A costura de vias é uma técnica utilizada para interligar áreas maiores de cobre em diferentes camadas, criando, na prática, uma ligação vertical forte através da estrutura da placa, ajudando a manter uma baixa impedância e laços de retorno curtos. A costura de vias também pode ser usada para ligar áreas de cobre que, de outra forma, poderiam ficar isoladas, de volta à respetiva net.
A blindagem por vias tem uma função diferente; em projetos RF, é usada para ajudar a reduzir a diafonia e a interferência eletromagnética numa pista que transporta um sinal RF. Uma blindagem por vias, também conhecida como cerca de vias, é criada colocando uma ou mais filas de vias ao longo do percurso da pista do sinal. No Altium Designer, isto é referido como via shielding.
O Altium Designer suporta tanto via stitching como via shielding. Uma vez que o processo de adicionar vias de costura ou de blindagem é semelhante, esta página aborda ambos os tópicos.
A costura de vias é executada como um pós-processo, preenchendo áreas livres de cobre com vias de costura. Para que a costura de vias seja possível, têm de existir regiões sobrepostas de cobre ligadas à net especificada, em diferentes camadas. As regiões de cobre suportadas incluem: Fills , Solid Regions , Polygons e Power Planes .
Para adicionar vias de costura a uma net, selecione o comando Tools » Via Stitching/Shielding » Add Stitching to Net nos menus. A caixa de diálogo Add Stitching to Net será aberta, onde são especificados Net , Stitching Parameters e Via Style . Quando o botão OK é clicado, o algoritmo de costura identifica todos os fills, regiões sólidas, polígonos e power planes ligados à net selecionada e tenta conectá-los através da placa, usando a via e o padrão de costura especificados.
Add Stitching to Net ; os conjuntos de vias existentes são depois editados na caixa de diálogo Via Stitching ( ou no painel Properties ( Os campos destas três opções são descritos abaixo.
Stitching Parameters
Os Parâmetros de Costura controlam onde as vias de costura são colocadas.
Same Net Clearances
Existem duas formas de controlar a folga entre as vias de costura e outras vias e pads na mesma net: ou é utilizada a regra de desenho Clearance aplicável, ou é utilizado o valor de Default Via/Pad Clearance aqui especificado. Se for detetada uma regra aplicável, as definições da regra são comparadas com as definições da caixa de diálogo Add Stitching to Net e é usado o valor mais restritivo.
Folgas da Mesma Net (
Create new clearance rule Add Stitching to Net )Clique para criar uma nova regra de desenho Clearance, configurada para definir a folga entre as vias de costura e outras vias e pads na mesma net. Esta definição de regra é usada para garantir que um potencial local de costura é válido. Quando o botão é clicado, abre-se a caixa de diálogo Edit PCB Rule - Clearance Rule , onde são definidos os constrangimentos da regra. Note que a regra é nomeada e delimitada para a net selecionada na caixa de diálogo Add Stitching to Net .
Edit clearance rule Add Stitching to Net )Se já existir uma regra de desenho de folga aplicável, este botão é apresentado em vez do botão Create new clearance rule . Clique para alterar as definições da regra.
Default Via/Pad Clearance As vias de costura só são colocadas em locais potenciais de costura se existir esta folga mínima. Como os locais potenciais de costura são determinados pela grelha de costura, é provável que fiquem mais afastados entre si do que esta definição.
Min Boundary Clearance As vias de costura só são colocadas em locais potenciais de costura se existir esta folga mínima até à borda das regiões Polygon/Fill/Plane.
A folga entre uma via de costura e objetos noutras nets é controlada pela regra de desenho de folga aplicável. Uma via de costura não será colocada num local potencial de costura se violar a regra de desenho aplicável.
Via Style
As propriedades das vias de costura são apresentadas na região Via Style da caixa de diálogo. Estas propriedades podem ser definidas:
Por novas definições introduzidas na caixa de diálogo, ou
Com base nas definições de um Via Template selecionado, ou
Com base nas definições definidas na regra Routing Via Style design rule aplicável, se estiver a colocar um novo conjunto de vias de costura.
Estilo de Via (
Diameters O editor PCB suporta 3 tipos de diâmetros de via no plano X-Y: Simple , Top-Middle-Bottom ou Full Stack . Clique para selecionar a estrutura de via necessária para as vias de costura. Saiba mais sobre o Via Stack .
Hole Size Especifica o valor do tamanho do furo para as vias de costura.
Tolerance Definir atributos de tolerância do furo pode ajudar a determinar os ajustes e limites da sua placa. Especifique a tolerância mínima (-) e máxima (+) do furo para as vias de costura.
Diameter O diâmetro das vias de costura no plano X-Y.
Thermal Relief Via Stitching e painel Properties )Ative a caixa de verificação para permitir a definição de configurações locais do estilo de ligação a polígonos para todas as vias do conjunto e, em seguida, clique na palavra-chave com ligação para configurar as definições na caixa de diálogo Edit Polygon Connect Style ( Além de aplicar as definições na caixa de diálogo/painel, também tem de voltar a verter todos os polígonos afetados onde as vias se ligam usando uma ligação do tipo relief.
Load Values from Routing Via Style Rule Add Stitching to Net )Quando clica neste botão, as propriedades da via na regra aplicável Routing Via Style são aqui aplicadas na caixa de diálogo Add Stitching to Net . Saiba mais sobre a regra de desenho Routing Via Style .
Via Template Quando seleciona um modelo de via nesta lista pendente, as propriedades desse modelo de via são aqui aplicadas na caixa de diálogo Add Stitching to Net . Quando um modelo é selecionado, o campo Library apresenta a biblioteca à qual o modelo de via está associado e inclui a opção de Unlink o modelo dessa biblioteca. Saiba mais sobre Trabalhar com Modelos Pad Via .
Properties – Net A net à qual as vias de costura se devem ligar. O estilo da ligação da via (relief ou direta) é determinado pelo objeto ao qual a via está ligada e pelas regras de desenho aplicáveis. Mais sobre isto na secção Notas .
Properties – Drill Pair / Via Type As camadas inicial e final que as vias de costura abrangem no plano Z podem ser configuradas conforme necessário (esta extensão é referida como drill pair ). A extensão permitida no plano Z das vias é configurada no separador Via Types de Layer Stack Manager ( ; apenas as extensões aí definidas aparecerão na lista pendente Drill Pair. Clique no botão Via Types para abrir Layer Stack Manager , onde pode configurar os tipos de via disponíveis para o layer stack ativo. Saiba mais sobre Tipos de Via .
Properties – Locked Add Stitching to Net )Se ativado, todas as vias neste conjunto de vias de costura têm o atributo Locked ativado.
Solder Mask Expansion A expansão da solder mask (ou tenting) pode ser baseada em: na regra de desenho Solder Mask aplicável, ou no valor de expansão aqui especificado na caixa de diálogo (que pode ser substituído ao fazer tenting da via ). A opção que selecionar é aplicada a todas as vias neste conjunto de vias de costura.
Primeiro, selecione a Net a utilizar para a costura, pois isso afeta o comportamento de outras opções, como clicar no botão Load values from Routing Via Style Rule . Se a net já estiver selecionada na área de desenho, essa net é automaticamente escolhida quando abrir a caixa de diálogo Add Stitching to Net .
Os shielding vias são identificados por VSn : V ia S titching, em que o valor numérico n identifica esta via como pertencente à mesma união de via stitching que outras vias com o mesmo identificador numérico.
O estilo de ligação da via (alívio ou direto) é definido pela restrição de desenho Polygon Connect Style aplicável para polígonos, pela restrição de desenho Plane Connect Style aplicável para planos de alimentação, com ligações diretas para regiões sólidas e preenchimentos.
Quando o stitching estiver concluído, terá de voltar a verter todos os polígonos afetados onde as vias se ligam usando um estilo de ligação em alívio.
Cada conjunto de stitching vias é adicionado a uma união; defina o painel PCB para o modo Unions para explorar estas uniões ( ).
Para editar um conjunto de stitching vias, faça duplo clique em qualquer via do conjunto para abrir a caixa de diálogo Via Stitching , ou o painel Properties se este estiver configurado para abrir com duplo clique ( ). Em alternativa, arraste um retângulo de seleção interna (da esquerda para a direita) que inclua uma ou mais stitching vias e, em seguida, edite as definições no painel Properties .
Tools » Via Stitching » Remove Via Stitching Group e, em seguida, clicando em qualquer via do grupo.
O algoritmo de via stitching trata polígonos, preenchimentos, regiões sólidas e planos de alimentação da seguinte forma:
Os polígonos, regiões e preenchimentos que estejam na mesma net são ligados por stitching sempre que se sobreponham em camadas diferentes. Se existirem polígonos, regiões ou preenchimentos noutras nets que se sobreponham nessa área (noutra camada), o stitching não é aplicado nessa região. As regiões de plano sobrepostas noutras nets são atravessadas.
As regiões de plano sobrepostas na net de destino são sempre ligadas por stitching, independentemente da presença de regiões de plano (noutra camada) ligadas a outras nets. A Regra 1 acima aplica-se se existirem polígonos, regiões ou preenchimentos sobrepostos na mesma região.
To summarize these two rules - noutras camadas, as camadas de plano de outras nets são sempre perfuradas pelas stitching vias, mas os polígonos, regiões ou preenchimentos de outras nets não são. Se o desenho incluir polígonos de outras nets dentro de uma área que exija stitching vias, coloque temporariamente esses polígonos em shelf, defina as stitching vias e depois retire-os de shelf e volte a verter os polígonos. Saiba mais sobre colocar polígonos em shelf e voltar a vertê-los .
O conjunto de vias em cada área única de via stitching é agrupado numa união . Toda a união pode ser movida, e a área também pode ser redimensionada.
Arraste uma janela de seleção da esquerda para a direita para selecionar uma área de stitching e, em seguida, mova-a ou redimensione-a posicionando o rato para obter o cursor correto.
Modifying the Via Stitching Area
Arraste um retângulo de seleção interna (da esquerda para a direita) de modo a incluir uma ou mais das stitching vias. O limite da área de stitching selecionada será apresentado, como mostrado na animação acima.
Para mover uma união de stitching selecionada - posicione o cursor dentro da área; quando surgir o cursor de mover
Para redimensionar a união de stitching selecionada movendo uma aresta - posicione o cursor sobre a aresta; quando surgir o cursor de mover aresta
Para redimensionar a união de stitching selecionada movendo um vértice - posicione o cursor sobre a aresta; quando surgir o cursor de mover vértice
Depois de libertar o botão do rato, ser-lhe-á pedido para Re-generate via stitching? ; clique em Yes para atualizar o via stitching na nova localização /forma, ou clique em No se ainda não tiver concluído a edição da forma.
O via shielding é usado para isolar uma net de potenciais interferências ou acoplamentos de sinais próximos. As shielding vias devem ser espaçadas de acordo com a frequência mais elevada contra a qual se pretende proteção. O desenho correto da blindagem é essencial; uma cerca mal concebida pode, na verdade, contribuir para problemas de EMI se o espaçamento estiver na frequência de ressonância de um sinal próximo. Este assunto é abordado com mais detalhe na secção Notas sobre Via Shielding .
Para colocar uma blindagem de vias em torno de uma net encaminhada, selecione o comando Tools » Via Stitching/Shielding » Add Shielding to Net nos menus. Será apresentada a caixa de diálogo Add Shielding to Net , onde configura o Net to Shield e outros Shielding Parameters , a Net de referência e o Via Style conforme necessário. As vias serão colocadas ao longo de ambos os lados da(s) net(s) escolhida(s), sempre que for possível colocar uma via que cumpra as regras de desenho aplicáveis.
Add Shielding to Net ; os conjuntos de vias existentes são depois editados na caixa de diálogo Via Shielding ( ou no painel Properties ( Os campos destes três elementos são descritos abaixo.
Shielding Parameters
Os parâmetros de shielding controlam a(s) net(s) que estão a ser blindadas e o padrão de colocação das shielding vias.
Via Style
As propriedades das shielding vias são apresentadas na região Via Style da caixa de diálogo. Estas propriedades podem ser definidas:
Por novas definições introduzidas por si na caixa de diálogo, ou
Com base nas definições de uma Via Template selecionada, ou
Com base nas definições definidas na Routing Via Style design rule aplicável, se estiver a colocar um novo conjunto de shielding vias.
Via Style (
Diameters O editor PCB suporta 3 tipos de diâmetros de via no plano X-Y: Simple , Top-Middle-Bottom ou Full Stack . Clique para selecionar a estrutura de via necessária para as shielding vias. Saiba mais sobre a Via Stack .
Hole Size Especifica o valor do tamanho do furo para as shielding vias.
Tolerance Definir atributos de tolerância do furo pode ajudar a determinar os ajustes e limites da sua placa. Especifique a tolerância mínima (-) e máxima (+) do furo para as shielding vias.
Diameter O diâmetro das shielding vias no plano X-Y.
Thermal Relief Via Shielding dlg & Properties panel)Ative a caixa de seleção para permitir a definição de configurações locais do estilo de ligação de polígono para todas as vias do conjunto e, em seguida, clique na palavra-chave ligada para configurar as definições na caixa de diálogo Edit Polygon Connect Style ( Para além de aplicar as definições na caixa de diálogo/painel, também tem de voltar a verter todos os polígonos afetados onde as vias se ligam usando uma ligação do tipo alívio.
Load Values from Routing Via Style Rule Add Shielding to Net dlg)Quando clicar neste botão, as propriedades da via na regra aplicável Routing Via Style são aplicadas aqui na caixa de diálogo Add Shielding to Net . Saiba mais sobre a regra de desenho Routing Via Style .
Via Template Quando seleciona um modelo de via nesta lista pendente, as propriedades dessa via de modelo são aplicadas aqui na caixa de diálogo Add Shielding to Net . Quando um modelo é selecionado, o campo Library apresenta a biblioteca à qual o modelo de via está associado e inclui a opção de Unlink o modelo dessa biblioteca. Saiba mais sobre Trabalhar com Modelos de Pad Via .
Properties – Net A net à qual as vias de blindagem se devem ligar. O estilo da ligação da via (alívio ou direta) é determinado pelo objeto ao qual a via está ligada e pelas regras de projeto aplicáveis. Mais sobre isto na secção Notas .
Properties – Drill Pair / Via Type As camadas inicial e final que as vias de blindagem abrangem no plano Z podem ser configuradas conforme necessário (esta extensão é referida como drill pair ). A extensão permitida no plano Z das vias é configurada no separador Via Types de Layer Stack Manager ( ; apenas as extensões aí definidas aparecerão na lista pendente Drill Pair. Clique no botão Via Types para abrir Layer Stack Manager , onde pode configurar os tipos de via disponíveis para o empilhamento de camadas ativo. Saiba mais sobre Tipos de Via .
Properties – Locked Add Shielding to Net )Se ativado, todas as vias neste conjunto de vias de blindagem têm o atributo Locked ativado.
Solder Mask Expansion A expansão da máscara de solda (ou tenting) pode basear-se em: na regra de projeto Solder Mask aplicável, ou no valor de expansão especificado aqui na caixa de diálogo (que pode ser substituído ao aplicar tenting à via ). A opção que selecionar é aplicada a todas as vias neste conjunto de vias de blindagem.
Selecione primeiro a Net a blindar, uma vez que isto afeta o comportamento de outras opções, como clicar no botão Load values from Routing Via Style Rule . Se a net já estiver selecionada no espaço de projeto, essa net é automaticamente escolhida quando abrir a caixa de diálogo Add Shielding to Net .
As vias de blindagem são identificadas por VSHn : V ia SH ielding, onde o valor numérico n identifica esta via como pertencente à mesma união de blindagem por via que outras vias com o mesmo identificador numérico.
O estilo de ligação da via (alívio ou direta) é: definido pela restrição de projeto Polygon Connect Style aplicável para polígonos, e pela restrição de projeto Plane Connect Style aplicável para planos de alimentação.
Quando o stitching estiver concluído, terá de voltar a preencher todos os polígonos afetados que tenham uma regra de projeto Polygon Connect Style aplicável que especifique um estilo de ligação em alívio.
Cada conjunto de vias de blindagem é adicionado a uma união ; defina o painel PCB para o modo Unions para explorar estas uniões ( ).
Para editar um conjunto de vias de blindagem, faça duplo clique em qualquer via do conjunto para abrir a caixa de diálogo Via Shielding , ou o painel Properties se este estiver configurado para abrir com duplo clique ( ). Em alternativa, arraste um retângulo de seleção contida (da esquerda para a direita) que inclua uma ou mais vias de blindagem e, depois, edite as definições no painel Properties .
Tools » Via Stitching/Shielding » Remove Via Shielding Group e clicando depois em qualquer via do grupo.
Pode efetuar blindagem parcial da net ou blindagem de múltiplas nets:
Se não pretender blindar a net inteira, selecione primeiro os segmentos de pista necessários e depois aplique a blindagem com a opção Selected Objects ativada.
Para blindar várias nets adjacentes, selecione as nets no espaço de projeto e depois aplique a blindagem com a opção Selected Objects ativada.
Tenha em atenção que um par diferencial pode ser blindado utilizando a técnica de múltiplas nets Selected Objects , ou escolhendo qualquer uma das nets do par diferencial na lista pendente Net to Shield .
Utilize a opção Add shielding copper para adicionar um polígono que envolva as vias de blindagem; inclua a opção Add clearance cutout para recortar o polígono de modo a envolver apenas as vias. Leia o tópico Incluir Cobre de Blindagem com as Vias de Blindagem abaixo para saber mais sobre estas opções.
O dimensionamento e o posicionamento das vias de blindagem não são uma ciência exata, mas existem orientações estabelecidas com base em testes empíricos.
"Stitching com não mais de λ/20, com comprimentos de stub não superiores a este valor. Esta é, de facto, uma regra muito boa para o stitching de qualquer preenchimento de massa ao plano de massa num projeto multicamada. λ é o comprimento de onda da frequência significativa mais elevada do projeto (assuma uma frequência de 1 GHz se não for conhecida), onde:
f = C / λ
NB: C (velocidade da luz) será aproximadamente 60% da velocidade no espaço livre para radiação EM que se propaga através de uma PCB dielétrica FR4."
Conforme referido na discussão do fórum (5) , para uma PCB com uma antena integrada, "a distância entre vias deve ser, no máximo, 1/4 do seu comprimento de onda de ressonância."
A discussão no fórum também faz referência a uma nota técnica(6) , que afirma que "a regra prática comum é posicionar stitch vias com um espaçamento não superior a λ λ
Além de adicionar vias de blindagem ao longo de cada lado do encaminhamento, também pode incluir cobre de blindagem, conforme mostrado nas imagens abaixo. Para o fazer, ative a opção Add shielding copper na caixa de diálogo Via Shielding . Este cobre é criado como um polígono, pelo que obedece às regras de projeto Clearance e Polygon Connect Style aplicáveis.
A opção Add shielding copper irá adicionar um polígono que envolve as vias de blindagem. A aresta do polígono que fica afastada da net blindada tocará na extremidade das vias. A aresta do polígono adjacente à net blindada ficará recuada em relação à net de acordo com a regra de projeto Clearance aplicável. Se a opção Add clearance cutout também estiver ativada, o polígono ficará, em vez disso, recuado em relação à net blindada segundo a definição Distance na caixa de diálogo Add Shielding to Net . Passe o cursor sobre a imagem abaixo para ver a diferença.
Para simplificar o processo de trabalhar com um conjunto de vias de stitching/blindagem, ambos os tipos são automaticamente agrupados numa união. As uniões são geridas através do painel PCB.
Selecionar utilizando o Painel PCB
Para selecionar o conjunto, mude o painel PCB para o modo Unions e selecione a união Via Stitching ou Via Shielding pretendida. Todas as vias que fazem parte desse conjunto serão selecionadas se a caixa de verificação Select estiver ativada no painel (como mostrado na imagem abaixo). Em alternativa, faça duplo clique em qualquer via do conjunto para abrir o painel Properties e editar o conjunto.
Utilize o painel PCB no modo Unions para selecionar todas as vias num conjunto de stitching ou de blindagem. Nesta imagem, todas as quatro uniões de vias de blindagem estão selecionadas.
Comportamento da seleção:
Uma via individual de stitching/blindagem pode ser selecionada e eliminada.
Se a opção Popup Selection Dialog estiver ativada em Preferences ( ), clicar numa via individual que pertença a uma união irá apresentar uma lista que inclui a união, como mostrado na imagem acima. Quando uma união é selecionada, essa união de vias pode ser eliminada na área de trabalho ou editada no painel Properties .
Se a caixa de diálogo Popup Selection não estiver ativada, então clicar numa via individual que pertença a uma união terá o seguinte comportamento:
O primeiro clique selecionará a via individual.
O segundo clique e os seguintes selecionarão o objeto seguinte na ordem de seleção usada quando existem objetos sobrepostos: por exemplo, componente, polígono, união de vias (se esses objetos estiverem sob o cursor).
Em alternativa, depois de o primeiro clique selecionar a via individual, prima o atalho Shift+Tab Select Overlapping . Continue a premir Shift+Tab
Uma união de stitching que esteja restringida a uma área pode ser selecionada arrastando uma janela de seleção contida em torno de qualquer via da união (arrastar da esquerda para a direita), como demonstrado na animação na secção Modificar uma Área de Via Stitching Definida pelo Utilizador desta página.
As propriedades de um conjunto de vias de stitching ou de blindagem podem ser editadas, depois de selecionado, no modo Via Stitching ou no modo Via Shielding do painel Properties . Faça duplo clique em qualquer via do conjunto para abrir o painel.
Um exemplo de uma edição efetuada a vias de stitching no painel Properties .
Depois de editar uma propriedade no painel e premir Enter Changes pending e os botões aparecem no topo do painel - clique em Apply para concluir a sua ação de edição.
Para obter informações sobre todos os aspetos do design de PCB, consulte o website Printed Circuit Design and Fab Magazine . O site é um excelente recurso para tópicos técnicos, como o papel de uma "via fence" (inclua as aspas para melhorar a qualidade dos resultados da pesquisa).
Artigo da Wikipédia, Via Fence
Estudos sobre o acoplamento entre vias em placas de circuito impresso multicamada
Um artigo que introduz os princípios básicos da propagação de ondas EM numa estrutura de PCB - Boas práticas no design de placas de circuito
Um fórum de discussão onde foi colocada a questão Via fences for noise reduction of a chip antenna?
Técnicas de design e layout de PCB para conformidade EMC ao menor custo e integridade de sinal : M K Armstrong. EMC Standards, agosto de 1999.
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