Defining the Board Shape

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Altium Essentials: PCB Configuration

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Nel software di progettazione PCB di Altium sono disponibili due modalità di progettazione rigid-flex. La modalità originale, o standard, denominata Rigid-Flex, supporta progetti rigid-flex semplici. Se il progetto presenta requisiti rigid-flex più complessi, come regioni flessibili sovrapposte, è necessario utilizzare la modalità Advanced Rigid-Flex (nota anche come rigid-flex 2.0). La modalità viene scelta nel menu Tools del Layer Stack Manager.

Scopri di più su Rigid-Flex Design

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La Board Shape definisce la forma complessiva della scheda finita. Fai clic sulle slide per vedere le tre Board Regions che compongono la forma rigid-flex e la scheda finita in 3D.

Riepilogo

La Board Shape, chiamata anche contorno della scheda, è una forma poligonale chiusa che definisce l’estensione complessiva della scheda. La Board Shape può essere composta da una singola Board Region (per un PCB rigido tradizionale) o da più board regions (per un PCB rigid-flex). La Board Shape viene utilizzata dal software per:

  • Fornire una guida visiva dei limiti dello spazio disponibile per il posizionamento e il routing del progetto.
  • Il rientro del bordo del piano di alimentazione e i riferimenti ai bordi per suddividere un piano di alimentazione in zone di tensione separate. Scopri di più su Defining and Managing Copper Areas.
  • Calcolare il bordo della scheda durante l’esportazione dei dati di progetto verso altri strumenti.
Per un progetto PCB vuoto, o per documenti PCB aggiuntivi aggiunti a un progetto esistente, la board shape predefinita è una forma rettangolare (6Inch x 4Inch, oppure 6000mil x 4000mil, oppure 152.4mm x 101.6mm). Per specifici template di progetto utilizzabili durante la creazione di un nuovo progetto PCB, il documento PCB associato in ciascun caso ha una board shape specifica, in base al form factor della scheda.

Disponibilità

La Board Shape è disponibile solo nell’editor PCB. Quando viene creato un nuovo file PCB, si apre con una Board Shape rettangolare creata da una singola Board Region.

La Board Shape complessiva può essere creata:

  • Definendo interattivamente la Board Shape in Board Planning Mode.
  • Creando la Board Shape da oggetti track/arc selezionati che formano un contorno chiuso. Se si lavora in modalità Advanced Rigid-Flex, è possibile creare più Board Regions dagli oggetti selezionati nello spazio di progettazione.
  • Per un progetto Rigid-Flex (modalità Standard o Advanced), la Board Shape può essere suddivisa nelle varie Board Regions necessarie nel progetto.
  • Posizionando una o più Board Regions per costruire la Board Shape complessiva (modalità Advanced Rigid-Flex).
La Board Shape predefinita in un nuovo documento PCB è una forma rettangolare (6 inch x 4 inch, oppure 6000mil x 4000mil, oppure 152.4mm x 101.6mm). Per specifici template di progetto utilizzabili durante la creazione di un nuovo progetto PCB, il documento PCB associato in ciascun caso ha una Board Shape specifica in base al form factor della scheda.
La modalità di visualizzazione corrente del documento PCB può essere modificata usando i comandi corrispondenti dal View menu principale. In alternativa, è possibile cambiare rapidamente vista usando le scorciatoie da tastiera 1 (Board Planning Mode), 2 (2D) e 3 (3D).

Definizione e modifica interattiva della Board Shape

La Board Shape viene creata da una o più Board Regions. Per i progettisti che lavorano su una scheda con una sola regione, è possibile usare i seguenti comandi per definire la Board Shape:

  • Board Planning Mode (standard Rigid-Flex mode - the Active Bar at the top of the graphical editing space has two buttons):
    • Design » Redefine Board Shape - usare questo comando per ridisegnare interattivamente la Board Shape corrente. Si noti che questo comando non è disponibile se la modalità Advanced Rigid-Flex è stata abilitata nel Layer Stack Manager. Se la scheda è in modalità Advanced Rigid-Flex, è sufficiente fare clic per selezionare la forma e modificarla usando le tecniche standard di modifica degli oggetti poligonali.

    • Design » Edit Board Shape - usare questo comando per spostare e rimodellare i bordi della Board Shape, utilizzando le tecniche standard di modifica degli oggetti poligonali.

      • Si noti che questo comando non è disponibile se la modalità Advanced Rigid-Flex è stata abilitata nel Layer Stack Manager. Se la scheda è in modalità Advanced Rigid-Flex, è sufficiente fare clic per selezionare la forma e modificarla usando le tecniche standard di modifica degli oggetti poligonali.

      • Prima di selezionare il comando, assicurarsi che l’opzione Other sia abilitata nel Selection Filter in modo da poter usare il comando ().

  • Board Planning Mode (Advanced Rigid-Flex mode - the Active Bar at the top of the graphical editing space has six buttons):
    • Place » Board Region - usare questo comando per definire interattivamente la Board Region (per una scheda a regione singola, la Board Region definisce la Board Shape). Scopri di più su Placing a Board Region.
  • 2D Layout Mode:
    • Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects - selezionare un insieme di primitive linea e/o arco che definiscono una forma chiusa e quindi usare questo comando per ridefinire la Board Shape in modo che corrisponda alla forma.

    • Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape - creare un insieme di primitive lungo il contorno della Board Shape, in conformità con le impostazioni configurate nella finestra di dialogo Line/Arc Primitives from Board Shape dialog.

  • 3D Layout Mode:
    • Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body - usare questo comando per definire la Board Shape selezionando la superficie desiderata di un modello 3D.

Inoltre, è possibile usare i seguenti comandi quando si è in Board Planning Mode:

  • Design » Modify Board Shape - usare questo comando per modificare la board shape esistente aggiungendo ulteriori punti vertice e definendo così una sagomatura aggiuntiva del bordo.

  • Design » Move Board Shape - usa questo comando per spostare la forma della scheda in un’altra posizione nel documento corrente. Con questo comando viene spostata solo la forma della scheda. Il progetto vero e proprio e gli oggetti che lo compongono rimangono fermi.

    Dopo aver avviato il comando, una copia del contorno della forma verrà agganciata al cursore tramite il suo angolo inferiore sinistro. Sposta la forma nella nuova posizione desiderata all’interno dell’area di lavoro, quindi fai clic o premi Enter per confermare il posizionamento. Durante lo spostamento, premi Spacebar per ruotare la forma della scheda in senso antiorario o Shift+Spacebar per una rotazione in senso orario (la dimensione di Rotation Step è definita nella pagina PCB Editor – General della finestra di dialogo Preferences) oppure premi i tasti X o Y per specchiare la forma della scheda rispettivamente lungo l’asse X o l’asse Y. Per annullare senza spostare, fai clic con il tasto destro oppure premi Esc.

  • Design » Move Board - usa questo comando per spostare l’intera scheda - la forma della scheda, più tutti gli oggetti di progetto all’interno di tale forma - in un’altra posizione nel documento corrente.

    Dopo aver avviato il comando, una copia del contorno della forma della scheda verrà agganciata al cursore, tenuta dal suo angolo inferiore sinistro. Sposta la forma nella nuova posizione desiderata all’interno dello spazio di progettazione, quindi fai clic o premi Enter per confermare il posizionamento. Anche tutti gli oggetti di progetto costituenti verranno spostati per mantenere la posizione all’interno della forma della scheda. Per annullare senza spostare, fai clic con il tasto destro oppure premi Esc.

La differenza tra il comando Define Board Shape from Selected Objects e il comando Create Board Region from Selected Objects è che il primo comando sostituisce tutte le Board Region esistenti con la nuova regione creata quando il comando viene eseguito, mentre il secondo comando crea una Board Region aggiuntiva, senza rimuovere alcuna Board Region esistente.

Definizione della Board Shape da oggetti selezionati

La Board Shape può anche essere definita da oggetti selezionati (in modalità layout 2D). In genere si tratta di un insieme di linee e/o archi posizionati sul layer Keepout o su un layer meccanico.

Usa la seguente sequenza di passaggi:

  1. Imposta la modalità View su 2D Layout Mode (menu View).
  2. Apri il pannello View Configuration e fai doppio clic per modificare il layer meccanico che contiene la forma della scheda. Si aprirà la finestra di dialogo Edit Layer, dove puoi impostare Layer Type su Board Shape, come mostrato nel video qui sotto.
  3. Rendi attivo il layer meccanico che contiene la forma e seleziona gli oggetti. Il comando Edit » Select » All on Layer è ideale per questo; l’insieme di selezione deve includere solo le tracce e gli archi che formano la sagoma del contorno della scheda.
  4. Una volta selezionati tutti gli oggetti, esegui il comando Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects. La Board Shape verrà aggiornata seguendo il percorso definito dalle linee selezionate. Verrà visualizzata una finestra di avviso se il software non è in grado di seguire la linea centrale degli oggetti selezionati. La modalità View passerà a Board Planning Mode.

Dimostrazione della Board Shape in modalità Standard Rigid-Flex

Il video mostra la creazione della Board Shape da oggetti selezionati e quindi il posizionamento di Split Line per creare le tre regioni necessarie.

Dimostrazione della Board Shape in modalità Advanced Rigid-Flex

Il video mostra prima la creazione della Board Shape da oggetti selezionati e quindi il taglio della forma per creare le tre regioni necessarie. Successivamente mostra un approccio alternativo, in cui
le tre Board Region vengono definite da oggetti selezionati. Nota che queste dimostrazioni utilizzano le funzionalità Rigid-Flex 2.0, come descritto all’inizio di questa pagina.

Il software tenterà di individuare la forma in base alla linea centrale degli oggetti selezionati. Se le coordinate della fine di un segmento di traccia/arco non corrispondono esattamente alle coordinate del segmento di traccia/arco successivo, l’algoritmo di identificazione del contorno non riuscirà e verrà visualizzato un messaggio che indica il punto dell’errore. Verrà proposta l’opzione di usare invece un algoritmo di tracciamento. Nota che l’algoritmo di tracciamento segue il bordo esterno degli oggetti traccia/arco, quindi la Board Shape sarà leggermente diversa da quella creata dalle linee centrali. Scegli questa opzione solo se il tuo progetto può accettare l’impatto di questa differenza.

Importazione di un contorno da usare per la Board Shape

La Board Shape può essere definita da un contorno chiuso importato come dati DXF/DWG.

Combinando la possibilità di importare dati DXF / DWG in un layer meccanico e poi definire la forma della scheda da oggetti selezionati, una forma definita in un pacchetto CAD meccanico può essere trasferita nell’editor PCB.

Per preparare la nuova scheda all’importazione:

  1. Seleziona File » New » PCB. Si aprirà un nuovo PCB vuoto; la regione nera rappresenta la Board Shape corrente.
  2. Prima di importare una nuova forma, imposta quanto segue secondo necessità in base ai requisiti del tuo progetto e della forma da importare:
  • Le unità - imposta le unità come richiesto nella sezione Other del pannello Properties in modalità Board (show image).
  • La griglia - fai doppio clic sulla Global Board Snap Grid e impostala come richiesto nella sezione Grid Manager  del pannello Properties in modalità Board (show image).
  • L’origine - Per un nuovo PCB la posizione predefinita dell’origine definibile dall’utente è l’origine assoluta, nell’angolo inferiore sinistro dello spazio di progettazione. Seleziona Edit » Origin » Set dai menu principali, quindi fai clic per definire la posizione dell’origine definibile dall’utente, ad esempio l’angolo inferiore sinistro della Board Shape corrente. È utile impostarla in modo che corrisponda alla posizione dell’origine nel contorno in ingresso.

Il passaggio successivo consiste nell’importare la forma della scheda come file .DXF o .DWG. Nota che la forma da importare deve essere una forma chiusa e gli intagli interni non vengono creati automaticamente (ma possono essere definiti in seguito da oggetti importati).

  1. Seleziona File » Import » DXF/DWG per aprire la finestra di dialogo Import File, quindi assicurati che File Type in basso a destra della finestra di dialogo sia impostato su AutoCAD Files (*.DXF, *.DWG), quindi cerca il file richiesto. 
  2. Quando si fa clic sul pulsante Open, si aprirà la finestra di dialogo Import from AutoCAD (show image).
  3. Imposta Scale, Default Line Width e Layer Mappings come richiesto quindi fai clic su OK.
  4. Ogni oggetto DXF/DWG verrà mappato a un oggetto e verrà visualizzato nello spazio di progettazione. 
  5. Rendi attivo il layer meccanico che contiene gli oggetti della forma della scheda, quindi seleziona tutti gli oggetti su quel layer (Edit » Select » All on Layer).
  6. Per aggiornare la Board Shape in modo che corrisponda al contorno selezionato, esegui il comando Design » Board Shape » Define from Selected Objects.
  7. Se la scheda include cutout, questi possono essere creati selezionando il contorno del cutout ed eseguendo il comando Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitives.

Il software tenterà di individuare la forma in base alla linea centrale degli oggetti selezionati. Se le coordinate della fine di un segmento di traccia/arco non corrispondono esattamente alle coordinate del segmento di traccia/arco successivo, l’algoritmo di identificazione del contorno non riuscirà e verrà visualizzato un messaggio che indica il punto dell’errore. Verrà proposta l’opzione di usare invece un algoritmo di tracciamento. Nota che l’algoritmo di tracciamento segue il bordo esterno degli oggetti traccia/arco, quindi la forma della scheda sarà leggermente diversa da quella creata dalle linee centrali. Scegli questa opzione solo se il tuo progetto può accettare l’impatto di questa differenza.

Definizione della Board Shape da un corpo 3D

Questa funzione ridefinisce la forma della scheda in base a una superficie (faccia) di un modello 3D importato. I formati di modello supportati includono: STEP (*.Stp o *.STEP), Parasolid (*.x_t o *x_b) oppure un file parte SOLIDWORKS (*.SldPrt). Può essere usata per creare rapidamente una forma della scheda complessa e favorisce l’integrazione tra le aree di progettazione elettronica e meccanica. Si tratta di un processo in due fasi: prima viene importato il modello STEP, poi viene selezionata dal modello STEP la forma richiesta. 

Solo una superficie piana (planare) può essere utilizzata per definire la forma della scheda.

Per farlo:

  1. Passare a View » 3D Layout Mode (scorciatoia: 3).
  2. Per importare il modello 3D, posizionare un corpo 3D (Place » 3D Body).
  3. Nella finestra di dialogo Choose Model, individuare e selezionare il file del modello. Il modello 3D verrà importato nell'editor PCB e memorizzato all'interno di un oggetto 3D Body. Si noti che questo modello può essere eliminato dal PCB una volta ridefinita la forma della scheda, se necessario.
  4. Selezionare Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body.
  5. La barra di stato richiederà di Pick a 3D body. Fare clic sul corpo 3D importato per selezionarlo. Il modello diventerà trasparente.
  6. Il cursore cambierà in un mirino e la barra di stato richiederà di Choose Face. Quando si passa il cursore su ciascuna faccia, questa verrà evidenziata. Quando sotto il cursore viene rilevata una superficie piana, diventerà opaca con un sottile bordo blu. Fare clic per selezionare la faccia corretta.
  7. Verrà visualizzata la finestra di dialogo Board Outline Creation Successful , che mostrerà le opzioni per stabilire quale superficie del PCB debba allinearsi con la superficie selezionata (in genere il layer superiore) e se il modello 3D debba essere nascosto alla vista e al controllo delle regole di progettazione. Il comportamento di nascondimento e disabilitazione può essere modificato successivamente, se necessario, nella modalità 3D Models mode del pannello PCB.

Si noti che se si mantiene il modello STEP incorporato o collegato al file PCB, si riceverà una notifica ogni volta che il file STEP cambia. Verrà inoltre richiesto di aggiornare la forma, il che è utile se la forma è ancora in fase di sviluppo e sono previsti aggiornamenti.

Solo le superfici allineate con il piano X-Y possono essere utilizzate per creare la forma della scheda. Se si seleziona una superficie del modello che richiede l'allineamento nel piano X-Y, verrà richiesto nella finestra di dialogo Confirm dialog di allineare la superficie prima di poter continuare. Questa finestra di dialogo consente anche di posizionare il modello usando la faccia selezionata in relazione alla superficie superiore o inferiore della scheda. Ciò significa che anche la posizione verticale del modello può essere impostata contemporaneamente. Dopo l'allineamento, sarà necessario selezionare nuovamente Design » Board Shape » Define from 3D Body . Dopo che la forma della scheda è stata ridefinita, verrà data la possibilità di nascondere il corpo 3D.

Creazione di primitive dalla forma della scheda

Oltre a definire la Board Shape a partire dalle primitive selezionate, è anche possibile creare primitive dalla Board Shape usando il comando Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape. Questo comando aprirà la finestra di dialogo Line/Arc Primitives from Board.

La finestra di dialogo Line/Arc Primitives From Board Shape
La finestra di dialogo Line/Arc Primitives From Board Shape

Usare questo comando quando la Board Shape esiste ma attualmente non ci sono oggetti lungo il contorno. Le situazioni in cui questo comando può essere utile includono:

  • Quando si desidera modificare la Board Shape (o i cutout della scheda) modificando prima le primitive track e arc.
  • Quando è necessario un contorno keepout per la scheda o contorni keepout per i cutout della scheda sul layer Keep-Out. Questo è discusso più in dettaglio di seguito nella sezione Important Design Considerations When Using Board Cutouts.

    Se il layer di destinazione è specificato come layer Keep-Out, gli oggetti keepout specifici dell'oggetto verranno posizionati direttamente sul layer (track keepout e archi keepout).

Taglio di un foro nella forma della scheda

Un cutout della scheda può essere posizionato ovunque nella Board Shape. Per posizionare un cutout, passare alla visualizzazione della scheda in modalità 2D Layout, quindi usare il comando Design » Board Shape » Define Board Cutout dai menu principali (in alternativa, è possibile usare anche il comando Place » Define Board Cutout in Board Planning Mode). Si noti che il cutout è in realtà un oggetto Region object configurato come oggetto negativo.

Un Board Cutout è stato posizionato sulla Board Shape.Un Board Cutout è stato posizionato sulla Board Shape.

Se il cutout della scheda ha una forma insolita, ad esempio un cerchio, può essere più semplice creare un contorno della forma del cutout usando track e archi (ad esempio, Place » Arc » Full Circle), selezionare la forma e quindi convertirla in un Board Cutout (Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitives).

Importanti considerazioni di progettazione quando si usano i Board Cutout

Mantenere un polygon arretrato rispetto al bordo di un Board Cutout

I polygon che si sovrappongono a un cutout della scheda in regione solida verranno colati il più vicino possibile al bordo del cutout, come consentito dalla regola di progettazione Clearance design rule applicabile. Se necessario, è possibile creare una regola di progettazione Clearance specifica che potrebbe, ad esempio, essere applicata tra IsBoardCutoutRegion e InPolygon.

Definizione di un percorso utensile di fresatura attorno al bordo della scheda e dei cutout

Un approccio comune utilizzato per separare la scheda finita dal pannello di fabbricazione consiste nel fresare o sagomare la scheda fuori dal pannello. Anche i cutout della scheda possono essere fresati. Un percorso utensile di fresatura viene definito posizionando oggetti Line e/o Arc su un layer meccanico. Questo può essere fatto manualmente o automaticamente dal software.

Per definire un percorso utensile di fresatura per la scheda e per eventuali cutout della scheda:

  1. Con la scheda in modalità 2D Layout, eseguire il comando Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape. Si aprirà la finestra di dialogo Line/Arc Primitives From Board Shape dialog.

  2. Definire un valore Width adatto per gli oggetti che definiranno il percorso dell'utensile di fresatura. Consultare il proprio produttore se non si è sicuri di questo valore.

  3. Selezionare un layer meccanico disponibile. Questo layer dovrebbe essere riservato esclusivamente alla definizione del percorso dell'utensile di fresatura.

  4. Abilitare l'opzione Include Cutouts se la scheda contiene cutout.

  5. Abilitare l'opzione Route Tool Outline. Quando questa opzione è abilitata, gli oggetti linea/arco vengono posizionati in modo che il loro bordo tocchi il bordo della Board Shape e il bordo del cutout.

  6. Fare clic su OK per creare gli oggetti del percorso utensile di fresatura sul layer meccanico scelto. 

  7. Il layer meccanico utilizzato deve essere impostato come layer Route Tool. Per farlo, accedere alla scheda Layers & Colors del pannello View Configuration panel. Fare clic con il pulsante destro all'interno della griglia dei layer e scegliere il comando Add Mechanical Layer. Nella finestra di dialogo Edit Layer che si apre, impostare Layer Type su Route Tool Path.  Questo tipo di layer viene utilizzato per indicare il layer che contiene le informazioni di instradamento meccanico.

    Si noti che non è consentito un nome definito dall'utente quando Layer Type è impostato su Route Tool Path. Il motivo è che le versioni precedenti del software usano il nome del layer Route Tool Path per identificare il layer che contiene le informazioni di routing (indicate anche come informazioni rout). Fissare la denominazione di questo layer garantisce che il progetto continui a funzionare correttamente in una versione precedente.

Le immagini seguenti mostrano il percorso dell'utensile di fresatura definito su un layer meccanico.

Un Board Cutout nella prima immagine, con un percorso utensile di fresatura definito nella seconda immagine. Un Board Cutout nella prima immagine, con un percorso utensile di fresatura definito nella seconda immagine.

Keepout e Board Shape

Oltre alla Board Shape, è opportuno definire anche un contorno di posizionamento e instradamento attorno al bordo della scheda. Questo può essere creato automaticamente a partire dalla Board Shape stessa usando il comando Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape (in modalità 2D Layout), e impostando Layer nella finestra di dialogo Line/Arc Primitives from Board su Keep-Out Layer.

In alternativa, questo può essere fatto manualmente posizionando oggetti sul layer keepout. Gli oggetti posizionati su questo layer definiscono un contorno no-crossing-allowed per componenti e instradamento. In genere si desidera che oggetti come componenti e instradamento si trovino a una certa distanza dal bordo della scheda; questa distanza può essere controllata impostando le regole di progettazione applicabili per l'instradamento e il posizionamento dei componenti. È inoltre possibile definire altre aree keepout per instradamento e componenti per oggetti meccanici, come teste di viti o altri requisiti di montaggio.

Un contorno keepout definito posizionando oggetti linea standard sul layer keepout (viola).Un contorno keepout definito posizionando oggetti linea standard sul layer keepout (viola).

  • I contorni keepout possono essere definiti posizionando qualsiasi oggetto di progettazione standard, come linee, archi, riempimenti e regioni sul layer Keepout. Gli oggetti posizionati sul layer Keepout creano un keepout su tutti i layer di segnale.
  • È anche possibile definire keepout specifici per layer su qualsiasi layer di rame. Per farlo:
  1. Fare clic sulla scheda del layer richiesto.
  2. Definisci il confine o l’area della keepout area posizionando oggetti keepout specifici del layer (sottomenu Place » Keepout). I keepout specifici del layer sono oggetti standard con l’attributo Keepout abilitato. Vengono visualizzati nello stesso colore del layer con un bordo colorato come keepout. Nota che gli oggetti keepout specifici del layer non sono inclusi nei file di output Gerber o ODB++.
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Disponibilità delle funzionalità

Le funzionalità disponibili dipendono dalla soluzione Altium in uso – Altium Develop, un’edizione di Altium Agile (Agile Teams o Agile Enterprise), oppure Altium Designer (con licenza attiva).

Se non vedi nel tuo software una funzionalità descritta,  contatta il team vendite di Altium per saperne di più.

Documentazione legacy

La documentazione di Altium Designer non è più suddivisa per versione. Se è necessario accedere alla documentazione delle versioni precedenti di Altium Designer, visitare la sezione Documentazione legacy della pagina Altri programmi di installazione.

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