Dodawanie połączeń przelotowych i ekranowania przelotowego

Przeszywanie przelotkami (via stitching) to technika stosowana do łączenia większych obszarów miedzi na różnych warstwach, co w efekcie tworzy mocne pionowe połączenie w strukturze płytki, pomagając utrzymać niską impedancję i krótkie pętle powrotu. Via stitching może być też użyte do podłączenia do ich sieci (netu) obszarów miedzi, które w przeciwnym razie byłyby odizolowane.

Ekranowanie przelotkami (via shielding) pełni inną funkcję — w projektach RF służy do ograniczania przesłuchów i zakłóceń elektromagnetycznych na ścieżce przenoszącej sygnał RF.  Ekran z przelotek, nazywany też płotkiem z przelotek (via fence, picket fence), tworzy się przez umieszczenie jednego lub kilku rzędów przelotek wzdłuż trasy sygnału. W Altium Designer jest to określane jako via shielding.

Altium Designer obsługuje zarówno via stitching, jak i via shielding. Ponieważ proces dodawania przelotek przeszywających lub ekranowych jest podobny, ta strona obejmuje oba zagadnienia.

Via stitching pomaga tworzyć mocne pionowe połączenia przez płytkę, pomagając utrzymać impedancje i skrócić pętle powrotu.

Via shielding służy do utworzenia „płotu”, który chroni net przed przesłuchami i zakłóceniami elektromagnetycznymi.

 

Dodawanie przelotek przeszywających

Via stitching uruchamia się jako proces końcowy (post-process), wypełniający wolne obszary miedzi przelotkami przeszywającymi. Aby via stitching było możliwe, muszą istnieć zachodzące na siebie obszary miedzi, przypisane do wskazanego netu, na różnych warstwach. Obsługiwane obszary miedzi obejmują: Fills, Solid RegionsPolygons oraz Power Planes.

Aby dodać przelotki przeszywające do netu, wybierz z menu polecenie Tools » Via Stitching/Shielding » Add Stitching to Net. Otworzy się okno dialogowe Add Stitching to Net, w którym określa się NetStitching Parameters oraz Via Style. Po kliknięciu przycisku OK algorytm przeszywania identyfikuje wszystkie wypełnienia, regiony pełne, poligony i płaszczyzny zasilania podłączone do wybranego netu i próbuje połączyć je przez płytkę, używając wskazanej przelotki i wzoru przeszywania.  

Nowe zestawy przelotek przeszywających konfiguruje się w oknie dialogowym Add Stitching to Net, a istniejące zestawy edytuje się w oknie dialogowym Via Stitching () lub w panelu Properties (). Pola dla wszystkich trzech opisano poniżej.

Uwagi dotyczące via stitching

  • Najpierw wybierz Net, który ma być użyty do przeszywania, ponieważ wpływa to na działanie innych opcji, takich jak kliknięcie przycisku Load values from Routing Via Style Rule. Jeśli net jest już zaznaczony w przestrzeni projektowej, ten net zostanie automatycznie wybrany po otwarciu okna dialogowego Add Stitching to Net.

  • Viasy ekranujące są identyfikowane przez VSnVia Stitching, gdzie wartość liczbowa n wskazuje, że ten via należy do tej samej unii via stitching co inne viasy o tym samym identyfikatorze liczbowym.

  • Styl połączenia via (termiczne/relief lub bezpośrednie) jest: określany przez odpowiednie ograniczenie projektowe Polygon Connect Style dla poligonów oraz odpowiednie ograniczenie projektowe Plane Connect Style dla płaszczyzn zasilania, przy czym dla obszarów litych (solid regions) i wypełnień (fills) stosowane są połączenia bezpośrednie.

  • Po zakończeniu stitching konieczne będzie ponowne wylanie (re-pour) wszystkich poligonów, których to dotyczy, w miejscach, gdzie viasy łączą się stylem termicznym (relief).

  • Każdy zestaw viasów stitching jest dodawany do unii; ustaw panel PCB na tryb Unions, aby przeglądać te unie ().

  • Aby edytować zestaw viasów stitching, kliknij dwukrotnie dowolny via w zestawie, aby otworzyć okno dialogowe Via Stitching, albo panel Properties, jeśli jest skonfigurowany do otwierania po dwukliku (). Alternatywnie przeciągnij prostokąt zaznaczenia „select-within” (od lewej do prawej), obejmujący jeden lub więcej viasów stitching, a następnie edytuj ustawienia w panelu Properties.

  • Zestaw viasów można usunąć, uruchamiając polecenie Tools » Via Stitching » Remove Via Stitching Group , a następnie klikając dowolny via w grupie. 

  • Algorytm via stitching traktuje poligony, wypełnienia, obszary lite i płaszczyzny zasilania w następujący sposób:

    1. Poligony, regiony i wypełnienia należące do tej samej sieci są łączone stitchingiem wszędzie tam, gdzie nakładają się na różnych warstwach. Jeśli w tym obszarze (na innej warstwie) nakładają się poligony, regiony lub wypełnienia należące do innych sieci, stitching nie jest stosowany w tym regionie. Nakładające się regiony płaszczyzn (plane regions) innych sieci są przepuszczane.

    2. Nakładające się regiony płaszczyzn na docelowej sieci są zawsze łączone stitchingiem, niezależnie od obecności regionów płaszczyzn (na innej warstwie) podłączonych do innych sieci. Powyższa zasada 1 obowiązuje, jeśli w tym samym obszarze nakładają się poligony, regiony lub wypełnienia.

      To summarize these two rules - na innych warstwach warstwy płaszczyzn innych sieci są zawsze „przebijane” przez viasy stitching, natomiast poligony, regiony lub wypełnienia innych sieci — nie. Jeśli projekt zawiera poligony innych sieci w obszarze wymagającym viasów stitching, tymczasowo odłóż (shelve) te poligony, zdefiniuj viasy stitching, a następnie przywróć (un-shelve) i ponownie wylej (re-pour) poligony. Dowiedz się więcej o odkładaniu (shelving) i ponownym wylewaniu (re-pouring) poligonów

Modyfikowanie obszaru Via Stitching

Zestaw viasów w każdym unikalnym obszarze via stitching jest grupowany w unię. Całą unię można przesuwać, a obszar można również zmieniać rozmiar.

Przeciągnij okno zaznaczenia od lewej do prawej, aby wybrać obszar stitching, a następnie przesuń go lub zmień rozmiar, ustawiając kursor myszy tak, aby uzyskać właściwy kursor.

Dodawanie viasów ekranujących do sieci

Ekranowanie za pomocą viasów służy do izolowania sieci od potencjalnych zakłóceń lub sprzężeń z pobliskich sygnałów. Odstępy między viasami ekranującymi muszą być dobrane do najwyższej częstotliwości, przed którą ma chronić ekran. Prawidłowy projekt ekranu jest kluczowy; źle zaprojektowany „płotek” może wręcz przyczyniać się do problemów EMI, jeśli odstęp odpowiada częstotliwości rezonansowej pobliskiego sygnału. Omówiono to szerzej w sekcji Notes about Via Shielding.

Aby umieścić ekran z viasów wokół poprowadzonej sieci, wybierz z menu polecenie Tools » Via Stitching/Shielding » Add Shielding to Net. Pojawi się okno dialogowe Add Shielding to Net, w którym skonfigurujesz Net to Shield oraz inne Shielding Parameters, referencję Net oraz Via Style zgodnie z potrzebami. Viasy zostaną rozmieszczone po obu stronach wybranej sieci (sieci), wszędzie tam, gdzie możliwe jest umieszczenie via zgodnie z obowiązującymi regułami projektowymi.

Nowe zestawy viasów ekranujących konfiguruje się w oknie dialogowym Add Shielding to Net, a istniejące zestawy edytuje się w oknie dialogowym Via Shielding () lub w panelu Properties (). Pola dla wszystkich trzech opisano poniżej.

Gdy wybierzesz szablon przelotki (via template) z tej listy rozwijanej, właściwości tego szablonu zostaną zastosowane tutaj, w oknie dialogowym Add Shielding to Net. Po wybraniu szablonu pole Library wyświetla bibliotekę, z którą powiązany jest szablon przelotki, oraz zawiera opcję Unlink tego szablonu z tej biblioteki. Dowiedz się więcej w temacie Working with Pad Via Templates. Properties – Net Sieć, do której mają zostać podłączone przelotki ekranujące. Styl połączenia przelotki (termiczne/relief lub bezpośrednie/direct) jest określany przez obiekt, do którego przelotka jest podłączona, oraz przez obowiązujące reguły projektowe. Więcej na ten temat w sekcji Notes section. Properties – Drill Pair / Via Type Warstwy początkowa i końcowa, które przelotki ekranujące obejmują w osi Z, można skonfigurować zgodnie z potrzebami (ten zakres jest określany jako drill pair). Dozwolony zakres w osi Z dla przelotek jest konfigurowany na karcie Via Types w Layer Stack Manager  (); tylko zakresy zdefiniowane tam pojawią się na liście Drill Pair. Kliknij przycisk Via Types, aby otworzyć Layer Stack Manager, gdzie możesz skonfigurować typy przelotek dostępne dla aktywnego stosu warstw. Dowiedz się więcej w temacie Via Types. Properties – Locked
(Add Shielding to Net dlg) Jeśli włączone, wszystkie przelotki w tym zestawie przelotek ekranujących będą miały włączony atrybut Locked. Solder Mask Expansion Rozszerzenie maski lutowniczej (solder mask expansion) lub tenting może być oparte na: obowiązującej regule projektowej Solder Mask albo na wartości rozszerzenia podanej tutaj w oknie dialogowym (która może zostać nadpisana przez tenting the via). Wybrana opcja zostanie zastosowana do wszystkich przelotek w tym zestawie przelotek ekranujących.

Uwagi dotyczące ekranowania przelotkami

  • Najpierw wybierz Net do ekranowania, ponieważ wpływa to na działanie innych opcji, takich jak kliknięcie przycisku Load values from Routing Via Style Rule. Jeśli sieć jest już zaznaczona w obszarze projektu, zostanie automatycznie wybrana po otwarciu okna dialogowego Add Shielding to Net.

  • Przelotki ekranujące są identyfikowane przez VSHn: Via SHielding, gdzie wartość liczbowa n identyfikuje tę przelotkę jako należącą do tej samej unii ekranowania przelotkami co inne przelotki z tym samym identyfikatorem liczbowym.

  • Styl połączenia przelotki (termiczne/relief lub bezpośrednie/direct) jest zdefiniowany przez obowiązujące ograniczenie projektowe Polygon Connect Style dla poligonów oraz obowiązujące ograniczenie projektowe Plane Connect Style dla płaszczyzn zasilania.

  • Po zakończeniu stitching konieczne będzie ponowne przelanie (re-pour) wszystkich poligonów, których to dotyczy, i które mają regułę Polygon Connect Style określającą styl połączenia typu relief.

  • Każdy zestaw przelotek ekranujących jest dodawany do unii; ustaw panel PCB w tryb Unions, aby przeglądać te unie ().

  • Aby edytować zestaw przelotek ekranujących, kliknij dwukrotnie dowolną przelotkę w zestawie, aby otworzyć okno dialogowe Via Shielding , albo panel Properties, jeśli jest skonfigurowany do otwierania po dwukliku (). Alternatywnie przeciągnij prostokąt zaznaczenia „select-within” (od lewej do prawej), obejmujący jedną lub więcej przelotek ekranujących, a następnie edytuj ustawienia w panelu Properties.

  • Zestaw przelotek można usunąć, uruchamiając polecenie Tools » Via Stitching/Shielding » Remove Via Shielding Group, a następnie klikając dowolną przelotkę w grupie.

  • Możesz wykonać częściowe ekranowanie sieci lub ekranowanie wielu sieci:

    • Jeśli nie chcesz ekranować całej sieci, najpierw wybierz wymagane segmenty ścieżek, a następnie wykonaj ekranowanie z włączoną opcją Selected Objects.

    • Aby ekranować wiele sąsiadujących sieci, zaznacz sieci w obszarze projektu, a następnie wykonaj ekranowanie z włączoną opcją Selected Objects.

    • Zwróć uwagę, że parę różnicową można ekranować techniką wielu sieci Selected Objects albo wybierając jedną z sieci pary różnicowej z listy rozwijanej Net to Shield.

  • Użyj opcji Add shielding copper, aby dodać poligon obejmujący przelotki ekranujące; włącz opcję Add clearance cutout, aby przyciąć poligon tak, by obejmował wyłącznie przelotki. Przeczytaj temat Including Shielding Copper with the Shielding Vias poniżej, aby dowiedzieć się więcej o tych opcjach.

Rozmiar i pozycjonowanie przelotek ekranujących nie jest nauką ścisłą, ale istnieją wytyczne opracowane na podstawie testów empirycznych.

„Stitching co najwyżej co λ/20, przy długościach odgałęzień (stub) nie większych niż ta wartość. To w rzeczywistości bardzo dobra zasada dla stitching dowolnego wypełnienia masy do płaszczyzny masy w projekcie wielowarstwowym. λ to długość fali najwyższej istotnej częstotliwości dla projektu (przyjmij 1 GHz, jeśli nie jest znana), gdzie:

f = C / λ

Uwaga: C (prędkość światła) będzie wynosić ok. 60% prędkości w próżni dla promieniowania EM propagującego się przez dielektryk FR4 w PCB.”

  • Jak zauważono w dyskusji na forum(5) przywołanej poniżej, dla PCB z anteną na pokładzie „odległość między przelotkami powinna wynosić maksymalnie 1/4 rezonansowej długości fali”.

  • Dyskusja na forum odwołuje się również do noty technicznej(6), w której stwierdzono, że „powszechna zasada kciuka to umieszczać przelotki stitch nie dalej od siebie niż λ/10, a najlepiej nawet co λ/20”.

Dołączanie miedzi ekranującej wraz z przelotkami ekranującymi

Oprócz dodawania przelotek ekranujących wzdłuż każdej strony prowadzenia ścieżek możesz także dołączyć miedź ekranującą, jak pokazano na obrazach poniżej. Aby to zrobić, włącz opcję Add shielding copper w oknie dialogowym Via Shielding . Ta miedź jest tworzona jako poligon, więc podlega obowiązującym regułom projektowym Clearance oraz Polygon Connect Style.

Opcja Add shielding copper doda poligon obejmujący przelotki ekranujące. Krawędź poligonu po stronie oddalonej od ekranowanej sieci będzie stykać się z krawędzią przelotek. Krawędź poligonu przylegająca do ekranowanej sieci zostanie odsunięta od sieci o wartość wynikającą z reguły projektowej Clearance. Jeśli dodatkowo włączona jest opcja Add clearance cutout, poligon zostanie zamiast tego odsunięty od ekranowanej sieci o wartość Distance ustawioną w oknie dialogowym Add Shielding to Net. Najedź kursorem na obraz poniżej, aby zobaczyć różnicę.

Przelotki ekranujące wokół sieci z włączoną opcją wycięcia clearance, oraz

przelotki ekranujące wokół sieci z wyłączoną opcją wycięcia clearance.

 

Wybieranie lub edytowanie przelotek stitching lub shielding

Aby uprościć pracę z macierzą przelotek stitching/shielding, oba typy są automatycznie grupowane w unię. Unie są zarządzane przez panel PCB.

Wybieranie za pomocą panelu PCB

Aby zaznaczyć macierz, przełącz panel PCB w tryb Unions i wybierz wymaganą unię Via Stitching lub Via Shielding. Wszystkie przelotki należące do tej macierzy zostaną zaznaczone, jeśli w panelu jest włączone pole wyboru Select (jak pokazano na obrazie poniżej). Alternatywnie kliknij dwukrotnie dowolną przelotkę w macierzy, aby otworzyć panel Properties i edytować macierz.

Użyj panelu PCB w trybie Unions, aby zaznaczyć wszystkie przelotki w macierzy stitching lub shielding. Na tym obrazie zaznaczone są wszystkie cztery unie via shielding.
Użyj panelu PCB w trybie Unions, aby zaznaczyć wszystkie przelotki w macierzy stitching lub shielding. Na tym obrazie zaznaczone są wszystkie cztery unie via shielding.

Interaktywne wybieranie zestawu przelotek

Zachowanie zaznaczania:

  • Pojedynczą przelotkę stitching/shielding można zaznaczyć i usunąć.

  • Jeśli opcja Popup Selection Dialog jest włączona w Preferences (), kliknięcie pojedynczej przelotki należącej do unii spowoduje wyświetlenie listy zawierającej tę unię, jak pokazano na obrazie powyżej. Po wybraniu unii tę unię przelotek można usunąć w obszarze roboczym lub edytować w panelu Properties.

  • Jeśli okno dialogowe Popup Selection nie jest włączone, kliknięcie pojedynczej przelotki należącej do unii będzie działać następująco:

    • Pierwsze kliknięcie zaznaczy pojedynczą przelotkę.

    • Drugie i kolejne kliknięcia zaznaczą następny obiekt w kolejności zaznaczania używanej przy nakładających się obiektach: na przykład komponent, poligon, unię przelotek (jeśli te obiekty znajdują się pod kursorem).

    • Alternatywnie, po tym jak pierwsze kliknięcie zaznaczy pojedynczą przelotkę, naciśnij skrót Shift+Tab, aby wywołać polecenie Select Overlapping. Kontynuuj naciskanie Shift+Tab, aby przechodzić przez nakładające się obiekty, zaznaczając je kolejno.

     

  • Unię stitching ograniczoną do obszaru można zaznaczyć, przeciągając okno zaznaczenia „select-within” wokół dowolnej przelotki w unii (przeciągnięcie od lewej do prawej), jak pokazano w animacji w sekcji Modifying a User-Defined Via Stitching Area na tej stronie.

Edytowanie zestawu przelotek

Właściwości zestawu przelotek stitching lub shielding można edytować po jego zaznaczeniu, w trybie Via Stitching lub Via Shielding panelu Properties. Kliknij dwukrotnie dowolną przelotkę w zestawie, aby otworzyć panel.

Przykład edycji wykonanej dla przelotek stitching w panelu Properties.Przykład edycji wykonanej dla przelotek stitching w panelu Properties.

Po edycji właściwości w panelu i naciśnięciu Enter na klawiaturze, u góry panelu pojawi się komunikat Changes pending oraz przyciski — kliknij Apply, aby zakończyć edycję.

Dalsza lektura

  1. Informacje na temat wszystkich aspektów projektowania PCB znajdziesz na stronie Printed Circuit Design and Fab Magazine. To doskonałe źródło materiałów technicznych, takich jak rola „via fence” (uwzględnij cudzysłów, aby poprawić jakość wyników wyszukiwania).

  2. Artykuł w Wikipedii, Via Fence

  3. Badania nad sprzęganiem przelotek w wielowarstwowych płytkach drukowanych

  4. Artykuł wprowadzający podstawowe zasady propagacji fal EM w strukturze PCB — Najlepsze praktyki w projektowaniu płytek drukowanych

  5. Forum dyskusyjne, na którym zadano pytanie Via fences for noise reduction of a chip antenna?

  6. Projektowanie PCB i techniki prowadzenia ścieżek dla najniższego kosztu spełnienia wymagań EMC oraz integralności sygnału: M K Armstrong. EMC Standards, sierpień 1999.

AI-LocalizedTłumaczenie SI
Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz tekst/obraz i naciśnij Ctrl + Enter aby wysłać nam wiadomość.
Feature Availability

The features available to you depend on which Altium solution you have – Altium Develop, an edition of Altium Agile (Agile Teams or Agile Enterprise), or Altium Designer (on active term).

If you don’t see a discussed feature in your software, contact Altium Sales to find out more.

Legacy Documentation

Altium Designer documentation is no longer versioned. If you need to access documentation for older versions of Altium Designer, visit the Legacy Documentation section of the Other Installers page.

Content