Lavorare con i Keepout specifici per oggetto su una scheda

A colpo d'occhio

Questo articolo spiega come funzionano le zone di esclusione specifiche per oggetto in Altium Designer, quali elementi impediscono di posizionare su un PCB e come si comportano a seconda che siano collocate sul layer Keep-Out o su un layer di segnale. Illustra inoltre come le zone di esclusione utilizzano le regole di distanza minima, in quali aree della scheda sono più utili e come configurarle per limitare tipi di oggetti specifici, come via, piste, rame e pad. Proseguendo nella lettura, troverai anche indicazioni pratiche per posizionare e modificare oggetti di esclusione, come piste e archi, sia nell'editor PCB sia nell'editor delle librerie PCB, per ottenere maggiore controllo e precisione nei layout delle tue schede.

- Comprendi cosa sono le zone di esclusione specifiche per oggetto, come si comportano in Altium Designer e dove utilizzarle nel layout PCB.
- Scopri come configurare le zone di esclusione per limitare solo determinati tipi di oggetti, ottenendo un controllo più flessibile sull'instradamento, sul posizionamento del rame e sul comportamento dei via.
- Esplora le nozioni di base per il posizionamento e la modifica degli oggetti di esclusione, comprese piste e archi, negli editor PCB e delle librerie PCB.
Approfondisci con l'IA:

Un Keepout nella progettazione PCB è un'area o un perimetro definito dall'utente nel layout che gli oggetti in rame non possono intersecare. Generalmente utilizzato per controllare l'area interessata dalle operazioni automatiche di posizionamento del rame, come i riempimenti poligonali e lo sbroglio interattivo, un keepout rappresenta anche una posizione non valida per il posizionamento manuale degli oggetti in rame.

In quanto aree vietate definite durante la progettazione del layout, gli oggetti keepout utilizzano le regole dei vincoli di clearance esistenti per controllare lo sbroglio e rilevare le violazioni di posizionamento; tuttavia, a differenza degli altri oggetti posizionati, non possono essere assegnati a una net e non vengono mostrati nei file di output generati o nelle stampe. In sostanza, un keepout agisce come un oggetto di «interferenza» che impedisce agli altri oggetti in rame di intersecare la sua area, secondo quanto specificato dalla regola globale di clearance. Gli oggetti keepout possono essere posizionati sul layer Keep-out (dove si applicano a tutti i layer di segnale) oppure su un layer di segnale (dove si applicano solo agli oggetti presenti su quel layer). 

Altium Designer consente di creare e applicare keepout grazie al supporto per Object Specific Keepouts. Gli oggetti keepout posizionati possono essere configurati per specificare i tipi di oggetti a cui si applicano, come piste, aree in rame, via e pad, migliorando notevolmente la flessibilità e l'efficacia dei keepout.

Oggetti keepout di diversi tipi posizionati in un progetto PCB.
Oggetti keepout di diversi tipi posizionati in un progetto PCB.

Nell'editor PCB e nell'editor delle librerie PCB, gli oggetti keepout vengono visualizzati con un tratteggio incrociato. Gli oggetti keepout posizionati sul layer Keep-Out (che si applicano quindi a tutti i layer di segnale) vengono mostrati nel colore del layer Keep-Out, mentre i keepout posizionati su un layer di segnale specifico (che si applicano quindi solo a quel layer) vengono visualizzati nel colore di quel layer di segnale.

I keepout sono ideali per definire regioni della scheda in cui non è consentito lo sbroglio (come aree elettricamente sensibili o ad alta tensione), posizioni specifiche con rame esposto, come fiducial e punti di test, oppure aree meccanicamente incompatibili (come i fori di montaggio o gli angoli di un PCB). La configurabilità dei keepout specifici per oggetto consente inoltre di posizionarli sopra altri oggetti quando sono stati assegnati specifici Keepout Restrictions. Ad esempio, quando è impostato per limitare solo i via, un keepout può essere posizionato sopra regioni di rame esistenti (come un riempimento poligonale) per controllare l'estensione della cucitura automatica tramite via.

I keepout specifici per oggetto possono essere posizionati nell'editor PCB e nell'editor delle librerie PCB.

Per ulteriori informazioni sul posizionamento e sulla modifica degli oggetti keepout del PCB, consulta le sezioni espandibili di seguito:

Posizionamento dei keepout

Un keepout viene posizionato nello spazio di progettazione dell'editor dal menu Place » Keepout; il tipo di keepout scelto (traccia, riempimento, regione o arco) verrà posizionato sul layer attualmente attivo. Selezionare le proprietà del keepout per modificarne le caratteristiche fisiche, il layer o le restrizioni sui tipi di oggetto. Le proprietà Keepout correlate sono:

  • Restricted for Layer – imposta il layer del keepout e, quindi, il layer della scheda sul quale gli oggetti in rame saranno soggetti a restrizioni (esclusi). Per un keepout valido su tutti i layer, selezionare Keep-Out Layer.
  • Keepout Restrictions – determina quali tipi di oggetto saranno soggetti alle restrizioni del keepout. Deselezionando un tipo di oggetto, il keepout consentirà a quel tipo di oggetto di oltrepassarne i limiti (senza escluderlo), non applicando la regola di clearance pertinente.
I keepout possono essere posizionati su tutti i layer di segnale (in rame), esclusi i piani di rame. Quando il layer della scheda attualmente attivo non è compatibile con i keepout, il comando Place » Keepout non è disponibile (è disattivato).

Nell'immagine seguente, ai due riempimenti keepout sono applicate restrizioni diverse per layer e oggetti. Queste consentono al riempimento keepout sul layer superiore (a sinistra) di accettare una piazzola a foro passante (TH), escludendo tutti gli altri tipi di oggetto, e a quello sul layer Keep-Out (a destra) di accettare solo le tracce.

Esempio di due riempimenti keepout posizionati su layer diversi di un PCB e configurati per limitare il posizionamento di tipi di oggetto diversi.
Esempio di due riempimenti keepout posizionati su layer diversi di un PCB e configurati per limitare il posizionamento di tipi di oggetto diversi.

La flessibilità intrinseca dei keepout ne consente l'utilizzo per un'ampia gamma di attività di controllo dei layout PCB. Poiché i keepout possono essere sovrapposti, assegnati a qualsiasi layer di segnale (ad esempio quello superiore o inferiore) e configurati per escludere oggetti specifici, possono essere utilizzati, ad esempio, per controllare con precisione la cucitura con via e i riempimenti poligonali.

Controllo dei riempimenti poligonali

Nell'esempio di layout PCB mostrato di seguito, sono stati aggiunti riempimenti keepout attorno alle piazzole multistrato in una regione potenzialmente ad alta tensione, che deve avere un isolamento elettrico sufficiente dai riempimenti poligonali collegati a massa che verranno aggiunti. I riempimenti keepout sono impostati sul layer superiore e configurati per limitare solo gli oggetti in rame, escludendo quindi riempimenti poligonali, riempimenti e regioni, ma accettando le tracce e le piazzole esistenti, ecc. – in altre parole, la regola relativa alle violazioni di clearance si applicherà solo agli oggetti classificati come «rame».

Riempimenti keepout posizionati sul layer Keep-Out e configurati per essere applicati solo agli oggetti in rame.
Riempimenti keepout posizionati sul layer Keep-Out e configurati per essere applicati solo agli oggetti in rame.

La disposizione dei keepout illustrata sopra obbligherà i riempimenti poligonali posizionati sui layer di segnale (in questo caso i layer superiore e inferiore) a evitare tutte e tre le aree keepout. Tuttavia, il pads sul layer superiore associato all'area interessata non avrà una clearance adeguata rispetto al riempimento del layer superiore.

In questo caso, è possibile aggiungere ulteriori keepout al layer superiore in modo che il relativo riempimento poligonale mantenga una distanza adeguata da tutte le piazzole interessate. Nell'immagine seguente, sono stati aggiunti altri due riempimenti keepout al layer superiore, qui visualizzato in modalità layer singolo per maggiore chiarezza. Si noti che la copertura keepout mostrata avrebbe potuto essere creata con una singola regione, anziché con due riempimenti sovrapposti.

Riempimenti keepout posizionati sul layer superiore e configurati per essere applicati solo agli oggetti in rame.
Riempimenti keepout posizionati sul layer superiore e configurati per essere applicati solo agli oggetti in rame.

Quando i riempimenti poligonali vengono infine aggiunti al layout, l'insieme dei keepout ne controllerà la forma, producendo un profilo di clearance diverso per ciascun layer attorno alla regione. Si noti che, in questo esempio, la clearance associata ai keepout è maggiore di quella degli oggetti normali grazie a una regola di clearance dei keepout personalizzata (vedere di seguito).

I riempimenti poligonali evitano gli oggetti keepout posizionati.
I riempimenti poligonali evitano gli oggetti keepout posizionati.

L'influenza dell'insieme dei keepout sui riempimenti poligonali è chiaramente visibile quando il layout viene visualizzato in modalità 3D a layer singolo, come mostrato di seguito: layer superiore a sinistra e layer inferiore a destra.

Il layer superiore (a sinistra) e il layer inferiore (a destra) del PCB visualizzati in modalità 3D a layer singolo.
Il layer superiore (a sinistra) e il layer inferiore (a destra) del PCB visualizzati in modalità 3D a layer singolo.

Si noti che l'approccio al controllo delle aree dei riempimenti poligonali è utilizzato qui come esempio di posizionamento e configurazione dei keepout specifici per layer. In pratica, il modo migliore per controllare l'area occupata da un riempimento poligonale è utilizzare i ritagli dei riempimenti poligonali.

Controllo della cucitura con via

L'applicazione di forme keepout, configurate per limitare gli oggetti via, su aree di rame multistrato consente di controllare l'estensione della cucitura automatica con via (Tools » Via Stitching/Shielding). Le forme keepout possono essere impostate per qualsiasi layer o per uno dei layer delle aree di rame, in modo che i via tra tali layer vengano esclusi (soggetti a restrizioni).

Nell'esempio mostrato di seguito, sono state aggiunte forme keepout agli angoli superiore e inferiore sinistri del layout. Queste sono configurate per limitare gli oggetti via, impedendo alla cucitura automatica con via di posizionare via all'interno di tali perimetri.

Regioni keepout configurate per essere applicate solo ai via.
Regioni keepout configurate per essere applicate solo ai via.

Oltre a evitare tracce, piazzole e via esistenti, come avviene normalmente, la cucitura con via evita anche le forme keepout secondo quanto stabilito dalla regola di clearance pertinente.

Il PCB dopo l'aggiunta della cucitura con via.
Il PCB dopo l'aggiunta della cucitura con via.

Keepout nei componenti

I keepout vengono aggiunti ai footprint dei componenti nell'editor delle librerie PCB utilizzando lo stesso approccio adottato nello spazio di progettazione dell'editor PCB.

Il keepout aggiunto al footprint del componente mostrato di seguito è configurato per limitare tutti gli oggetti, ma consentire le tracce; permette quindi le connessioni delle net in un layout in cui viene utilizzato il componente, limitando al contempo il posizionamento ravvicinato di altri tipi di oggetto.

Gli oggetti keepout possono essere aggiunti anche ai footprint dei componenti nell'editor delle librerie PCB.
Gli oggetti keepout possono essere aggiunti anche ai footprint dei componenti nell'editor delle librerie PCB.

Si noti che le regole di progettazione non vengono applicate nell'editor delle librerie PCB; in questo caso, quindi, il keepout accetterà le piazzole a foro passante che si trovano all'interno dei suoi limiti.

Utilizzo dei keepout

L'implementazione dei keepout specifici per oggetto di Altium Designer si riflette in tutte le funzioni associate e include la compatibilità con le query (e quindi con le regole di progettazione), il pannello PCB List e anche i documenti di progettazione PCB importati o di versioni precedenti.

Regola di clearance dei keepout

Come per le altre primitive, la regola di clearance elettrica corrente determina i vincoli di clearance per i keepout; vedere Design » Rules. Se è necessario un vincolo di clearance diverso per i keepout, creare una regola specifica applicando il controllo degli attributi IsKeepOut come query personalizzata.

Assicurarsi che la regola personalizzata Keepout Clearance abbia una priorità superiore rispetto alla regola Clearance esistente (globale). Nell'esempio seguente, è stata creata una regola per i Keepout (Clearance_Keepout) con una distanza di isolamento doppia rispetto a quella della regola Clearance di base (Clearance). Come mostrato nella porzione di layout della scheda, la pista instradata tra i due pad mantiene una distanza maggiore dalla regione Keepout (a destra) rispetto alla regione sul Top Layer (a sinistra).

È possibile creare una regola Clearance aggiuntiva per gli oggetti Keepout.
È possibile creare una regola Clearance aggiuntiva per gli oggetti Keepout.

Conversione di oggetti primitivi in Keepout

Gli oggetti primitivi esistenti sui layer di segnale possono essere convertiti in Keepout, sullo stesso layer, utilizzando il comando Convert Primitives to Keepouts (Tools » Convert » Convert Selected Primitives to Keepout).

Gli oggetti Keepout possono essere riconvertiti nei corrispondenti oggetti primitivi non Keepout utilizzando il comando Tools » Convert » Convert Selected Keepouts to Primitives.

Un oggetto primitivo può essere convertito in un oggetto Keepout equivalente e viceversa.
Un oggetto primitivo può essere convertito in un oggetto Keepout equivalente e viceversa.

Accesso tramite i pannelli

I Keepout specifici per oggetto presenti nel progetto di una scheda sono accessibili tramite i pannelli PCB List e PCB Filter.

Il pannello PCB Filter consente di utilizzare la parola chiave di query IsKeepOut per individuare e, facoltativamente, selezionare gli oggetti Keepout nel progetto.

Il pannello PCB Filter può essere utilizzato per individuare gli oggetti Keepout nel progetto.
Il pannello PCB Filter può essere utilizzato per individuare gli oggetti Keepout nel progetto.

Il pannello PCB List può essere utilizzato per elencare, selezionare e modificare gli oggetti Keepout del tipo selezionato, ad esempio i riempimenti Keepout, come mostrato nell'immagine del pannello List qui sotto. Per confronto, viene mostrato anche un riempimento standard sul Top Layer (l'ultimo nell'elenco). Se all i riempimenti (o altri tipi di oggetti, come le regioni) inclusi nel progetto sono definiti come Keepout, il pannello PCB List includerà l'intero insieme degli attributi di restrizione degli oggetti Keepout.

Il pannello PCB List può essere utilizzato per elencare, selezionare e modificare gli oggetti Keepout del tipo selezionato.
Il pannello PCB List può essere utilizzato per elencare, selezionare e modificare gli oggetti Keepout del tipo selezionato.

Si noti che l'attributo Keepout elencato nei pannelli PCB List è di sola lettura poiché, in questo caso, il riempimento è definito come oggetto Keepout. Analogamente, l'attributo Net degli oggetti Keepout nel pannello PCB List non può essere modificato perché gli oggetti Keepout, per definizione, non possono essere assegnati a una net.

Importazione di progetti PCB

Altium Designer è in grado di importare file di progetto da un'ampia gamma di altri strumenti di progettazione utilizzando le funzionalità di conversione automatica offerte da Import Wizard (File » Import Wizard). Gli oggetti di tipo Keepout inclusi nei file di progetto PCB di altri strumenti di progettazione, alcuni dei quali sono specifici per oggetto, vengono convertiti dalla procedura guidata in Keepout specifici per oggetto, ove possibile.

Il processo di conversione dei Keepout della procedura guidata è compatibile con i progetti di schede provenienti da sistemi ECAD diffusi, come Mentor® Graphics Pads™ e Cadence® Allegro™. La corretta interpretazione dei Keepout avviene anche durante il processo di esportazione IDF.

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