Определение формы доски

❯ ❮

Javascript

Board Shape определяет общую форму готовой платы. Просмотрите слайды, чтобы увидеть три Board Region, из которых состоит rigid-flex форма, и готовую плату в 3D.

Сводка

Board Shape, также называемая контуром платы (board outline), — это замкнутая многоугольная форма, задающая общие габариты платы. Board Shape может состоять из одного Board Region (для традиционной жёсткой PCB) или из нескольких областей платы (для rigid-flex PCB). Board Shape используется программой для:

• Предоставления визуального ориентира границ доступного пространства для размещения компонентов и трассировки.
• Отступа краёв силовых полигонов (power plane edge pullback) и опорных линий по краю для разделения силового полигона на отдельные зоны напряжений. Подробнее см. Defining and Managing Copper Areas.
• Расчёта кромки платы при выводе проектных данных в другие инструменты.

Доступность

Board Shape доступна только в редакторе PCB. При создании нового PCB-файла он открывается с прямоугольной Board Shape, созданной из одного Board Region.

Общая Board Shape может быть создана следующими способами:

• Интерактивным заданием Board Shape в режиме Board Planning Mode.
• Созданием Board Shape из выбранных объектов track/arc, образующих замкнутую границу. Если вы работаете в режиме Advanced Rigid-Flex, то из объектов, выбранных в рабочей области, можно создать несколько Board Region.
• Для rigid-flex проекта (Standard или Advanced Mode) Board Shape можно разрезать (slice) на различные Board Region, необходимые в проекте.
• Размещением одной или нескольких Board Region для построения общей Board Shape (режим Advanced Rigid-Flex).

Интерактивное задание и редактирование Board Shape

Board Shape создаётся из одной или нескольких Board Region. Для разработчиков, работающих с платой, состоящей из одной области, для задания Board Shape можно использовать следующие команды:

• 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 - используйте эту команду, чтобы интерактивно перерисовать текущую Board Shape. Обратите внимание: эта команда недоступна, если в Layer Stack Manager включён режим Advanced Rigid-Flex. Если плата находится в режиме Advanced Rigid-Flex, просто щёлкните, чтобы выделить форму, и изменяйте её с помощью стандартных приёмов редактирования многоугольных объектов.

    Using the Redefine Board Shape Command

    После запуска команды курсор изменится на перекрестие, и вы перейдёте в стандартный режим размещения многоугольного объекта. Определение формы платы выполняется следующей последовательностью действий:

    1. Расположите курсор и щёлкните, чтобы зафиксировать начальную вершину формы платы.
    2. Переместите курсор для размещения второй вершины. Поведение по умолчанию — размещать по два ребра при каждом щелчке, с заданной пользователем формой угла между ними. Подробнее о смене режимов углов см. на странице Editing Polygonal Shaped PCB Design Objects.
    3. Продолжайте перемещать мышь и щёлкать, размещая последующие вершины.
    4. После размещения последней вершины щёлкните правой кнопкой мыши или нажмите Esc, чтобы замкнуть и завершить определение формы платы. Нет необходимости замыкать контур вручную — программа автоматически завершит форму, соединив начальную точку с последней размещённой точкой.

  • Design » Edit Board Shape - используйте эту команду, чтобы перемещать и изменять форму рёбер Board Shape, применяя стандартные приёмы редактирования многоугольных объектов.

    • Обратите внимание: эта команда недоступна, если в Layer Stack Manager включён режим Advanced Rigid-Flex. Если плата находится в режиме Advanced Rigid-Flex, просто щёлкните, чтобы выделить форму, и изменяйте её с помощью стандартных приёмов редактирования многоугольных объектов.

    • Перед выбором команды убедитесь, что в Selection Filter включена опция Other, чтобы вы могли использовать команду ().

    Using the Edit Board Shape Command

    После запуска команды существующая форма платы станет зелёной. Внешний контур задаётся серией рёбер, где каждое ребро представлено конечной вершиной (показана как сплошной белый квадрат) и центральной вершиной (показана как полый белый квадрат). Каждая конечная вершина обозначает место, где сходятся два ребра.

    Маркеры редактирования для примера формы платы после входа в режим редактирования.

    • Щёлкните и перетащите A, чтобы выполнить одно из следующих действий в зависимости от текущего режима (используйте Shift+Spacebar для смены режимов):
      • Moving Vertex mode - свободно перемещать конечную вершину, сохраняя её как конечную вершину.
      • Miter to Segment mode - создать новое прямое ребро, при этом перемещаемая конечная вершина станет центральной вершиной этого ребра.
      • Miter to Arc mode - создать новое криволинейное ребро, при этом перемещаемая конечная вершина станет центральной вершиной этого ребра.
    • Щёлкните и перетащите B, чтобы выполнить одно из следующих действий в зависимости от текущего режима (используйте Shift+Spacebar для смены режимов):
      • Move mode - свободно перемещать всё ребро целиком, включая его конечные вершины. Перемещённая центральная вершина остаётся центральной вершиной этого ребра.
      • Break mode - переместить центральную вершину, превратив её в новую конечную вершину и разделив исходное ребро на два. Конечные вершины остаются зафиксированными в исходных местах.
      • Incurvate mode - добавить кривизну ребру, при этом конечные вершины остаются зафиксированными в исходных местах. Перемещённая центральная вершина остаётся центральной вершиной этого ребра.
    • Щёлкните в любом месте вдоль ребра вдали от маркеров редактирования и перетащите, чтобы сдвинуть это ребро — уменьшая или увеличивая перемещаемое ребро так, чтобы сохранялось положение соседних рёбер.
    • Ctrl+щёлкните в любом месте вдоль ребра вдали от маркеров редактирования для вставки новой конечной вершины.
    • Щёлкните и удерживайте конечную вершину (A), затем нажмите Delete для удаления этой вершины. Либо удерживайте Ctrl и наведите курсор на конечную вершину (A), которую нужно удалить. Появится белый крест. Щёлкните и кратковременно удерживайте, чтобы удалить вершину.

    Выйдите из режима редактирования, щёлкнув в любом месте рабочей области (на форме платы или вне её).

    • При перемещении вершины будут появляться зелёные направляющие выравнивания. Они отображаются в полезных местах, например когда положение вершины приводит к выравниванию нового ребра с существующим ребром или когда хорда дуги выравнивается с соседним ребром. При появлении направляющих ощущается лёгкая «липкость», что упрощает удержание вершины в этом положении. При необходимости во время перемещения вершины направляющие можно отключить, удерживая Shift.
    • Сетка привязки по умолчанию будет расширяться/сжиматься, чтобы заполнить область, определяемую ограничивающим прямоугольником формы платы.
• Board Planning Mode (Advanced Rigid-Flex mode - the Active Bar at the top of the graphical editing space has six buttons):
  • Place » Board Region - используйте эту команду, чтобы интерактивно задать Board Region (для платы с одной областью Board Region определяет Board Shape). Подробнее см. Placing a Board Region.
• 2D Layout Mode:

  • Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects - выберите набор примитивов линий и/или дуг, которые задают замкнутую форму, затем используйте эту команду, чтобы переопределить Board Shape в соответствии с этой формой.

  • Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape - создайте набор примитивов вдоль границы Board Shape в соответствии с настройками, заданными в диалоге Line/Arc Primitives from Board Shape dialog.

• 3D Layout Mode:
  • Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body - используйте эту команду, чтобы определить Board Shape, выбрав нужную поверхность 3D-модели.

Кроме того, в режиме Board Planning Mode можно использовать следующие команды:

• Design » Modify Board Shape - используйте эту команду, чтобы изменить существующую форму платы, добавляя дополнительные вершины и тем самым задавая дополнительное формообразование границы.

  Using the Modify Board Shape Command

  После запуска команды курсор изменится на перекрестие, и вы перейдете в режим модификации контура платы. На существующей границе появится новая конечная вершина. По мере перемещения курсора эта вершина будет перемещаться вдоль границы. Чтобы изменить границу:

  1. Расположите новую вершину в требуемом месте на существующей границе и щелкните, чтобы зафиксировать ее.
  2. Расположите курсор и щелкните, чтобы добавить дополнительные вершины и тем самым задать дополнительное формообразование границы. Вы можете продолжить исходную границу за пределы существующей формы и/или вернуться внутрь исходной границы, чтобы фактически «удалить» существующую область.
  3. Когда форма будет соответствовать требованиям, обязательно верните курсор к точке на исходной границе — и щелкните в этой точке, чтобы завершить модификацию и применить изменения.
  4. Чтобы выйти без изменений, просто щелкните правой кнопкой мыши или нажмите Esc.

  Как и при размещении объекта многоугольной формы, используйте сочетание клавиш Shift+Spacebar для смены режимов размещения и сочетание клавиш Spacebar для переключения режимов скругления/оформления углов, чтобы получить требуемую форму границы.

• Design » Move Board Shape — используйте эту команду, чтобы переместить контур платы в другое место в текущем документе. При использовании этой команды перемещается только контур платы. Сам проект и входящие в него объекты остаются на месте.

  После запуска команды контурная копия формы будет «прикреплена» к курсору за нижний левый угол. Переместите форму в нужное новое место в рабочей области, затем щелкните или нажмите Enter для размещения. Во время перемещения нажмите Spacebar, чтобы повернуть контур платы против часовой стрелки, или Shift+Spacebar — по часовой стрелке (величина шага Rotation Step задается на странице PCB Editor – General диалога Preferences), либо нажмите клавиши X или Y, чтобы отзеркалить контур платы относительно оси X или Y соответственно. Чтобы отменить без перемещения, щелкните правой кнопкой мыши или нажмите Esc.

• Design » Move Board — используйте эту команду, чтобы переместить всю плату — контур платы плюс все объекты проекта внутри этого контура — в другое место в текущем документе.

  После запуска команды контурная копия формы платы будет прикреплена к курсору и удерживаться за нижний левый угол. Переместите форму в нужное новое место в пространстве проектирования, затем щелкните или нажмите Enter для размещения. Все входящие в состав проекта объекты также будут перемещены, чтобы сохранить их положение относительно контура платы. Чтобы отменить без перемещения, щелкните правой кнопкой мыши или нажмите Esc.

Определение контура платы по выбранным объектам

Контур платы также можно определить по выбранным объектам (в режиме 2D Layout Mode). Обычно это набор линий и/или дуг, размещенных на слое Keepout или на механическом слое.

Используйте следующую последовательность действий:

1. Установите режим просмотра в 2D Layout Mode (меню View).
2. Откройте панель View Configuration и дважды щелкните, чтобы отредактировать механический слой, на котором находится контур платы. Откроется диалог Edit Layer, где можно установить Layer Type в Board Shape, как показано в видео ниже.
3. Сделайте механический слой, содержащий контур, активным и выделите объекты. Для этого идеально подходит команда Edit » Select » All on Layer; набор выделения должен включать только дорожки и дуги, формирующие контур платы.
4. После выделения всех объектов выполните команду Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects. Контур платы обновится, следуя траектории, заданной выбранными линиями. Если ПО не может пройти по осевой линии выбранных объектов, появится диалог предупреждения. Режим просмотра изменится на Board Planning Mode.

Демонстрация контура платы при использовании Standard Rigid-Flex Mode

В видео показано создание контура платы по выбранным объектам, а затем размещение Split Lines для создания трех необходимых областей.

Демонстрация контура платы при использовании Advanced Rigid-Flex Mode

В видео сначала показано создание контура платы по выбранным объектам, а затем разрезание формы для создания трех необходимых областей. Затем показан альтернативный подход, при котором
три Board Regions определяются по выбранным объектам. Обратите внимание, что в этих демонстрациях используются возможности Rigid-Flex 2.0, как описано в начале этой страницы.

Импорт контура для использования в качестве контура платы

Контур платы можно определить по замкнутому контуру, импортированному как данные DXF/DWG.

Совмещая возможность импорта данных DXF/DWG на механический слой и последующее определение контура платы по выбранным объектам, можно перенести форму, заданную в механической CAD-системе, в редактор PCB.

Чтобы подготовить новую плату к импорту:

1. Выберите File » New » PCB. Откроется новая пустая PCB; черная область представляет текущий контур платы.
2. Перед импортом новой формы при необходимости настройте следующее в соответствии с требованиями вашего проекта и импортируемой формы:

• Единицы измерения — задайте нужные единицы в разделе Other панели Properties в режиме Board (show image).
• Сетка — дважды щелкните Global Board Snap Grid и задайте нужные параметры в разделе Grid Manager  панели Properties в режиме Board (show image).
• Начало координат — для новой PCB расположение пользовательского начала координат по умолчанию находится в абсолютном начале координат, в нижнем левом углу пространства проектирования. Выберите Edit » Origin » Set в главном меню, затем щелкните, чтобы задать положение пользовательского начала координат, например нижний левый угол текущего контура платы. Полезно настроить это в соответствии с положением начала координат во входящем контуре.

Следующий шаг — импортировать форму платы как файл .DXF или .DWG. Обратите внимание: импортируемая форма должна быть замкнутой, а внутренние вырезы не создаются автоматически (но их можно определить позже по импортированным объектам).

3. Выберите File » Import » DXF/DWG, чтобы открыть диалог Import File, затем убедитесь, что параметр File Type в правом нижнем углу диалога установлен в AutoCAD Files (*.DXF, *.DWG), после чего найдите нужный файл. 
4. После нажатия кнопки Open откроется диалог Import from AutoCAD (show image).
5. Задайте Scale, Default Line Width и Layer Mappings по необходимости, затем нажмите OK.
6. Каждый объект DXF/DWG будет сопоставлен с объектом и будет отображен в пространстве проектирования. 
7. Сделайте механический слой, содержащий объекты контура платы, активным, затем выделите все объекты на этом слое (Edit » Select » All on Layer).
8. Чтобы обновить контур платы в соответствии с выбранным контуром, выполните команду Design » Board Shape » Define from Selected Objects.
9. Если плата содержит вырезы, их можно создать, выделив контур выреза и выполнив команду Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitives.

Определение контура платы по 3D-телу

Эта функция переопределяет контур платы на основе поверхности (грани) импортированной 3D-модели. Поддерживаемые форматы моделей: STEP (*.Stp или *.STEP), Parasolid (*.x_t или *x_b) или файл детали SOLIDWORKS (*.SldPrt). Ее можно использовать для быстрого создания сложного контура платы и для улучшения интеграции между электронным и механическим проектированием. Это двухэтапный процесс: сначала импортируется STEP-модель, затем из STEP-модели выбирается требуемая форма. 

Для этого:

1. Переключитесь в View » 3D Layout Mode (горячая клавиша: 3).
2. Чтобы импортировать 3D‑модель, разместите 3D‑тело (Place » 3D Body).
3. В диалоговом окне Choose Model найдите и выберите файл модели. 3D‑модель будет импортирована в редактор PCB и сохранена внутри объекта 3D Body. Обратите внимание: при необходимости эту модель можно удалить из PCB после переопределения формы платы.
4. Выберите Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body.
5. В строке состояния появится запрос Pick a 3D body. Щёлкните по импортированному 3D‑телу, чтобы выбрать его. Модель станет полупрозрачной.
6. Курсор изменится на перекрестие, а строка состояния предложит Choose Face. При наведении курсора на каждую грань она будет подсвечиваться контуром. Если под курсором обнаружена плоская поверхность, она станет непрозрачной и будет выделена тонкой синей рамкой. Щёлкните, чтобы выбрать нужную грань.
7. Появится диалоговое окно Board Outline Creation Successful , в котором отображаются параметры: какая поверхность PCB должна быть совмещена с выбранной поверхностью (обычно верхний слой), а также нужно ли скрыть 3D‑модель из вида и из проверки правил (DRC). При необходимости поведение скрытия и отключения можно изменить позже в режиме 3D Models mode панели PCB.

Обратите внимание: если вы оставите STEP‑модель встроенной в файл PCB или связанной с ним, вы будете получать уведомления при каждом изменении STEP‑файла. Также будет предложено обновить форму, что удобно, если форма ещё дорабатывается и ожидаются изменения.

Создание примитивов из формы платы

Помимо определения Board Shape по выбранным примитивам, также можно создать примитивы из Board Shape с помощью команды Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape. Эта команда откроет диалоговое окно Line/Arc Primitives from Board.

Диалоговое окно Line/Arc Primitives From Board Shape

Используйте эту команду, когда Board Shape уже существует, но вдоль границы пока нет объектов. Ситуации, в которых эта команда может быть полезна:

• Когда вы хотите изменить Board Shape (или вырезы платы), сначала изменяя примитивы дорожек и дуг.

• Когда вам нужна keepout‑граница для платы или keepout‑границы для вырезов платы на слое Keep-Out. Это подробнее рассматривается ниже в разделе Important Design Considerations When Using Board Cutouts .

  Если в качестве целевого слоя указан слой Keep-Out, на слой будут размещены keepout‑объекты конкретного типа (keepout‑дорожки и keepout‑дуги).

Вырезание отверстия в форме платы

Вырез платы (board cutout) можно разместить в любом месте Board Shape. Чтобы разместить вырез, переключитесь на просмотр платы в режиме 2D Layout Mode и затем используйте команду Design » Board Shape » Define Board Cutout из главного меню (либо можно использовать команду Place » Define Board Cutout в режиме Board Planning Mode). Обратите внимание: вырез фактически является объектом Region object, настроенным как отрицательный объект.

Вырез платы размещён на форме платы.

Важные проектные соображения при использовании вырезов платы

Отступ полигона от края выреза платы

Полигоны, перекрывающие вырез платы в виде сплошной области (solid region), будут заливаться максимально близко к краю выреза — настолько, насколько позволяет применимое правило Clearance design rule. При необходимости можно создать отдельное правило Clearance, которое, например, можно ограничить областью применения между IsBoardCutoutRegion и InPolygon.

Определение траектории инструмента маршрутизации вдоль края платы и вырезов

Распространённый способ отделить готовую плату от производственной панели — фрезеровать/вырезать (mill/route) плату из панели. Вырезы платы также могут быть выполнены фрезеровкой. Траектория Route Tool задаётся размещением объектов Line и/или Arc на механическом слое. Это можно сделать вручную или автоматически средствами ПО.

Чтобы задать траекторию Route Tool для платы и всех вырезов:

1. При открытой плате в режиме 2D Layout Mode выполните команду Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape. Откроется диалоговое окно Line/Arc Primitives From Board Shape dialog.

2. Задайте подходящее значение Width для объектов, которые будут определять траекторию Rout Tool. Если вы не уверены, уточните у вашего производителя.

3. Выберите доступный механический слой. Этот слой следует зарезервировать только для определения траектории Rout Tool.

4. Включите опцию Include Cutouts, если на плате есть вырезы. Включите опцию Route Tool Outline. При включении этой опции объекты line/arc размещаются так, что их край касается края Board Shape и края выреза.

5. Нажмите OK, чтобы создать объекты Route Tool на выбранном механическом слое. 

6. Используемый механический слой должен быть назначен как слой Route Tool. Для этого откройте вкладку Layers & Colors панели View Configuration panel. Щёлкните правой кнопкой мыши в сетке слоёв и выберите команду Add Mechanical Layer. В открывшемся диалоговом окне Edit Layer установите Layer Type в Route Tool Path. Этот тип слоя используется для указания слоя, содержащего механическую информацию для маршрутизации.

   Обратите внимание: пользовательское имя не допускается, когда Layer Type установлено в Route Tool Path. Причина в том, что более старые версии ПО используют имя слоя Route Tool Path для идентификации слоя, содержащего информацию маршрутизации (также называемую rout information). Фиксация имени этого слоя гарантирует, что проект продолжит корректно работать в старой версии.

На изображениях ниже показана траектория Route Tool, заданная на механическом слое.

Вырез платы на первом изображении и траектория Route Tool, заданная на втором изображении.

Keepout‑области и форма платы

Помимо Board Shape, также следует определить границу размещения и трассировки вдоль края платы. Её можно создать автоматически на основе самой Board Shape с помощью команды Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape (в режиме 2D Layout Mode), задав параметр Layer в диалоговом окне Line/Arc Primitives from Board как Keep-Out Layer.

Либо это можно сделать вручную путём размещения объектов на слое keepout. Объекты, размещённые на этом слое, задают no-crossing-allowed границу для компонентов и трассировки. Обычно требуется, чтобы такие объекты, как компоненты и проводники, находились на определённом расстоянии от края платы; это расстояние можно контролировать, задав соответствующие правила проектирования для трассировки и размещения компонентов. Также можно определить другие keepout‑области для трассировки и компонентов под механические элементы, например головки винтов или другие требования к креплению.

Keepout‑граница, заданная размещением стандартных линейных объектов на слое keepout (фиолетовый).

• Keepout‑границы можно задавать, размещая любые стандартные объекты проекта, такие как линии, дуги, заливки и области на слое Keepout. Объекты на слое Keepout создают keepout на всех сигнальных слоях.
• Также можно задавать keepout‑области, специфичные для слоя, на любом медном слое. Для этого:

1. Щёлкните по вкладке нужного слоя.
2. Определите границу или область keepout-зоны, разместив keepout-объекты, привязанные к конкретному слою (Place » Keepout подменю). Keepout-объекты, привязанные к слою, — это стандартные объекты с включённым атрибутом Keepout . Они отображаются тем же цветом, что и слой, с окрашенной кромкой keepout. Обратите внимание, что keepout-объекты, привязанные к слою, не включаются в выходные файлы Gerber или ODB++.