Working with Object Specific Keepouts on a Board

Un Keepout dans la conception de PCB est une zone ou un périmètre défini par l’utilisateur dans le routage, que les objets en cuivre ne peuvent pas traverser. Généralement utilisé pour contrôler la zone exploitée par les actions automatiques de placement du cuivre, telles que les remplissages de polygones et le routage interactif, un Keepout représente également un emplacement invalide lors du placement manuel d’objets en cuivre.

Définis comme des zones « interdites » lors de la mise en page de la conception, les objets Keepout utilisent les Clearance Constraint Rules existantes pour contrôler le routage et détecter les violations de placement, mais contrairement aux autres objets placés, ils ne peuvent pas être assignés à un Net et n’apparaissent pas dans les sorties générées ni dans les impressions. Dans son sens le plus simple, un Keepout agit comme un objet « d’interférence » qui empêche les autres objets en cuivre de pénétrer dans sa zone, comme spécifié par la règle globale de dégagement. Les objets Keepout peuvent être placés sur la couche Keep-out Layer (où ils s’appliquent à toutes les couches de signal), ou sur une couche de signal (où ils ne s’appliquent qu’aux objets de cette couche). 

Altium Designer permet la création et l’application de Keepouts grâce à sa prise en charge des Object Specific Keepouts. Les objets Keepout placés peuvent être configurés pour préciser à quels types d’objets ils s’appliquent, tels que les pistes, zones de cuivre, vias et pastilles, ce qui améliore considérablement la flexibilité et l’efficacité des Keepouts.

Objets Keepout de différents types placés dans une conception de PCB.
Objets Keepout de différents types placés dans une conception de PCB.

Dans l’éditeur PCB et l’éditeur de bibliothèque PCB, les objets Keepout sont affichés avec un hachurage croisé. Les objets Keepout placés sur la Keep-Out Layer (c’est-à-dire s’appliquant à toutes les couches de signal) sont affichés dans la couleur de la Keep-Out Layer, tandis que les Keepouts placés sur une couche de signal spécifique (c’est-à-dire s’appliquant uniquement à cette couche de signal) apparaissent dans la couleur de cette couche de signal.

Les Keepouts sont idéaux pour définir des régions de carte non routables (comme des zones électriquement sensibles ou à haute tension), des emplacements de cuivre volontairement exposés comme les Fiducials et les Test Points, ou des zones mécaniquement incompatibles (comme les trous de montage ou les coins d’un PCB). La nature configurable des Object Specific Keepouts permet également de les placer au-dessus d’autres objets lorsque des Keepout Restrictions spécifiques ont été assignés. Lorsqu’il est configuré pour restreindre uniquement les vias, par exemple, un Keepout peut être placé au-dessus de régions de cuivre existantes (comme un Polygon Pour) afin de contrôler l’étendue du Via Stitching automatisé.

Les Object Specific Keepouts peuvent être placés dans l’éditeur PCB et l’éditeur de bibliothèque PCB.

Pour plus d’informations sur le placement et la modification des objets keepout de PCB, consultez les sections repliables ci-dessous :

Placement des keepouts

Un keepout est placé dans l’espace de conception de l’éditeur à partir du menu Place » Keepout, où le style de keepout choisi (piste, remplissage, région ou arc) sera placé sur la couche actuellement active. Sélectionnez les propriétés du keepout pour modifier ses caractéristiques physiques, sa couche ou les restrictions de type d’objet. Les propriétés Keepout associées sont :

  • Restricted for Layer – définit la couche Keepout, et donc la couche de la carte sur laquelle les objets en cuivre seront restreints (exclus). Pour un keepout sur toutes les couches, sélectionnez Keep-Out Layer.
  • Keepout Restrictions – détermine quels types d’objets seront restreints par le keepout. Désélectionner un type d’objet amènera le keepout à autoriser les empiètements de ce type d’objet (non exclu), en n’imposant pas la règle d’espacement applicable.
Les keepouts peuvent être placés sur toutes les couches de signal (cuivre), à l’exclusion des plans de cuivre. Lorsque la couche de carte actuellement active n’est pas compatible avec les keepouts, la commande Place » Keepout n’est pas disponible (grisée).

Dans l’image ci-dessous, les deux remplissages de keepout ont des restrictions de couche et d’objet différentes. Celles-ci permettent au remplissage de keepout de la couche Top (à gauche) d’accepter une pastille traversante (TH) tout en interdisant tous les autres types d’objets, et au remplissage de la couche Keep-Out (à droite) d’accepter uniquement les pistes.

Exemple de deux remplissages de keepout placés sur différentes couches d’un PCB et configurés pour restreindre le placement de différents types d’objets.
Exemple de deux remplissages de keepout placés sur différentes couches d’un PCB et configurés pour restreindre le placement de différents types d’objets.

La flexibilité intrinsèque des keepouts permet de les utiliser pour un large éventail de tâches de contrôle des routages PCB. Comme les keepouts peuvent se superposer, être affectés à n’importe quelle couche de signal (comme Top ou Bottom) et être configurés pour rejeter des objets spécifiques, ils peuvent par exemple être utilisés pour contrôler étroitement le Via Stitching et les Polygon Pours.

Contrôle des Polygon Pours

Dans l’exemple de routage PCB ci-dessous, des remplissages de keepout ont été ajoutés autour des pastilles multicouches dans une zone de tension potentiellement élevée, qui doit disposer d’une isolation électrique suffisante par rapport aux Polygon Pours connectés à la masse qui seront ajoutés. Les remplissages de keepout sont définis sur la couche Top et configurés pour restreindre uniquement les objets cuivre, ce qui rejettera les Polygon Pours, les remplissages et les régions tout en acceptant les pistes et pastilles existantes, etc. – autrement dit, la règle de violation d’espacement ne s’appliquera qu’aux objets classés comme « cuivre ».

Remplissages de keepout placés sur la couche Keep-Out et configurés pour s’appliquer uniquement aux objets cuivre.
Remplissages de keepout placés sur la couche Keep-Out et configurés pour s’appliquer uniquement aux objets cuivre.

La disposition ci-dessus des keepouts obligera les Polygon Pours placés sur les couches de signal (dans ce cas les couches Top et Bottom) à éviter les trois zones de keepout. Cependant, la pads de la couche Top associée à la zone concernée ne bénéficiera pas d’un dégagement suffisant par le remplissage de la couche Top.

Dans ce cas, d’autres keepouts peuvent être ajoutés à la couche Top afin que son Polygon Pour évite toutes les pastilles concernées à une distance appropriée. Dans l’image ci-dessous, deux autres remplissages de keepout ont été ajoutés à la couche Top, affichée ici en mode Single Layer pour plus de clarté. Notez que la couverture de keepout montrée aurait pu être créée à partir d’une seule région, plutôt que de deux remplissages superposés.

Remplissages de keepout placés sur la couche Top et configurés pour s’appliquer uniquement aux objets cuivre.
Remplissages de keepout placés sur la couche Top et configurés pour s’appliquer uniquement aux objets cuivre.

Lorsque les Polygon Pours seront finalement ajoutés au routage, l’ensemble des keepouts contrôlera les coulées afin de produire une forme de dégagement différente autour de la zone pour chaque couche. Notez que, dans cet exemple, le dégagement associé aux keepouts est supérieur à celui des objets normaux en raison d’une Keepout Clearance Rule personnalisée (voir ci-dessous).

Les Polygon Pours évitent les objets keepout placés.
Les Polygon Pours évitent les objets keepout placés.

L’influence de l’ensemble des keepouts sur les Polygon Pours peut être clairement observée lorsque le routage est affiché en mode Single Layer 3D, comme ci-dessous – couche Top à gauche et couche Bottom à droite.

Les couches Top (à gauche) et Bottom (à droite) du PCB affichées en mode Single Layer 3D.
Les couches Top (à gauche) et Bottom (à droite) du PCB affichées en mode Single Layer 3D.

Notez que l’approche de contrôle des zones de Polygon Pour est utilisée ici comme exemple de placement et de configuration de keepouts spécifiques à une couche. En pratique, la zone occupée par un Polygon Pour est mieux contrôlée à l’aide des Polygon Pour Cutouts.

Contrôle du Via Stitching

L’application de formes de keepout, configurées pour restreindre les vias, sur des zones de cuivre multicouches peut contrôler l’étendue du Via Stitching automatisé (Tools » Via Stitching/Shielding). Les formes de keepout peuvent être définies pour n’importe quelle couche ou pour l’une des couches de la zone cuivre, de sorte que les vias entre ces couches soient « exclus » (restreints).

Dans l’exemple ci-dessous, des formes de keepout ont été ajoutées dans les coins supérieur gauche et inférieur gauche du routage. Elles sont configurées pour restreindre les vias, ce qui empêchera le Via Stitching automatisé de placer des vias à l’intérieur de ces périmètres.

Régions de keepout configurées pour s’appliquer uniquement aux vias.
Régions de keepout configurées pour s’appliquer uniquement aux vias.

En plus d’éviter les pistes, pastilles et vias existants, comme c’est normalement le cas, le Via Stitching évite également les formes de keepout conformément à la règle d’espacement applicable.

Le PCB après ajout du via stitching.
Le PCB après ajout du via stitching.

Keepouts dans les composants

Les keepouts sont ajoutés aux empreintes de composants dans l’éditeur de bibliothèque PCB en utilisant la même approche que celle appliquée dans l’espace de conception de l’éditeur PCB.

Le keepout ajouté à l’empreinte de composant illustrée ci-dessous est configuré pour restreindre tous les objets, mais autoriser les pistes – permettant ainsi les connexions de net dans un routage où le composant est utilisé, tout en limitant le placement rapproché d’autres types d’objets.

Un objet keepout peut également être ajouté aux empreintes de composants, dans l’éditeur de bibliothèque PCB.
Un objet keepout peut également être ajouté aux empreintes de composants, dans l’éditeur de bibliothèque PCB.

Notez que les règles de conception ne sont pas appliquées dans l’éditeur de bibliothèque PCB ; dans ce cas, le keepout acceptera donc les pastilles traversantes situées dans ses limites.

Utilisation des keepouts

La mise en œuvre des keepouts spécifiques aux objets d’Altium Designer se reflète dans toutes les fonctions associées et inclut la compatibilité avec les requêtes (et donc les Design Rules), le panneau PCB List panel, ainsi qu’avec les documents de conception PCB importés ou plus anciens.

Keepout Clearance Rule

Comme pour les autres primitives d’objet, la règle actuelle d’espacement électrique déterminera les contraintes d’espacement pour les keepouts – voir Design » Rules. Si une contrainte d’espacement différente est requise pour les keepouts, créez une règle spécifique en appliquant le contrôle d’attribut IsKeepOut comme requête personnalisée.

Assurez-vous que la règle personnalisée d’espacement des keepouts a une priorité supérieure à la règle d’espacement existante (globale). Dans l’exemple ci-dessous, une règle a été créée pour les keepouts (Clearance_Keepout) avec une distance de contrainte d’espacement double de celle de la règle d’espacement de base (Clearance). Comme le montre la section du routage, la piste routée entre les deux pastilles évite la région de keepout (à droite) avec une marge plus importante que la région de la couche Top (à gauche).

Une règle d’espacement supplémentaire pour les objets keepout peut être créée.
Une règle d’espacement supplémentaire pour les objets keepout peut être créée.

Convertir des objets primitifs en keepouts

Les objets primitifs existants sur les couches de signal peuvent être convertis en keepouts, sur la même couche, à l’aide de la commande Convert Primitives to Keepouts (Tools » Convert » Convert Selected Primitives to Keepout).

Les objets keepout peuvent être reconvertis en leurs objets primitifs non keepout équivalents à l’aide de la commande Tools » Convert » Convert Selected Keepouts to Primitives.

Un objet primitif peut être converti en objet keepout équivalent (et inversement).
Un objet primitif peut être converti en objet keepout équivalent (et inversement).

Accès via les panneaux

Les keepouts spécifiques aux objets dans une conception de carte sont accessibles via les panneaux PCB List et PCB Filter.

Le panneau PCB Filter permet d’utiliser le mot-clé de requête IsKeepOut pour localiser et (éventuellement) sélectionner des objets keepout dans la conception.

Le panneau PCB Filter peut être utilisé pour localiser des objets keepout dans la conception.
Le panneau PCB Filter peut être utilisé pour localiser des objets keepout dans la conception.

Le panneau PCB List peut être utilisé pour lister, sélectionner et modifier l’objet keepout du type sélectionné – par exemple, les remplissages de keepout, comme illustré dans l’image du panneau List ci-dessous. Un remplissage standard de la couche Top (le dernier de la liste) est également affiché à titre de comparaison. Si all les remplissages (ou d’autres types d’objets, tels que les régions) inclus dans la conception sont affectés comme keepouts, alors le panneau PCB List inclura l’ensemble complet des attributs de restriction des objets keepout.

Le panneau PCB List peut être utilisé pour lister, sélectionner et modifier l’objet keepout du type sélectionné.
Le panneau PCB List peut être utilisé pour lister, sélectionner et modifier l’objet keepout du type sélectionné.

Notez que l’attribut Keepout répertorié dans les panneaux PCB List est en lecture seule puisque le remplissage, dans ce cas, est désigné comme objet keepout. De même, l’attribut Net des objets keepout dans le panneau PCB List ne peut pas être modifié, car les objets keepout, par définition, ne peuvent pas être affectés à un net.

Importation de conceptions PCB

Altium Designer est capable d’importer des fichiers de conception provenant d’un large éventail d’autres outils de conception grâce aux capacités de conversion automatisée fournies par l’Import Wizard (File » Import Wizard). Les objets de type keepout inclus dans les fichiers de conception PCB provenant d’autres outils de conception, dont certains sont spécifiques à un objet, sont convertis en keepouts spécifiques aux objets par l’assistant, lorsque cela est possible.

Le processus de conversion des keepouts de l’assistant est compatible avec les conceptions de cartes issues de systèmes ECAD populaires tels que Mentor® Graphics Pads et Cadence® Allegro. L’interprétation correcte des keepouts se produit également lors du processus d’exportation IDF.

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