Trabajar con exclusiones específicas de objetos en una placa

Un Keepout en el diseño de PCB es un área o perímetro definido por el usuario dentro del layout que los objetos de cobre no pueden intersectar. Normalmente se incluye para controlar el área utilizada por acciones automatizadas de colocación de cobre, como los vertidos de polígonos y el enrutamiento interactivo; un Keepout también representa una ubicación no válida al colocar manualmente objetos de cobre.

Como áreas de “no pasar” especificadas durante el layout del diseño, los objetos Keepout utilizan las Clearance Constraint Rules existentes para controlar el enrutamiento y detectar violaciones de colocación, pero, a diferencia de otros objetos colocados, no se pueden asignar a una Net y no se muestran en las salidas generadas ni en las impresiones. En su sentido más simple, un Keepout actúa como un objeto de “interferencia” que impide que otros objetos de cobre intersecten su área, tal como lo especifica la regla global de separación. Los objetos Keepout pueden colocarse en la Keep-out Layer (donde se aplican a todas las capas de señal), o pueden colocarse en una capa de señal (donde solo se aplican a los objetos de esa capa). 

Altium Designer permite la creación y aplicación de Keepouts gracias a su compatibilidad con Object Specific Keepouts. Los objetos Keepout colocados pueden configurarse para especificar a qué tipos de objetos se aplican, como pistas, áreas de cobre, vías y pads, lo que mejora significativamente la flexibilidad y la eficacia de los Keepouts.

Objetos Keepout de distintos tipos colocados en un diseño de PCB.
Objetos Keepout de distintos tipos colocados en un diseño de PCB.

En el PCB Editor y el PCB Library Editor, los objetos Keepout se muestran con tramado cruzado. Los objetos Keepout colocados en la Keep-Out Layer (es decir, se aplican a todas las capas de señal) se muestran con el color de la Keep-Out Layer, mientras que los Keepouts colocados en una capa de señal específica (es decir, se aplican solo a esa capa de señal) aparecen con el color de esa capa de señal.

Los Keepouts son ideales para definir regiones de la placa no enrutableables (como áreas eléctricamente sensibles o de alto voltaje), ubicaciones de cobre expuesto específicas como en Fiducials y Test Points, o áreas mecánicamente incompatibles (como orificios de montaje o las esquinas de una PCB). La naturaleza configurable de los Object Specific Keepouts también permite colocarlos sobre otros objetos cuando se han asignado Keepout Restrictions específicos. Cuando se configuran para restringir solo Vías, por ejemplo, un Keepout puede colocarse sobre regiones de cobre existentes (como un Polygon Pour) para controlar el alcance del Via Stitching automatizado.

Los Object Specific Keepouts pueden colocarse en el PCB Editor y en el PCB Library Editor.

Para obtener más información sobre cómo colocar y editar objetos keepout de PCB, consulta las secciones desplegables a continuación:

Colocación de Keepouts

Un Keepout se coloca en el espacio de diseño del editor desde el menú Place » Keepout, donde el estilo de Keepout designado (Track, Fill, Region o Arc) se colocará en la capa actualmente activa. Seleccione las propiedades del Keepout para editar sus características físicas, la capa o las restricciones por tipo de objeto. Las propiedades relacionadas de Keepout son:

  • Restricted for Layer – establece la capa Keepout y, por lo tanto, la capa de la placa en la que se restringirán (mantendrán fuera) los objetos de cobre. Para un keepout de todas las capas, seleccione Keep-Out Layer.
  • Keepout Restrictions – determina qué tipos de objeto estarán restringidos por el Keepout. Deseleccionar un tipo de objeto hará que el Keepout permita intrusiones de ese tipo de objeto (no se mantendrá fuera), al no imponer la regla de separación aplicable.
Las áreas Keepout se pueden colocar en todas las capas de señal (de cobre), excluyendo los planos de cobre. Cuando la capa de la placa activa en ese momento no es compatible con Keepouts, el comando Place » Keepout no está disponible (aparece atenuado).

En la imagen inferior, los dos Keepout Fill tienen aplicadas distintas restricciones de capa y de objeto. Esto permite que el Keepout Fill de la Top Layer (a la izquierda) acepte un pad Through Hole (TH) mientras restringe todos los demás tipos de objeto, y que la Keep-Out Layer (a la derecha) acepte solo tracks.

Ejemplo de dos Keepout Fill colocados en distintas capas de una PCB y configurados para restringir la colocación de distintos tipos de objetos.
Ejemplo de dos Keepout Fill colocados en distintas capas de una PCB y configurados para restringir la colocación de distintos tipos de objetos.

La flexibilidad inherente de los Keepouts permite utilizarlos para una amplia variedad de tareas de control del layout de PCB. Dado que los Keepouts pueden superponerse, asignarse a cualquier capa de señal (como Top o Bottom) y configurarse para rechazar objetos específicos, pueden usarse para controlar de forma precisa el Via Stitching y los Polygon Pours, por ejemplo.

Control de Polygon Pour

En el ejemplo de layout de PCB que se muestra a continuación, se han agregado Keepout Fill alrededor de los pads multicapa en una región de posible alta tensión, la cual necesita contar con suficiente aislamiento eléctrico respecto a los Polygon Pours conectados a tierra que se agregarán. Los Keepout Fill están configurados en Top Layer y para restringir solo objetos de cobre, lo que rechazará Polygon Pours, Fills y Regions, mientras acepta tracks y pads existentes, etc. – en otras palabras, la regla de violación de clearance solo se aplicará a los objetos clasificados como “cobre”.

Keepout Fill colocados en la Keep-Out Layer y configurados para aplicarse solo a objetos de cobre.
Keepout Fill colocados en la Keep-Out Layer y configurados para aplicarse solo a objetos de cobre.

La disposición anterior de Keepouts obligará a los Polygon Pours colocados en las capas de señal (en este caso, las capas Top y Bottom) a evitar las tres áreas Keepout. Sin embargo, la pads superior asociada al área de interés no tendrá un clearance adecuado con respecto al Top Layer Pour.

En este caso, se pueden agregar más Keepouts a la Top Layer para que su Polygon Pour evite todos los pads relacionados a una distancia adecuada. En la imagen que se muestra a continuación, se han agregado otros dos Keepout Fill a la Top Layer, que aquí se muestra en modo Single Layer para mayor claridad. Tenga en cuenta que la cobertura Keepout mostrada podría haberse creado a partir de una sola Region, en lugar de dos Fills superpuestos.

Keepout Fill colocados en la Top Layer y configurados para aplicarse solo a objetos de cobre.
Keepout Fill colocados en la Top Layer y configurados para aplicarse solo a objetos de cobre.

Cuando finalmente se agregan los Polygon Pours al layout, el conjunto de Keepouts controlará los pours para producir una forma de clearance diferente en cada capa alrededor de la región. Tenga en cuenta que, en este ejemplo, el clearance asociado a los Keepouts es mayor que el de los objetos normales debido a una Keepout Clearance Rule personalizada (vea más abajo).

Los Polygon Pours evitan los objetos Keepout colocados.
Los Polygon Pours evitan los objetos Keepout colocados.

La influencia de la colección de Keepouts sobre los Polygon Pours puede verse claramente cuando el layout se visualiza en modo Single Layer 3D, como se muestra a continuación: Top Layer a la izquierda y Bottom Layer a la derecha.

La Top Layer (izquierda) y la Bottom Layer (derecha) de la PCB mostradas en modo Single Layer 3D.
La Top Layer (izquierda) y la Bottom Layer (derecha) de la PCB mostradas en modo Single Layer 3D.

Tenga en cuenta que el enfoque de controlar áreas de Polygon Pour se usa aquí como ejemplo para colocar y configurar Keepouts específicos de capa. En la práctica, el área ocupada por un Polygon Pour se controla mejor usando Polygon Pour Cutouts.

Control de Via Stitching

La aplicación de formas Keepout, configuradas para restringir objetos Via, sobre áreas multicapa de cobre puede controlar el alcance del Via Stitching automatizado (Tools » Via Stitching/Shielding). Las formas Keepout se pueden establecer para cualquier capa o para una de las capas del área de cobre, de modo que las vías entre esas capas queden “excluidas” (restringidas).

En el ejemplo que se muestra a continuación, se han agregado formas Keepout a las esquinas superior e inferior izquierdas del layout. Estas están configuradas para restringir objetos Via, lo que evitará que el Via Stitching automatizado coloque vías dentro de esos perímetros.

Keepout Region configuradas para aplicarse solo a vías.
Keepout Region configuradas para aplicarse solo a vías.

Además de evitar tracks, pads y vías existentes, como sucede normalmente, el Via Stitching también evita las formas Keepout según lo determinado por la Clearance Rule aplicable.

La PCB después de agregar via stitching.
La PCB después de agregar via stitching.

Keepouts en componentes

Los Keepouts se agregan a los footprints de componentes en el PCB Library Editor usando el mismo enfoque que se aplica dentro del espacio de diseño del PCB Editor.

El Keepout agregado al footprint del componente que se muestra a continuación está configurado para restringir todos los objetos, pero permitir tracks; por lo tanto, habilita conexiones de red en un layout donde se usa el componente, a la vez que restringe la colocación cercana de otros tipos de objetos.

Los objetos Keepout también pueden agregarse a footprints de componentes en el PCB Library Editor.
Los objetos Keepout también pueden agregarse a footprints de componentes en el PCB Library Editor.

Tenga en cuenta que las Design Rules no se aplican en el PCB Library Editor, por lo que el Keepout, en este caso, aceptará los pads Through Hole que estén dentro de sus límites.

Trabajo con Keepouts

La implementación de los Object Specific Keepouts de Altium Designer se refleja en todas las funciones asociadas, e incluye compatibilidad con las Queries (y por lo tanto con las Design Rules), el panel PCB List panel, y también con documentos de diseño de PCB importados o antiguos.

Keepout Clearance Rule

Como ocurre con otros objetos primitivos, la Electrical Clearance Rule actual determinará las restricciones de separación para los Keepouts; consulte Design » Rules. Si se requiere una restricción de clearance diferente para los Keepouts, cree una regla específica aplicando la IsKeepOut Attribute Check como Custom Query.

Asegúrese de que la Keepout Clearance Rule personalizada tenga una prioridad superior a la Clearance Rule existente (global). En el ejemplo siguiente, se ha creado una regla para Keepouts (Clearance_Keepout) con el doble de distancia de restricción de clearance que la Clearance Rule base (Clearance). Como se muestra en la sección del layout de la placa, el track enrutado entre los dos pads evita la región Keepout (a la derecha) con un margen mayor que la región Top Layer (a la izquierda).

Se puede crear una regla de Clearance adicional para objetos Keepout.
Se puede crear una regla de Clearance adicional para objetos Keepout.

Convertir objetos primitivos en Keepouts

Los objetos primitivos existentes en capas de señal pueden convertirse en Keepouts, en la misma capa, usando el comando Convert Primitives to Keepouts (Tools » Convert » Convert Selected Primitives to Keepout).

Los objetos Keepout pueden convertirse (de nuevo) a sus objetos primitivos equivalentes que no son Keepout usando el comando Tools » Convert » Convert Selected Keepouts to Primitives.

Un objeto primitivo puede convertirse en un objeto Keepout equivalente (y viceversa).
Un objeto primitivo puede convertirse en un objeto Keepout equivalente (y viceversa).

Acceso mediante paneles

Los Keepouts específicos de objeto en un diseño de placa pueden consultarse mediante los paneles PCB List y PCB Filter.

El panel PCB Filter permite usar la palabra clave de consulta IsKeepOut para localizar y (opcionalmente) seleccionar objetos Keepout en el diseño.

El panel PCB Filter puede utilizarse para localizar objetos Keepout en el diseño.
El panel PCB Filter puede utilizarse para localizar objetos Keepout en el diseño.

El panel PCB List puede utilizarse para listar, seleccionar y editar el objeto Keepout del tipo seleccionado; por ejemplo, Keepout Fill, como se muestra en la imagen del panel List a continuación. También se muestra un Fill estándar de Top Layer (el último de la lista) para comparar. Si all los Fills (u otros tipos de objetos, como Regions) incluidos en el diseño están asignados como Keepouts, entonces el panel PCB List incluirá el conjunto completo de atributos de restricción del objeto Keepout.

El panel PCB List puede utilizarse para listar, seleccionar y editar el objeto Keepout del tipo seleccionado.
El panel PCB List puede utilizarse para listar, seleccionar y editar el objeto Keepout del tipo seleccionado.

Tenga en cuenta que el atributo Keepout que aparece en los paneles PCB List es de solo lectura, ya que el Fill, en este caso, está designado como objeto Keepout. Del mismo modo, el atributo Net para objetos Keepout en el panel PCB List no puede editarse porque los objetos Keepout, por definición, no pueden asignarse a una Net.

Importación de diseños de PCB

Altium Designer puede importar archivos de diseño de una amplia variedad de otras herramientas de diseño utilizando las capacidades de conversión automatizada que proporciona el Import Wizard (File » Import Wizard). Los objetos de tipo Keepout incluidos en archivos de diseño de PCB de otras herramientas de diseño, algunos de los cuales son específicos de objeto, se convierten a Object Specific Keepouts mediante el asistente, cuando es posible.

El proceso de conversión de Keepouts del asistente es compatible con diseños de placa de sistemas ECAD populares como Mentor® Graphics Pads y Cadence® Allegro. La interpretación correcta de Keepouts también se produce durante el proceso de exportación IDF.

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