Erstellen und Konfigurieren des PCB-Dokuments

Sie sind nun bereit, eine Leiterplatte zu erstellen.

Ein PCB-Dokument zum Projekt hinzufügen

Bevor Sie den Entwurf vom Schaltplaneditor in den PCB-Editor übertragen, müssen Sie eine leere Leiterplatte erstellen, sie benennen und als Teil des Projekts speichern.

1. Klicken Sie im Panel Projects mit der rechten Maustaste auf den Projekteintrag und wählen Sie im Kontextmenü den Befehl Add New to Project » PCB. Ein neues PCB-Dokument wird geöffnet und im Panel Projects erscheint unter dem Eintrag Source Documents ein mit dem Projekt verknüpfter Eintrag.

   ❯ ❮ Javascript ID: Tutorial_AddNewPCB_AD25_4

2. Klicken Sie im Panel Projects mit der rechten Maustaste auf den Eintrag des PCB-Dokuments und wählen Sie den Befehl Save As. Das Dialogfeld Save As wird geöffnet, sodass Sie das Dokument am selben Speicherort wie die Projektdatei speichern können. Geben Sie im Feld File name den Namen Multivibrator ein und klicken Sie auf die Schaltfläche Save.

3. Durch das Hinzufügen der Leiterplatte wurde das Projekt geändert. Speichern Sie das Projekt daher lokal, indem Sie im Panel Projects mit der rechten Maustaste auf den Projekteintrag klicken und Save auswählen.

Bevor wir den Entwurf aus dem Schaltplaneditor übertragen, ändern wir außerdem einige Eigenschaften der neuen Leiterplatte.

Ursprung und Maßeinheiten festlegen

Main page: Mit dem Cursor-Fangsystem arbeiten

Der PCB-Editor verfügt über zwei Ursprünge: den absoluten Ursprung unten links im Arbeitsbereich und den benutzerdefinierbaren relativen Ursprung, anhand dessen die aktuelle Position im Arbeitsbereich bestimmt wird. Die Koordinaten von Objekten in einem PCB-Dokument werden relativ zum relativen Ursprung definiert. Auch die in der Statusleiste angezeigten Koordinaten beziehen sich auf diesen Ursprung. Üblicherweise wird der relative Ursprung auf die untere linke Ecke der Leiterplattenkontur gesetzt.

1. Vergrößern Sie den Bereich unten links in der aktuellen Leiterplattenkontur, sodass sowohl das grobe als auch das feine Raster gut erkennbar sind, wie in den folgenden Abbildungen gezeigt.

2. Um den relativen Ursprung festzulegen, wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl Edit » Origin » Set. Positionieren Sie dann den Cursor über der unteren linken Ecke der Leiterplattenkontur und klicken Sie.

   

3. Wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl View » Toggle Units, um die Maßeinheiten des PCB-Dokuments von mil auf Millimeter umzustellen.

   Anhand der Koordinaten und des Rasters in der Statusleiste können Sie schnell prüfen, welche Maßeinheiten aktuell verwendet werden.

   

Leiterplattenkontur bearbeiten

Main pages: Leiterplattenkontur definieren

Die standardmäßige Leiterplattenkontur ist 6 x 4 Zoll groß. Für dieses Tutorial ändern Sie die Leiterplattengröße auf 30 x 30 mm.

1. Wählen Sie ein geeignetes Fangraster. Im Verlauf des Entwurfsprozesses ist es durchaus üblich, das Raster zu ändern. Beispielsweise können Sie beim Platzieren von Bauteilen ein grobes Raster und beim Routen ein feineres Raster verwenden. Wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl View » Grids » Set Global Snap Grid und geben Sie im Feld des sich öffnenden Dialogfelds Snap Grid den Wert 5 ein. Klicken Sie anschließend auf OK, um das Dialogfeld zu schließen.

   

2. Verkleinern Sie die Ansicht, sodass die gesamte Leiterplatte einschließlich ihrer Ränder sichtbar ist.

3. Die Leiterplattenkontur wird im Leiterplattenplanungsmodus geändert. Wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl View » Board Planning Mode, um in diesen Modus zu wechseln (Tastenkürzel: 1). Die Darstellung ändert sich und die Leiterplattenfläche wird nun grün angezeigt.

   

4. Im Leiterplattenplanungsmodus stellt der PCB-Editor mehrere Befehle zum Ändern der Leiterplattenkontur bereit. Bei einem einfachen Quadrat oder Rechteck ist es effizienter, die vorhandene Leiterplattenkontur zu bearbeiten. Das grobe sichtbare Raster beträgt 25 mm (das 5-Fache des Fangrasters), das feine sichtbare Raster 5 mm. Beide können als Orientierungshilfe dienen.

   1. Wählen Sie in den Hauptmenüs Design » Edit Board Shape.

   2. An jeder Ecke und in der Mitte jeder Kante erscheinen Bearbeitungsgriffe, wie im folgenden Video gezeigt.

      Beachten Sie, dass Sie den Bearbeitungsmodus für die Leiterplattenkontur verlassen, wenn Sie an eine Stelle klicken, die weder auf einem Bearbeitungsgriff noch auf einer Kante der Kontur liegt.

   3. Sie können die obere Kante nach unten und die rechte Kante nach links verschieben, um die richtige Größe zu erhalten. Um die obere Kante nach unten zu verschieben, positionieren Sie den Cursor über der Kante, jedoch nicht über einem Bearbeitungsgriff. Sobald sich der Cursor in einen Doppelpfeil verwandelt, halten Sie die Maustaste gedrückt und ziehen Sie die Kante an die neue Position, sodass die Y-Koordinate des Cursors in der Statusleiste 30mm beträgt, wie im folgenden Video gezeigt.

   4. Wiederholen Sie den Vorgang, um die rechte Kante nach innen zu verschieben, und positionieren Sie sie so, dass die X-Koordinate des Cursors in der Statusleiste 30mm beträgt.

   5. Klicken Sie auf eine beliebige Stelle im Arbeitsbereich, um den Bearbeitungsmodus für die Leiterplattenkontur zu verlassen.

5. Wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl View » 2D Layout Mode, um zum 2D-Layoutmodus zurückzukehren (Tastenkürzel: 2).

6. Nachdem die Kontur definiert wurde, können Sie das Raster (View » Grids » Set Global Snap Grid) auf einen für die Bauteilplatzierung geeigneten Wert einstellen, beispielsweise 1 mm.

7. Speichern Sie das PCB-Dokument lokal, indem Sie im Panel Projects mit der rechten Maustaste auf seinen Eintrag klicken und im Kontextmenü Save auswählen.

Die Leiterplattengröße ist nun definiert, und Maßeinheiten, Ursprung sowie Raster sind eingestellt.

Standardeinstellungen für PCB-Objekte konfigurieren

Wenn Sie ein Objekt im Arbeitsbereich des PCB-Editors platzieren, legt Altium Designer dessen Form und Eigenschaften anhand der folgenden Grundlagen fest:

• An applicable design rule – Wenn eine Regel definiert ist, die für dieses Objekt gilt, werden die Objekteigenschaften anhand dieser Regel festgelegt. Beispielsweise wird bei einem Lagenwechsel während des interaktiven Routens automatisch eine Durchkontaktierung hinzugefügt, deren Größe und Bohrungsdurchmesser aus der zutreffenden Entwurfsregel „Routing Via Style“ übernommen werden.

• Default settings – Wenn keine entsprechende Entwurfsregel vorhanden ist oder diese nicht zutrifft, werden die Objekteigenschaften anhand der Standardeinstellungen festgelegt, die auf der Seite „PCB Editor – Defaults“ des Dialogfelds Preferences konfiguriert sind. Wenn Sie beispielsweise den Befehl Place » Via ausführen, weiß Altium Designer nicht, ob diese Durchkontaktierung Teil eines Netzes sein wird, und zeigt daher eine Durchkontaktierung mit der in den Standardeinstellungen definierten Größe an.

Im Rahmen dieses Tutorials konfigurieren Sie die Standardeigenschaften für Bauteilbezeichner und Kommentare. Diese Eigenschaften werden auf die entsprechenden Bauteiltexte angewendet, wenn die Bauteile auf der Leiterplatte platziert werden.

1. Klicken Sie oben im Designbereich auf die Schaltfläche , um den Dialog Preferences zu öffnen. Erweitern Sie anschließend die Kategorie PCB Editor im linken Verzeichnisbaum und wählen Sie den Eintrag Defaults in dieser Kategorie aus, um die Seite PCB Editor – Defaults zu öffnen.

   

2. Wählen Sie Designator in Primitive List aus, um die Standardeigenschaften dieses Objekts anzuzeigen. Vergewissern Sie sich, dass die Optionen wie folgt eingestellt sind:

   • Die Option Autoposition ist auf Left-Above eingestellt. Dies ist die Standardposition, an der diese Zeichenfolge beim Drehen des Bauteils verbleibt. Die Zeichenfolge kann während des Designprozesses jederzeit interaktiv verschoben werden.

   • Der Wert Text Height ist auf 1.5mm eingestellt.

   • Die Option Font Type ist auf TrueType und Font auf Arial eingestellt.

   

3. Wählen Sie Comment in Primitive List aus und vergewissern Sie sich, dass der Kommentar ausgeblendet ist (die Schaltfläche rechts neben dem Feld Value wird als  angezeigt). Dies ist eine übliche Standardeinstellung. Die Kommentarzeichenfolgen der Bauteile können bei Bedarf während des Designprozesses gezielt eingeblendet werden.

   

4. Klicken Sie auf OK, um die Änderungen zu speichern und den Dialog Preferences zu schließen.

Übertragen des Designs vom Schaltplanentwurf in das Leiterplattenlayout

Main page: Schaltplan und Leiterplatte synchron halten

Das Design wird direkt zwischen dem Schaltplaneditor und dem Leiterplatteneditor übertragen; es wird keine zwischengeschaltete Netzlistendatei erstellt. Wählen Sie dazu den Befehl Design » Update PCB Document <PCBDocumentName> in den Hauptmenüs des Schaltplaneditors aus. Wenn Sie diesen Befehl ausführen, wird eine Reihe von Änderungsaufträgen (Engineering Change Orders, ECOs) erstellt, die Folgendes bewirken:

• Alle im Design verwendeten Bauteile und der jeweils erforderliche Footprint werden aufgelistet. Beim Ausführen der ECOs versucht Altium Designer, jeden Footprint zu finden und im Leiterplatten-Designbereich zu platzieren.

• Es wird eine Liste aller Netze (verbundene Bauteilpins) erstellt. Beim Ausführen der ECOs fügt Altium Designer jedes Netz zur Leiterplatte hinzu und versucht anschließend, die zugehörigen Pins hinzuzufügen. Wenn ein Pin nicht hinzugefügt werden kann, tritt ein Fehler auf. Dies geschieht meist, wenn der Footprint nicht gefunden wird oder die Pads des Footprints nicht den Pins des Symbols zugeordnet werden können.

• Anschließend werden weitere Designdaten übertragen, beispielsweise Netz- und Bauteilklassen.

Mit anderen Worten: Für jede Änderung, die an der Leiterplatte vorgenommen werden muss, damit sie mit dem Schaltplan übereinstimmt, wird ein ECO erstellt.

1. Klicken Sie oben im Designbereich auf die Registerkarte des Schaltplandokuments, um es zum aktiven Dokument zu machen.

2. Wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl Design » Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc aus, um den Dialog Engineering Change Order zu öffnen.

   

3. Klicken Sie unten links im Dialog auf die Schaltfläche . Wenn alle Änderungen erfolgreich validiert wurden, erscheint in der Spalte Status – Check des Dialogs neben jeder Änderung ein grünes Häkchen.

   

   Wenn die Änderungen nicht erfolgreich validiert wurden, schließen Sie den Dialog, prüfen Sie das Panel Messages und beheben Sie alle Fehler.

4. Wenn alle Änderungen erfolgreich validiert wurden, klicken Sie auf die Schaltfläche , um die Änderungen an den Leiterplatteneditor zu übertragen. Für jede ausgeführte Änderung erscheint in der Spalte Status – Done des Dialogs ein Häkchen.

   

5. Wenn alle Änderungen abgeschlossen sind, wird die Leiterplatte hinter dem Dialog Engineering Change Order geöffnet. Sie können den Dialog jetzt schließen. Die Bauteile befinden sich außerhalb der Leiterplatte und sind bereit für die Platzierung. Beachten Sie auch, dass die Bauteilpads desselben Netzes durch Verbindungslinien miteinander verbunden sind. 

   

Bevor Sie mit der Bauteilplatzierung beginnen, sind noch einige Schritte erforderlich, beispielsweise die Konfiguration des Platzierungsrasters und der Lagen.

Konfigurieren der Lagenanzeige

Main page: Ihre Ansicht der Leiterplatte

Sie betrachten Ihre Leiterplatte aus der Vogelperspektive, also von oben entlang der Z-Achse in die Leiterplatte hinein. Der Leiterplatteneditor ist eine lagenbasierte Designumgebung; die Objekte, die Sie auf Signallagen platzieren, werden bei der Fertigung der Leiterplatte zu Kupferstrukturen. Die Zeichenfolgen auf den Bestückungsdrucklagen werden auf die Leiterplattenoberfläche gedruckt, und die Hinweise auf mechanischen Lagen werden zu Anweisungen auf der ausgedruckten Bestückungszeichnung.

Beim Entwerfen der Leiterplatte blicken Sie von oben in diesen Lagenstapel und platzieren Bauteile auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte (Top Layer / Bottom Layer) sowie weitere Designobjekte auf den Kupfer-, Bestückungsdruck-, Masken- und mechanischen Lagen. Die Anzeigeattribute der Lagen und weitere Lagen werden im Panel View Configuration konfiguriert.

1. Öffnen Sie das Panel View Configuration. Klicken Sie dazu unten rechts im Designbereich auf die Schaltfläche  und wählen Sie im Menü View Configuration aus.

2. Vergewissern Sie sich im Bereich Layers auf der Registerkarte Layers and Colors des Panels, dass die Signallagen Top Layer und Bottom Layer sichtbar sind (das Steuerelement für die Sichtbarkeit links neben den Lageneinträgen wird als angezeigt).

   

3. Um die Ansicht beim Platzieren und Routen übersichtlicher zu gestalten, deaktivieren Sie die Anzeige von Component Layer Pairs (mit Ausnahme der Lagen Overlay), Mechanical Layers sowie der Lagen Drill Guide und Drill Drawing.

   

4. Vergewissern Sie sich im Bereich Additional Options auf der Registerkarte View Options des Panels, dass die Optionen Pad Nets und Pad Numbers aktiviert sind.

   

Konfigurieren des Lagenaufbaus der Leiterplatte

Main page: Definieren des Lagenaufbaus

Die physischen Lagen einer Leiterplatte (Signal-, Flächen- und dielektrische Lagen) sowie weitere Aspekte ihres physischen Aufbaus, beispielsweise Via-Typen und Impedanzprofile, werden im Layer Stack Manager konfiguriert.

Die Leiterplatte in diesem Tutorial ist ein einfaches Design, das als doppelseitige Leiterplatte mit durchgehenden Vias geroutet werden kann.

1. Öffnen Sie den Layer Stack Manager. Wählen Sie dazu in den Hauptmenüs des Leiterplatteneditors den Befehl Design » Layer Stack Manager aus. Bei einer neuen Leiterplatte umfasst der standardmäßige Lagenaufbau einen dielektrischen Kern, zwei Kupferlagen sowie Lötstoppmasken- und Bestückungsdrucklagen auf der Ober- und Unterseite.

   

2. Um die Verwaltung der Lagen zu vereinfachen, stellen Sie sicher, dass die Option Stack Symmetry im Bereich Board des Properties-Panels aktiviert ist (falls das Panel nicht sichtbar ist, klicken Sie auf die Schaltfläche  unten rechts im Designbereich und wählen Sie Properties aus dem Menü). Wenn diese Option aktiviert ist, werden Lagen paarweise symmetrisch zur mittleren dielektrischen Lage hinzugefügt.

   

3. Um einer bestimmten Lage (oder einem Lagenpaar, wenn die Symmetrie aktiviert ist) ein Material zuzuweisen, klicken Sie in der Zelle Material der gewünschten Lage auf die Schaltfläche , um den Dialog Select Material zu öffnen.

   

   Wählen Sie die Lagenmaterialien wie folgt aus:

   • Lötstopplacklagen (Top Solder und Bottom Solder) – SM-001

   • Signallagen (Top Layer und Bottom Layer) – CF-004

   • Dielektrische Lage (Dielectric 1) – Core-043

   

4. Klicken Sie unten im Layer Stack Manager auf die Registerkarte Via Types und vergewissern Sie sich, dass ein Typ Thru 1:2 definiert ist.

   

5. Speichern Sie die im Layer Stack Manager vorgenommenen Änderungen, indem Sie in den Hauptmenüs den Befehl File » Save to PCB wählen.

6. Schließen Sie den Layer Stack Manager, indem Sie mit der rechten Maustaste auf seine Registerkarte oben im Designbereich klicken und den Befehl Close Multivibrator.PcbDoc [Stackup] aus dem Kontextmenü wählen.

Fangraster konfigurieren

Main page: Arbeiten mit Rastern und Hilfslinien

Im nächsten Schritt wählen Sie ein geeignetes Raster für die Platzierung der Bauteile aus. Alle Objekte werden im PCB-Designbereich auf dem aktuellen Fangraster platziert.

1. Falls das Panel Properties noch nicht sichtbar ist, blenden Sie es ein, indem Sie unten rechts im Designbereich auf die Schaltfläche  klicken und im sich öffnenden Menü Properties wählen. Das Panel zeigt die Eigenschaften des ausgewählten Objekts an. Wenn kein Objekt ausgewählt ist, werden die Eigenschaften des PCB-Dokuments angezeigt.

2. Wählen Sie im Bereich Grid Manager auf der Registerkarte General des Panels den Eintrag Global Board Snap Grid aus und klicken Sie auf die Schaltfläche . Der Dialog Cartesian Grid Editor wird geöffnet.

   

3. Im Dialog Cartesian Grid Editor:

   1. Stellen Sie sicher, dass das Feld Step X den Wert 1mm hat. Da die Felder X und Y miteinander verknüpft sind, müssen Sie den Wert Step Y nicht festlegen.

   2. Klicken Sie auf das Farbfeld für das Raster Fine und wählen Sie im sich öffnenden Dialog Choose Color eine hellere Farbe aus (z. B. die Farbe in Zeile 34 auf der Registerkarte Basic – ).

   3. Wählen Sie für das Raster Coarse den Eintrag Lines aus der Dropdown-Liste und klicken Sie auf das Steuerelement Darker, um seine Farbe automatisch auf einen dunkleren Farbton als die aktuelle Farbe des Feinrasters einzustellen. Dadurch lassen sich Fein- und Grobraster leichter unterscheiden.

   4. Stellen Sie sicher, dass Multiplier auf 5x Grid Step eingestellt ist. Dadurch bleibt das Raster auch bei niedrigeren Zoomstufen sichtbar.

   

4. Klicken Sie auf OK, um den Dialog zu schließen. Die Rasteranzeige im Designbereich wird aktualisiert. 

   

5. Speichern Sie das PCB-Dokument lokal, indem Sie im Panel Projects mit der rechten Maustaste auf seinen Eintrag klicken und Save aus dem Kontextmenü wählen.