Creating and Configuring the PCB Document

Sie sind nun bereit, eine Leiterplatte zu erstellen.

Hinzufügen eines PCB-Dokuments zum Projekt

Bevor Sie das Design 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 Bereich Projects mit der rechten Maustaste auf den Projekteintrag und wählen Sie dann im Kontextmenü den Befehl Add New to Project » PCB. Ein neues PCB-Dokument wird geöffnet, und im Bereich Projects erscheint unter dem Eintrag Source Documents ein damit verknüpfter Eintrag.

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2. Klicken Sie im Bereich Projects mit der rechten Maustaste auf den Eintrag des PCB-Dokuments und wählen Sie den Befehl Save As. Das Dialogfeld Save As wird geöffnet und ist bereit, das Dokument am selben Speicherort wie die Projektdatei zu speichern. Geben Sie den Namen Multivibrator in das Feld File name 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 Bereich Projects mit der rechten Maustaste auf den Projekteintrag klicken und Save auswählen.

Bevor wir das Design aus dem Schaltplaneditor übertragen, werden wir außerdem einige Attribute der neuen Leiterplatte ändern.

Festlegen des Ursprungs und der Maßeinheiten

Main page: Arbeiten mit dem Cursor-Raster-System

Der PCB-Editor hat zwei Ursprünge: den absoluten Ursprung, der sich unten links im Designbereich befindet, und den benutzerdefinierbaren relativen Ursprung, der zur Bestimmung der aktuellen Position im Designbereich verwendet 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. Ein gängiger Ansatz besteht darin, den relativen Ursprung auf die linke untere Ecke der Leiterplattenkontur zu setzen.

1. Zoomen Sie in den linken unteren Bereich der aktuellen Leiterplattenkontur hinein, damit sowohl das grobe als auch das feine Raster gut sichtbar sind, wie in den folgenden Abbildungen gezeigt.

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

   

3. Wählen Sie im Hauptmenü den Befehl View » Toggle Units, um die Maßeinheiten des PCB-Dokuments von Mil auf Millimeter umzustellen.

   Werfen Sie einen Blick auf die Koordinaten und das Raster in der Statusleiste, um schnell zu prüfen, welche Maßeinheiten derzeit verwendet werden.

   

Bearbeiten der Leiterplattenkontur

Main pages: Definieren der Leiterplattenkontur

Die Standard-Leiterplattenkontur ist 6 x 4 Zoll groß. In diesem Tutorial ändern Sie die Leiterplattengröße auf 30 x 30 mm.

1. Wählen Sie ein geeignetes Fangraster. Im Verlauf des Designprozesses ist es durchaus üblich, das Raster zu ändern; beispielsweise verwenden Sie möglicherweise ein grobes Raster bei der Bauteilplatzierung und ein feineres Raster für das Routing. Wählen Sie im Hauptmenü 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. Zoomen Sie heraus, sodass die gesamte Leiterplatte einschließlich ihrer Kanten sichtbar ist.

3. Die Änderung der Leiterplattenkontur erfolgt im Board-Planning-Modus. Wählen Sie im Hauptmenü den Befehl View » Board Planning Mode, um in diesen Modus zu wechseln (Tastenkürzel: 1). Die Anzeige ändert sich, und der Leiterplattenbereich wird nun grün dargestellt.

   

4. Im Board-Planning-Modus stellt der PCB-Editor mehrere Befehle zum Ändern der Leiterplattenkontur bereit. Für ein einfaches Quadrat oder Rechteck ist es effizienter, die vorhandene Leiterplattenkontur zu bearbeiten. Das grobe sichtbare Raster beträgt 25 mm (das 5-Fache des Fangrasters), und das feine sichtbare Raster beträgt 5 mm; diese können als Orientierung dienen.

   1. Wählen Sie im Hauptmenü Design » Edit Board Shape.

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

      Beachten Sie, dass ein Klick irgendwo anders als auf einen Bearbeitungsgriff oder eine Kante der Kontur den Bearbeitungsmodus für die Leiterplattenkontur beendet.

   3. Sie können die obere Kante nach unten und die rechte Kante nach links verschieben, um die korrekte Größe zu erzeugen. Um die obere Kante nach unten zu verschieben, positionieren Sie den Cursor über der Kante (aber nicht über einem Griff). Wenn sich der Cursor in einen Doppelpfeil verwandelt, klicken und halten Sie die Maustaste gedrückt und ziehen dann die Kante an die neue Position, sodass die Y-Cursor-Position 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-Cursor-Position in der Statusleiste 30mm beträgt.

   5. Klicken Sie irgendwo im Designbereich, um den Bearbeitungsmodus für die Leiterplattenkontur zu verlassen.

5. Wählen Sie im Hauptmenü den Befehl View » 2D Layout Mode, um zum 2D-Layout-Modus 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 setzen, zum Beispiel 1 mm.

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

Die Leiterplattengröße wurde festgelegt, und die Einheiten, der Ursprung und das Raster wurden eingestellt.

Konfigurieren der Standardwerte für PCB-Objekte

Wenn Sie ein Objekt im Designbereich des PCB-Editors platzieren, definiert Altium Designer die Form und Eigenschaften des Objekts auf Grundlage von:

• An applicable design rule – falls eine Regel definiert ist, die auf dieses Objekt zutrifft, werden die Objekteigenschaften aus der Regel übernommen. Wenn Sie beispielsweise beim interaktiven Routing die Lage wechseln, wird automatisch eine Via hinzugefügt, deren Größen- und Bohrungsdurchmesser-Eigenschaften aus der zutreffenden Designregel Routing Via Style übernommen werden.

• Default settings – falls keine zutreffende Designregel existiert oder angewendet wird, werden die Objekteigenschaften aus den in der Seite PCB Editor – Defaults page des Dialogfelds Preferences konfigurierten Standardeinstellungen übernommen. Wenn Sie beispielsweise den Befehl Place » Via ausführen, weiß Altium Designer nicht, ob diese Via Teil eines Netzes sein wird, daher wird eine Via in der in den Standardwerten definierten Größe angezeigt.

Im Rahmen dieses Tutorials konfigurieren Sie die Standardeigenschaften von Bauteilbezeichnern und Kommentaren. Diese Eigenschaften werden auf diese Bauteil-Strings angewendet, wenn die Bauteile auf der Leiterplatte platziert werden.

1. Klicken Sie oben im Designbereich auf die Schaltfläche , um das Dialogfeld Preferences zu öffnen. Erweitern Sie dann im linken Baum die Kategorie PCB Editor und wählen Sie in dieser Kategorie den Eintrag Defaults, 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 gesetzt. Dies ist die Standardposition, an der dieser String gehalten wird, wenn das Bauteil gedreht wird. Der String kann während des Designprozesses jederzeit interaktiv neu positioniert werden.

   • Der Wert Text Height ist auf 1.5mm gesetzt.

   • Die Option Font Type ist auf TrueType gesetzt, und Font ist auf Arial gesetzt.

   

3. Wählen Sie Comment in Primitive List aus und vergewissern Sie sich, dass die Sichtbarkeit des Kommentars auf ausgeblendet gesetzt ist (die Schaltfläche rechts neben dem Feld Value wird als  angezeigt). Dies ist ein gängiger Standard. Kommentar-Strings von Bauteilen können bei Bedarf während des Designprozesses selektiv angezeigt werden.

   

4. Klicken Sie auf OK, um die Änderungen zu speichern und das Dialogfeld Preferences zu schließen.

Übertragen des Designs von der Schaltplanerfassung zum PCB-Layout

Main page: Synchronisierung von Schaltplänen und PCB

Das Design wird direkt zwischen dem Schaltplaneditor und dem PCB-Editor übertragen; es wird keine zwischengeschaltete Netzlistendatei erstellt. Dies kann durch Auswahl des Befehls Design » Update PCB Document <PCBDocumentName> im Hauptmenü des Schaltplaneditors erfolgen. Wenn Sie diesen Befehl ausführen, wird ein Satz von Engineering Change Orders (ECOs) erstellt, der:

• Alle im Design verwendeten Bauteile und den jeweils erforderlichen Footprint auflistet. Wenn die ECOs ausgeführt werden, versucht Altium Designer, jeden Footprint zu finden und jeden davon im PCB-Designbereich zu platzieren.

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

• Anschließend werden zusätzliche Designdaten übertragen, wie z. B. Netz- und Bauteilklassen.

Mit anderen Worten: Für jede Änderung, die an der PCB 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 den Design » Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc Befehl aus den Hauptmenüs, um den Dialog Engineering Change Order zu öffnen.

   

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

   

   Wenn die Änderungen nicht validiert sind, schließen Sie den Dialog, prüfen Sie das Bedienfeld Messages und beheben Sie alle Fehler.

4. Wenn alle Änderungen validiert sind, klicken Sie auf die Schaltfläche , um die Änderungen an den PCB-Editor zu senden. Während jede Änderung ausgeführt wird, erscheint in der Spalte Status – Done des Dialogs ein Häkchen.

   

5. Wenn alle Änderungen abgeschlossen sind, wird die PCB hinter dem Dialog Engineering Change Order geöffnet. Sie können den Dialog jetzt schließen.

6. Die Komponenten sind außerhalb der Platine positioniert und bereit für die Platzierung. Beachten Sie außerdem, dass Komponentenpads desselben Netzes durch Verbindungslinien miteinander verbunden sind. 

   

Bevor Sie mit der Komponentenplatzierung beginnen, sind noch einige Schritte erforderlich, z. B. das Konfigurieren des Platzierungsrasters und der Layer.

Konfigurieren der Layer-Anzeige

Main page: Ihre Ansicht der PCB

Ihre Ansicht Ihrer Platine ist eine Vogelperspektive, d. h. Sie blicken entlang der Z-Achse von oben auf die Platine. Der PCB-Editor ist eine mehrlagige Designumgebung; die Objekte, die Sie auf Signallayern platzieren, werden bei der Fertigung der Platine zu Kupfer, die Zeichenfolgen, die Sie auf Overlay-Layern platzieren, werden auf die Platinenoberfläche im Siebdruck aufgebracht, und die Hinweise, die Sie auf mechanischen Layern platzieren, werden zu Anweisungen in der Montagezeichnung, die Sie ausdrucken.

Sie entwerfen die Platine mit Blick auf diesen Layer-Stapel, platzieren Komponenten auf der Ober- und Unterseite der Platine (Top Layer / Bottom Layer) und weitere Designobjekte auf den Kupfer-, Overlay-, Masken- und mechanischen Layern, während Sie das Design aufbauen. Anzeigeattribute der Layer und weitere Layer werden im Bedienfeld View Configuration konfiguriert.

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

2. Bestätigen Sie im Bereich Layers auf der Registerkarte Layers and Colors des Bedienfelds, dass die Signallayer Top Layer und Bottom Layer sichtbar sind (die Sichtbarkeitssteuerung links neben den Layereinträgen wird als angezeigt).

   

3. Um bei Platzierung und Routing weniger visuelle „Unordnung“ zu haben, deaktivieren Sie die Anzeige von Component Layer Pairs (mit Ausnahme der Layer Overlay), Mechanical Layers sowie der Layer Drill Guide und Drill Drawing.

   

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

   

Konfigurieren des Layer-Stacks der Platine

Main page: Definieren des Layer-Stacks

Physische Layer einer PCB (Signal-, Plane- und Dielektrikum-Layer) sowie andere Aspekte der physischen Struktur der PCB, wie Via-Typen und Impedanzprofile, werden im Layer Stack Manager konfiguriert.

Die PCB in diesem Tutorial ist ein einfaches Design, das als doppelseitige Platine mit Through-Hole-Vias geroutet werden kann.

1. Öffnen Sie den Layer Stack Manager. Wählen Sie dazu in den Hauptmenüs des PCB-Editors den Befehl Design » Layer Stack Manager. Bei einer neuen Platine umfasst der Standard-Stack einen dielektrischen Kern, zwei Kupferlayer sowie die oberen und unteren Lötstoppmasken- und Overlay- (Siebdruck-) Layer.

   

2. Um die Verwaltung der Layer zu vereinfachen, stellen Sie sicher, dass die Option Stack Symmetry im Bereich Board des Bedienfelds Properties aktiviert ist (falls das Bedienfeld nicht sichtbar ist, klicken Sie unten rechts im Designbereich auf die Schaltfläche  und wählen Sie Properties aus dem Menü). Wenn diese Option aktiviert ist, werden Layer als passende Paare hinzugefügt, zentriert um den mittleren Dielektrikum-Layer.

   

3. Um ein Material für einen bestimmten Layer zu verwenden (oder für ein Layerpaar, wenn Symmetrie aktiviert ist), klicken Sie in der Zelle Material des gewünschten Layers auf die Schaltfläche , um den Dialog Select Material zu öffnen.

   

   Wählen Sie die Layermaterialien wie folgt aus:

   • Lötstoppmasken-Layer (Top Solder und Bottom Solder) – SM-001

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

   • Dielektrikum-Layer (Dielectric 1) – Core-043

   

4. Klicken Sie unten im Layer Stack Manager auf die Registerkarte Via Types und bestätigen Sie, 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 oben im Designbereich mit der rechten Maustaste auf seine Registerkarte klicken und im Kontextmenü den Befehl Close Multivibrator.PcbDoc [Stackup] wählen.

Konfigurieren des Fangrasters

Main page: Arbeiten mit Rastern & Hilfslinien

Der nächste Schritt besteht darin, ein geeignetes Raster für die Platzierung der Komponenten auszuwählen. Alle Objekte werden im PCB-Designbereich auf dem aktuellen Fangraster platziert.

1. Falls das Bedienfeld 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 Bedienfeld zeigt die Eigenschaften des ausgewählten Objekts an oder, wenn kein Objekt ausgewählt ist, die Eigenschaften des PCB-Dokuments.

2. Wählen Sie im Bereich Grid Manager auf der Registerkarte General des Bedienfelds den Eintrag Global Board Snap Grid 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 X- und Y-Felder verknüpft sind, muss der Wert Step Y nicht definiert werden.

   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 in der Dropdown-Liste Lines aus und klicken Sie auf das Steuerelement Darker, um seine Farbe automatisch auf einen dunkleren Farbton als die aktuelle Farbe des feinen Rasters zu setzen. Dadurch lässt sich leichter zwischen feinem und grobem Raster unterscheiden.

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

   

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

   

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