mit leicht merkbaren Tastenkürzeln, sodass Sie schnell wechseln können zwischen:

  • Board Planning Mode (1)
  • 2D Layout Mode (2)
  • 3D Layout Mode (3)

Das Standardverhalten beim Wechsel zwischen 2D- und 3D-Ansichtsmodi besteht darin, für jeden Ansichtsmodus separate Zoom- und Ausrichtungseinstellungen beizubehalten. Wenn Sie beim Wechsel dieselbe Position und Ausrichtung der Leiterplatte sehen möchten, drücken Sie Ctrl+Alt+2 oder Ctrl+Alt+3 anstelle von 2 oder 3.

Sie haben gerade eine PCB geöffnet und fragen sich, ob sie den Standard-Rigid-Flex-Modus oder den erweiterten Rigid-Flex-Modus verwendet?

Sie könnten den Layer Stack Manager öffnen, um dies zu prüfen. Alternativ wechseln Sie in den Board Planning Mode (Tastenkürzel 1) und werfen einen Blick auf die Active Bar:

Standard-Rigid-Flex-Modus
Advanced-Rigid-Flex-Modus

Platzieren einer Board Region

Eine Board Region ist ein polygonales Objekt, das mit den standardmäßigen Platzierungstechniken für polygonale Objekte platziert wird. Die Leiterplattenform muss präzise definiert werden, daher ist es wichtig, dass die Regionen, aus denen die Leiterplatte besteht, exakt wie erforderlich erstellt werden. Das folgende Video zeigt das Erstellen von Board Regions durch Ausrichten ihrer Kanten an zuvor platzierten Design-Space-Hilfslinien. Der Vorteil dieser Technik besteht darin, dass die Position von Design-Space-Hilfslinien durch Bearbeiten ihrer Koordinaten im Bereich Properties präzise definiert werden kann.

Vordefinierte Workspace-Hilfslinien werden als Referenzen für die Platzierung der Board Regions verwendet.

Board Regions werden in Board Planning Mode platziert und geändert:

  1. Wählen Sie View » Board Planning Mode (oder drücken Sie das Tastenkürzel 1), um Board Planning Mode aufzurufen. Die standardmäßig vorhandene Board Region wird als grünes Rechteck angezeigt.
  2. Wählen Sie Place » Board Region, um eine neue Region zu platzieren (oder klicken Sie auf die Schaltfläche auf dem Active Bar).
  3. Positionieren Sie den Cursor und klicken Sie, um den Startscheitelpunkt für die Board Region zu verankern. Die Board Region ist ein polygonales Objekt wie eine Region oder ein Polygon und hat denselben Platzierungs- (und Bearbeitungs-)Prozess.
  4. Bewegen Sie den Cursor, um den zweiten Scheitelpunkt zu platzieren. Standardmäßig werden mit jedem Klick 2 Kanten mit einer benutzerdefinierten Eckform dazwischen platziert; drücken Sie Spacebar, um die Eckrichtung umzuschalten. Weitere Details zum Ändern der Eckmodi finden Sie im Abschnitt Placement Modes unten.
  5. Bewegen Sie die Maus weiter und klicken Sie, um Scheitelpunkte zu platzieren und die Kanten zu erzeugen, die zur Definition der Gesamtform der Board Region erforderlich sind.
  6. Nach dem Platzieren des letzten Scheitelpunkts klicken Sie mit der rechten Maustaste oder drücken Esc, um die Definition der Leiterplattenform zu schließen und abzuschließen. Es ist nicht erforderlich, die Leiterplattenform manuell zu schließen, da die Software die Form automatisch vervollständigt, indem sie den zuletzt platzierten Punkt wieder mit dem Startpunkt verbindet.
  7. Jede Board Region wird benannt, um sie eindeutig zu identifizieren. Geben Sie im Feld Name im Modus Board Region des Properties panel einen passenden Namen ein (die Board Region muss im Design Space ausgewählt sein, damit ihre Eigenschaften im Bereich angezeigt werden).
  8. Jeder Board Region muss ein Layer Stack zugewiesen sein. Wenn eine neue Board Region erstellt wird, wird ihr der Standard-Layer-Stack mit dem Namen Board Layer Stack zugewiesen. Weisen Sie den erforderlichen Layer Stack im Modus Board Region des Bereichs Properties zu. Layer Stacks werden im Layer Stack Manager definiert und benannt.
  9. Wenn die endgültige PCB mehrere Board Regions erfordert, definieren Sie weitere Regionen.
  • Jede Region zeigt eine Beschriftung an, die den Regionsnamen und den Namen des ihr zugewiesenen Layer Stacks in der Form Region Name - Layer Stack Name anzeigt. Die Board Region wird im Modus Board Region des Bereichs Properties benannt, und der Layer Stack wird im Layer Stack Manager benannt.
  • Es kann eine beliebige Anzahl von Board Regions platziert werden, um die erforderliche Leiterplattenform aufzubauen. Board Regions können sich überlappen; beachten Sie, dass dies nicht den Abstand definiert, um den eine Region in ihre Nachbarregion hineinragt. Dieser wird als Teil der Layer-Stack-Konfiguration im Layer Stack Manager definiert.
  • Eine Board Region ist ein polygonales Objekt. Um die Form zu ändern, klicken Sie einmal darauf, um sie auszuwählen, und klicken und ziehen Sie dann an einer Kante oder einem Bearbeitungsgriff. Erfahren Sie mehr über editing a polygonal object. Beachten Sie, dass es im Advanced-Modus, da Board Regions interaktiv bearbeitet werden, im Menü Design im Board Planning Mode keine Bearbeitungsbefehle dieses Typs mehr gibt.
  • Um eine Board Region zu entfernen, wählen Sie sie aus und drücken dann die Entf-Taste auf der Tastatur. Es muss immer mindestens eine Board Region vorhanden sein; Sie können die letzte nicht löschen.
  • Neben dem Zeichnen der Board Region können diese auch aus Primitives erstellt werden – mehr dazu im Abschnitt Converting between 2D Drawing Primitives and Board Definition Objects auf dieser Seite.
  • Während des Platzierens oder Bearbeitens einer Board Region wird der Cursor durch die Cursor-Snap-Einstellungen eingeschränkt. Dazu gehören: das aktuelle Snap Grid, die verfügbaren Objects for Snapping, vorhandene Workspace Guides und die Axes Snapping-Einstellungen – nutzen Sie diese Funktionen, um die gewünschte Form zu erzielen.

    Erfahren Sie mehr über Understanding the Snap Behavior.

Zusätzlich können Sie die Taste Tab drücken, um die Platzierung anzuhalten und auf den Modus Board Region des Panels zuzugreifen, wo die Eigenschaften direkt geändert werden können. Klicken Sie auf die Pause-Schaltfläche als Overlay im Design Space (), um die Platzierung fortzusetzen.

Placement Modes

Beim Neudefinieren der Leiterplattenform stehen fünf Eckmodi zur Verfügung, von denen vier zusätzlich Untermodi für die Eckrichtung haben. Während der Neudefinition:

  • Drücken Sie Shift+Spacebar, um durch die fünf verfügbaren Eckmodi zu wechseln.
  • Drücken Sie Spacebar, um zwischen den beiden Untermodi für die Eckrichtung umzuschalten.
  • Wenn Sie sich in einem der Eckmodi mit Bogen befinden, halten Sie die Taste  gedrückt, um den Bogen zu verkleinern, oder die Taste , um ihn zu vergrößern. Halten Sie beim Drücken zusätzlich die Taste Shift gedrückt, um die Größenänderung des Bogens zu beschleunigen.
  • Drücken Sie das Tastenkürzel 1, um zwischen dem Platzieren von zwei Kanten pro Klick und einer Kante pro Klick umzuschalten. Im zweiten Modus wird die gestrichelte Kante als Look-Ahead-Segment bezeichnet (wie im letzten Bild der untenstehenden Reihe gezeigt).
  • Drücken Sie die Taste Backspace, um den letzten Scheitelpunkt zu entfernen.

Drücken Sie Shift+Spacebar, um durch die fünf verfügbaren Eckmodi zu wechseln; drücken Sie das Tastenkürzel 1, um die Platzierung zwischen zwei Kanten oder einer Kante umzuschalten. 
 
 
Drücken Sie Shift+Spacebar, um durch die fünf verfügbaren Eckmodi zu wechseln; drücken Sie das Tastenkürzel 1, um die Platzierung zwischen zwei Kanten oder einer Kante umzuschalten.

Erstellen einer Board Region aus einem 3D Body

Board Regions können auch aus 3D-Body-Objekten erstellt werden, indem im 3D-Modus der Befehl Create Board Region from 3D Body verwendet wird. Das Verfahren ist wie folgt:

  1. Stellen Sie sicher, dass Sie die Leiterplatte in 3D anzeigen (verwenden Sie ggf. die Tastenkombination 3, um schnell in diesen Modus zu wechseln).
  2. Wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl Design » Board Shape » Create Board Region from 3D body.
  3. Positionieren Sie den Cursor über dem 3D-Modell, das Sie zum Erzeugen der Board Region für die PCB verwenden möchten, und klicken Sie, oder drücken Sie Enter. Das Modell wird transparent.
  4. Bewegen Sie den Cursor über das 3D-Modell, um eine Fläche zu finden. Wenn sich unter dem Cursor eine ebene Fläche befindet, wird diese deckend mit einem dünnen blauen Rand dargestellt.
  5. Sobald die passende Fläche gefunden wurde, klicken Sie oder drücken Sie Enter – die neue Board Region wird erstellt (und ersetzt die zuvor im Designbereich definierte Board Region).
  6. Der Dialog Board Outline Creation Successful wird angezeigt und bestätigt die erfolgreiche Erstellung. In diesem Dialog haben Sie die Möglichkeit, das Modellteil auszublenden und von der DRC-Prüfung auszunehmen. Außerdem stehen Optionen zur Verfügung, um die Modellhöhe so zu ändern, dass die Fläche mit der Oberseite, der Unterseite oder ohne Positionsänderung ausgerichtet wird.
Die Board-Kontur der ausgewählten Fläche muss mit der PCB-Leiterplatte ausgerichtet sein, damit die Board Region definiert werden kann. 

Erstellen einer Board-Cutout-Region

Um einen internen Ausschnitt in der Leiterplatte zu erstellen, platzieren Sie eine Board Cutout Region (Place » Define Board Cutout oder klicken Sie auf die Schaltfläche auf der Active Bar). Ein Board Cutout ist ebenfalls ein polygonales Objekt und hat daher denselben Platzierungsprozess wie die Board Region selbst. Die folgenden Bilder zeigen eine Board Region mit zwei Board Cutouts; diese werden bei der Fertigung zu Löchern in der Leiterplatte.

Ein auf einer Board Region platziertes Board Cutout wird zu einem Loch in der fertigen Leiterplatte. Ein auf einer Board Region platziertes Board Cutout wird zu einem Loch in der fertigen Leiterplatte.

Aufteilen der Board-Kontur in Regionen

Sie können eine vorhandene Board Region durch Aufschneiden in zwei Regionen teilen. Dies erfolgt, wenn sich der PCB-Editor in Board Planning Mode befindet.

Die Leiterplatte wurde mit dem Befehl Slice Region in drei Board Regions aufgeteilt.

So schneiden Sie eine Board Region auf:

  1. Wählen Sie View » Board Planning Mode (oder drücken Sie die Tastenkombination 1), um Board Planning Mode aufzurufen.
  2. Wählen Sie Design » Slice Board Region (oder klicken Sie auf die Schaltfläche  in der Active Bar), um den Modus Slice Board Region aufzurufen.
  3. Wenn Sie den Befehl auswählen, befinden Sie sich im Slice-Modus, der dem Leiterbahn-Platzierungsmodus ähnelt. Beginnen Sie außerhalb der aufzuschneidenden Region und klicken Sie, um eine Reihe von Eckpunkten zu setzen, die die Schnittlinie definieren. Drücken Sie beim Definieren des Schnitts Shift+Spacebar, um durch die Eckmodi zu wechseln; drücken Sie Spacebar, um zwischen Start- und End-Eckmodus umzuschalten, und verwenden Sie die Taste Backspace, um die zuletzt platzierte Ecke zu entfernen. Platzieren Sie das Ende der Schnittlinie jenseits der Kante der Board Region. Wenn Sie die Definition des Schnitts abgeschlossen haben, klicken Sie mit der rechten Maustaste oder drücken Sie Esc, um den Befehl zu beenden.
  4. Es wird ein Bestätigungsdialog geöffnet, der die Anzahl der Polygone (Regionen) angibt, die durch Ihre Aktion geteilt werden, sowie die Anzahl der Polygone (Regionen), die erstellt werden. Klicken Sie auf Yes, um deren Erstellung zu bestätigen.

Jede neu erstellte Region kann eine oder mehrere der in der ursprünglichen Region enthaltenen Komponenten übernehmen. Gehören solche Komponenten zu einer Komponentenklasse, wird für jede neue Region eine neue Klasse erstellt und die Mitgliedschaft entsprechend aktualisiert.

Erstellen von Board Regions aus ausgewählten Objekten

Abhängig von der Form Ihrer Leiterplatte kann es effizienter sein, die Form durch das Erstellen mehrerer Board Regions aufzubauen. Wie oben erwähnt, können die Regionen interaktiv platziert oder durch Nachzeichnen einer Kontur erstellt werden, die durch Track- und Arc-Objekte definiert ist. Das folgende Video zeigt die Definition von drei Board Regions aus ausgewählten Objekten. Im Video werden Sie feststellen, dass dasselbe Objekt verwendet wird, um die benachbarten Kanten dort zu definieren, wo sich die Regionen berühren, wodurch sichergestellt wird, dass diese Regionen exakt positioniert sind.

Ein gängiger Ansatz besteht darin, die Kontur der Regionen mit Tracks und Arcs zu definieren und dann die Board Regions aus den ausgewählten Konturen zu erstellen.

Konvertieren zwischen 2D-Zeichenprimitiven und Board-Definitionsobjekten

Ein gängiger Ansatz zur Definition der Board Shape und der dafür benötigten Board Regions besteht darin, eine Zeichnung aus einem mechanischen CAD-Paket zu importieren. Beispielsweise könnten Sie mechanische Details in einer DWG-Datei importieren und dadurch eine Reihe von Linien (Tracks) auf einer mechanischen Lage erhalten, die Folgendes definieren: die Board Shape, die Regionen innerhalb der Form und bei einem Rigid-Flex-Design Linien, die die Position der Biegelinien in den flexiblen Regionen definieren.

Die Software enthält eine Reihe von Befehlen, die beim Erstellen von Board-Definitionsobjekten (Region, Cutout, Bend Line) aus 2D-Zeichenprimitiven helfen, sowie entsprechende Gegenbefehle, um Board-Definitionsobjekte wieder in Zeichenprimitive umzuwandeln.

Objekt Aus ausgewählten 2D-Zeichenprimitiven Aus Board-Design-Objekten
Board Region Create Board Region from Selected Objects
(Untermenü Design » Board Shape)
Explode Region to Free Primitives
Board Cutout Create Board Cutout from Selected Primitives Explode Board Cutout to Free Primitives
Bend Line Convert Selected Line to Bend Line Explode Bend Line

Hinweise:

  • Für beide Richtungen stehen Befehle im Untermenü Tools » Convert des jeweiligen Modus View zur Verfügung (mit Ausnahme des Befehls Create Board Region from Selected Objects, der sich im Untermenü Design » Board Shape befindet).
  • Um 2D-Zeichenprimitive in Board-Definitionsobjekte umzuwandeln, wechseln Sie die Ansicht zu 2D Layout Mode.
    • Die Primitive müssen vor dem Ausführen des Befehls ausgewählt werden.
    • Die Primitive müssen eine geschlossene Form bilden, um eine Region oder ein Cutout zu erstellen. Lesen Sie das Warnfeld unten, um mehr über die Anforderungen an diese Form zu erfahren.
  • Um Board-Definitionsobjekte in 2D-Zeichenobjekte umzuwandeln, wechseln Sie die Ansicht zu Board Planning Mode.
    • Diese Befehle erfordern keine Vorauswahl der Objekte, wirken jedoch auf das ausgewählte Objekt, wenn bereits eines ausgewählt ist.
    • Wenn mehrere Board Regions vorhanden sind, verschwindet die Region, wenn sie in Primitive zerlegt wird. Wenn nur eine Board Region vorhanden ist, werden die Primitive erstellt und die gewählte Board Region bleibt erhalten (es muss immer eine Board Region vorhanden sein).
    • 2D-Zeichenobjekte werden auf der mechanischen Lage Board Shape erstellt. Wenn in der Leiterplatte keine Lage dieses Lagentyps vorhanden ist, wird eine mechanische Lage hinzugefügt und ihr Lagentyp auf Board Shape gesetzt. Erfahren Sie mehr über Mechanical Layers and Layer Types.
    • Obwohl es keinen eigentlichen Befehl zum erneuten Gruppieren eines zerlegten Objekts gibt, können Sie dazu den Befehl Undo verwenden.
Alle Befehle, die eine polygonale Form auf Basis einer aus Linien (Tracks) und Bögen (Arcs) aufgebauten Kontur erstellen, versuchen, die Form zu finden, indem sie der Mittellinie der ausgewählten Objekte folgen. Wenn die Koordinaten des Endes eines Track-/Arc-Segments nicht exakt mit den Koordinaten des nächsten Track-/Arc-Segments übereinstimmen, schlägt der Algorithmus zur Grenzerkennung fehl, und es wird eine Meldung angezeigt, die die Fehlerposition angibt. Anschließend wird angeboten, stattdessen einen Nachzeichnungsalgorithmus zu verwenden. Beachten Sie, dass der Nachzeichnungsalgorithmus der Außenkante der Track-/Arc-Objekte folgt, sodass die Form geringfügig von der anhand der Mittellinien erstellten Form abweicht. Wählen Sie diese Option nur, wenn Ihr Design die Auswirkungen dieses Unterschieds tolerieren kann.

Ändern der Board Regions

Wenn die Leiterplatte für die Verwendung des standardmäßigen Rigid-Flex-Modus konfiguriert ist, wurde die Position, an der zwei benachbarte Bereiche aufeinandertreffen, durch eine verschiebbare blaue Trennlinie definiert. Dieser Ansatz wird im erweiterten Rigid-Flex-Modus nicht verwendet; stattdessen ist jeder Bereich eine separate, geschlossene polygonale Form. Als polygonale Form kann jeder Bereich bei Bedarf mit den standardmäßigen Techniken zur Bearbeitung polygonaler Formen angepasst werden. Beachten Sie, dass nicht alle Befehle zur Polygonbearbeitung für die Änderung einer Board Region verfügbar sind, einschließlich der Befehle zum Hinzufügen und Subtrahieren von Polygonen.

Wenn Sie eine Board Region umformen und sie einen benachbarten Bereich überlappt, geht die Software davon aus, dass der Bereich mit der größten Anzahl an Lagen der Bereich ist, der in diesem Überlappungsbereich existiert.

Wichtige Punkte zur Bearbeitung eines polygonalen Objekts:

  • Wenn Sie auf einen Eckpunkt oder eine Polygonkante klicken und ziehen, stehen 3 Umformungsmodi zur Verfügung: Verschieben, Aufbrechen und Krümmen – drücken Sie Shift+Spacebar, um während des Ziehens zwischen den Modi zu wechseln. Der aktuelle Modus wird in der Statusleiste und in der Heads-Up-Anzeige angezeigt.
  • Das Fangverhalten des Cursors wird durch die aktuellen Cursor-Fangeinstellungen gesteuert. Dazu gehören das aktuelle Fangraster, die verfügbaren Objekte zum Fangen, das Vorhandensein von Workspace Guides und die Einstellungen für das Fangen an Achsen – verwenden Sie diese Funktionen, um die gewünschte Form zu erzielen. Erfahren Sie mehr über das Verständnis des Fangverhaltens.

Zuweisen eines Layer-Stacks und Bearbeiten des Namens der Board Region

Related page: Definieren des Layer-Stacks

Wenn eine neue Leiterplatte erstellt wird, hat sie einen einzelnen Bereich mit dem Namen Default Layer Stack Region. Diesem Bereich wird der standardmäßige Layer-Stack mit dem Namen Board Layer Stack zugewiesen.

Wenn Sie eine Leiterplattenform in mehrere Bereiche aufteilen, wird jedem neuen Bereich ebenfalls der standardmäßige Layer-Stack zugewiesen. Sobald die erforderlichen Layer-Stacks im Layer Stack Manager definiert wurden, kann jedem Bereich sein Stack zugewiesen und außerdem ein aussagekräftiger Name gegeben werden.

Jeder Bereich zeigt eine Beschriftung an, die seinen Namen und den Namen des ihm zugewiesenen Layer-Stacks in der Form Region Name - Layer Stack Name anzeigt. Wenn der ausgewählte Layer-Stack für Flex aktiviert ist, wird dies außerdem durch (flex) angezeigt. Das Aktivieren der Flex-Einstellung für einen Stack erfolgt im Layer Stack Manager.

So weisen Sie einen Layer-Stack zu und benennen einen Bereich:

  1. Wählen Sie View » Board Planning Mode oder drücken Sie die Tastenkombination 1, um Board Planning Mode aufzurufen.
  2. Klicken Sie unten im Arbeitsbereich auf die Registerkarte Multi-Layer, um sie zur aktiven Lage zu machen (wenn die Registerkarte der Lage nicht sichtbar ist, drücken Sie L, um das View Configuration panel zu öffnen und sie zu aktivieren).
  3. Doppelklicken Sie auf die Board Region, um den Dialog Board Region zu öffnen, oder klicken Sie einmal auf die Board Region und öffnen Sie das Properties-Panel. Wenn der Bereich nicht ausgewählt wird und sich der Dialog nicht öffnet, stellen Sie sicher, dass der Selection Filter Regions nicht ausschließt.
  4. Weisen Sie den Layer-Stack zu, indem Sie den erforderlichen Stack aus der Dropdown-Liste Layer stack auswählen.
  5. Bearbeiten Sie Name nach Bedarf.

Der Name der Board Region und der zugewiesene Layer-Stack werden im geometrischen Zentrum dieses Bereichs angezeigt. (Flex) wird ebenfalls angezeigt, wenn der zugewiesene Stack als flexibel konfiguriert ist.
Der Name der Board Region und der zugewiesene Layer-Stack werden im geometrischen Zentrum dieses Bereichs angezeigt. (Flex) wird ebenfalls angezeigt, wenn der zugewiesene Stack als flexibel konfiguriert ist.

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