Tạo PCB Footprint

Vùng mà linh kiện chiếm trên bo mạch đã chế tạo được xác định bởi footprint của linh kiện. Một footprint điển hình bao gồm các pad và lớp overlay của linh kiện, đồng thời cũng có thể bao gồm bất kỳ chi tiết cơ khí nào khác cần thiết. Trong ví dụ footprint bên dưới, phần lớn đường bao linh kiện được xác định trên một lớp cơ khí (các đường màu xanh lá) thay vì lớp overlay (màu vàng), vì linh kiện này sẽ được lắp sao cho nhô qua một phần khoét trên bo mạch.

 
Footprint xác định không gian mà linh kiện chiếm dụng và cung cấp các điểm kết nối từ các chân/pad của linh kiện tới phần đi dây trên bo mạch.

Linh kiện được gắn trên footprint đó có thể được mô hình hóa bằng các đối tượng 3D Body. Đối tượng 3D Body được dùng như một vùng chứa để có thể nhập vào một mô hình định dạng MCAD tổng quát, như thể hiện trong hình bên dưới.

Có thể nhập một mô hình MCAD phù hợp vào đối tượng 3D Body.

Ngay cả khi có sẵn một tập tài nguyên phong phú cung cấp các linh kiện PCB dựng sẵn (chẳng hạn như Manufacturer Part Search panel), rất có thể vào một thời điểm nào đó trong sự nghiệp, bạn sẽ cần tạo một linh kiện PCB tùy chỉnh. Footprint linh kiện PCB được tạo trong PCB Footprint editor bằng cùng một tập đối tượng nguyên thủy có sẵn trong PCB editor. Ngoài footprint, logo công ty, định nghĩa chế tạo và các đối tượng khác cần thiết trong quá trình thiết kế bo mạch cũng có thể được lưu dưới dạng linh kiện PCB.

Tạo PCB Footprint Mới

Footprint có thể được tạo trực tiếp trong Workspace được kết nối của bạn. Để thực hiện việc này:

1. Chọn File » New » Library từ menu chính, sau đó trong hộp thoại New Library mở ra, chọn Create Library Content » Footprint từ vùng Workspace của hộp thoại.

   
   Tạo một Workspace Footprint mới bằng hộp thoại New Library

2. Trong hộp thoại Create New Item mở ra, nhập các thông tin cần thiết, bảo đảm rằng tùy chọn Open for editing after creation được bật và nhấp OK. Workspace Footprint sẽ được tạo và PCB Footprint editor tạm thời sẽ mở ra, hiển thị một tài liệu .PcbLib làm tài liệu đang hoạt động. Tài liệu này sẽ được đặt tên theo Item-Revision, theo định dạng: <Item><Revision>.PcbLib (ví dụ: PCC-001-0001-1.PcbLib). Hãy dùng tài liệu này để định nghĩa footprint như mô tả bên dưới.

   
   Ví dụ về chỉnh sửa revision ban đầu của một Workspace Footprint – PCB footprint editor tạm thời cung cấp tài liệu để bạn định nghĩa footprint của mình.

3. Khi footprint đã được định nghĩa theo yêu cầu, hãy lưu nó vào Workspace bằng điều khiển Save to Server ở bên phải mục nhập footprint trong panel Projects. Hộp thoại Edit Revision sẽ xuất hiện, tại đó bạn có thể thay đổi Name, Description và thêm ghi chú phát hành nếu cần. Tài liệu và trình chỉnh sửa sẽ đóng sau khi lưu.

Một Workspace Footprint đã lưu có thể được dùng khi định nghĩa một linh kiện bằng Component Editor ở chế độ Single Component Editing hoặc chế độ Batch Component Editing.

Có thể duyệt Workspace Footprints bằng panel Components. Bật hiển thị các model bằng cách nhấp nút  ở đầu panel và chọn Models, sau đó chọn danh mục Footprints.

Để chỉnh sửa một Workspace Footprint, nhấp chuột phải vào mục của nó trong panel Components và chọn lệnh Edit. Một lần nữa, trình chỉnh sửa tạm thời sẽ mở ra, với footprint được mở để chỉnh sửa. Thực hiện các thay đổi cần thiết, sau đó lưu tài liệu vào revision tiếp theo của Workspace Footprint.

Định nghĩa một PCB Footprint

Footprint luôn được xây dựng ở mặt trên, bất kể sau cùng chúng được đặt ở mặt nào của bo mạch, bằng cách sử dụng cùng bộ công cụ và đối tượng thiết kế có sẵn trong PCB editor. Các thuộc tính đặc thù theo lớp, như pad dán bề mặt và định nghĩa solder mask, sẽ tự động được chuyển sang các lớp mặt dưới tương ứng khi bạn lật footprint sang mặt kia của bo mạch trong quá trình đặt linh kiện.

Các đối tượng thiết kế có thể được đặt trên bất kỳ lớp nào, tuy nhiên đường bao thường được tạo trên lớp Top Overlay (silkscreen) và các pad trên lớp multi-layer (đối với chân linh kiện xuyên lỗ) hoặc lớp tín hiệu trên cùng (đối với chân linh kiện dán bề mặt). Khi bạn đặt footprint lên một PCB, tất cả các đối tượng cấu thành footprint sẽ được gán vào các lớp đã định nghĩa của chúng.

Chế độ xem 2D và 3D của một footprint cho linh kiện joystick. Hình 3D cho thấy mô hình STEP đã nhập cho linh kiện. Lưu ý rằng các pad và lớp overlay của linh kiện có thể được nhìn thấy bên dưới mô hình STEP.

Trình tự điển hình để tạo thủ công footprint của một linh kiện là:

1. Chuẩn bị không gian thiết kế: xác định các tùy chọn snap, cấu hình lưới và guide - tìm hiểu thêm.

2. Footprint nên được xây dựng xung quanh điểm tham chiếu không gian thiết kế tại trung tâm của PCB footprint editor. Điểm tham chiếu này thực chất là gốc tương đối của không gian thiết kế và là điểm mà footprint của linh kiện sẽ được con trỏ “nhấc lên” trong các thao tác Place và Move (tùy theo Object Snap Options hiện tại trong trang PCB Editor – General của hộp thoại Preferences). Sử dụng các phím tắt J, R để nhảy trực tiếp đến điểm tham chiếu. Nếu bạn quên di chuyển tới điểm tham chiếu trước khi bắt đầu tạo footprint, bạn có thể đưa pad tham chiếu tới footprint của mình bằng các lệnh trong menu con Edit » Set Reference:

   • Pin 1 - đặt điểm tham chiếu của linh kiện là chân 1 của footprint linh kiện.

   • Center - đặt điểm tham chiếu của linh kiện là tâm của footprint linh kiện.

   • Location - đặt điểm tham chiếu của linh kiện tại một vị trí do người dùng xác định.

   Điểm được chọn sẽ được đặt thành 0,0 - nó trở thành gốc tương đối mới và mọi primitive sẽ được cập nhật vị trí tương ứng với điểm này.

3. Đặt các pad (Place » Pad) theo yêu cầu của linh kiện. Sau khi chạy lệnh Place Pad nhưng trước khi đặt pad đầu tiên, nhấn phím Tab để mở panel Properties nhằm định nghĩa tất cả thuộc tính của pad, bao gồm Designator, Size and Shape, Layer và Hole Size của pad (đối với pad xuyên lỗ). Designator sẽ tự động tăng dần cho các lần đặt pad tiếp theo. Đối với pad dán bề mặt, đặt Layer thành Top Layer. Đối với pad xuyên lỗ, đặt Layer thành Multi-Layer.

   Một số footprint yêu cầu các pad có hình dạng không đều. Điều này có thể thực hiện bằng các đối tượng pad kiểu Custom Shape. Để tìm hiểu thêm, xem trang Customizing a Pad Stack .
   • Một trong những quy trình quan trọng nhất khi tạo footprint cho linh kiện mới là đặt các pad sẽ được dùng để hàn linh kiện lên PCB. Chúng phải được đặt đúng chính xác vào các vị trí tương ứng với các chân trên linh kiện vật lý.
   • Cũng cần cẩn thận khi gán Designator cho pad vì đây là thuộc tính mà Altium Designer sử dụng khi ánh xạ từ số chân trên schematic symbol.

4. Để bảo đảm đặt pad chính xác, hãy cân nhắc thiết lập một lưới chuyên biệt cho tác vụ này. Sử dụng các phím tắt Ctrl+G để mở hộp thoại Cartesian Grid Editor dialog và phím Q để chuyển lưới giữa hệ Imperial và Metric.

5. Để đặt pad chính xác khi di chuyển bằng chuột, dùng các phím mũi tên trên bàn phím để di chuyển con trỏ theo bước lưới hiện tại. Ngoài ra, giữ Shift sẽ di chuyển theo bước gấp 10 lần lưới. Vị trí X, Y hiện tại được hiển thị trên Status bar và cả trong Heads Up display. Heads Up Display chứa cả vị trí và độ lệch so với vị trí lần nhấp cuối đến vị trí con trỏ hiện tại. Dùng phím tắt Shift+H để bật/tắt Heads Up display. Ngoài ra, nhấp đúp để chỉnh sửa một pad đã đặt và nhập các tọa độ X và Y cần thiết trong panel Properties .

6. Để kiểm tra khoảng cách giữa hai điểm trong không gian thiết kế, sử dụng Reports » Measure Distance (phím tắt Ctrl+M). Làm theo các nhắc nhở trên Status bar.

7. Các thuộc tính riêng của pad, như solder mask và paste mask, được tự động tính toán dựa trên kích thước pad và các quy tắc thiết kế mask áp dụng. Mặc dù có thể định nghĩa thủ công các thiết lập mask cho từng pad, việc này sẽ khiến khó sửa đổi các thiết lập này về sau trong quá trình thiết kế bo mạch. Thông thường chỉ làm như vậy khi không thể nhắm mục tiêu các pad bằng quy tắc thiết kế. Lưu ý rằng các quy tắc được định nghĩa trong PCB editor trong quá trình thiết kế bo mạch.

8. Dùng track, arc và các đối tượng primitive khác để xác định đường bao linh kiện xuất hiện trên silkscreen PCB ở lớp Top Overlay. Nếu linh kiện được lật xuống mặt dưới của bo trong quá trình đặt, lớp overlay sẽ tự động được chuyển sang lớp Bottom Overlay.

9. Đặt track và các đối tượng primitive khác trên một lớp cơ khí để xác định thêm các chi tiết cơ khí, chẳng hạn như placement courtyard. Mechanical layer là các lớp đa dụng. Bạn nên phân bổ chức năng cho các lớp này và sử dụng chúng nhất quán trên các footprint.

10. Đặt các đối tượng 3D Body để xác định hình dạng ba chiều của linh kiện vật lý sẽ được gắn lên PCB.

    Một đối tượng 3D Body được thêm vào footprint có thể tham chiếu đến một mô hình 3D được tải lên Workspace được kết nối.

11. Các chuỗi Designator và Comment được tự động thêm vào lớp Overlay của footprint trong quá trình đặt vào không gian thiết kế PCB. Có thể thêm các chuỗi Designator và Comment bổ sung bằng cách đặt các chuỗi đặc biệt .Designator và .Comment trên một lớp cơ khí.

    Khi đặt các chuỗi Designator và Comment, cần định nghĩa một Layer Pair trong PCB editor. Điều này bảo đảm rằng các chuỗi sẽ được gắn với mặt của bo mạch nơi linh kiện được lắp và phải lật sang mặt còn lại của bo khi linh kiện bị lật. Để biết thêm thông tin, xem phần Handling Special Layer-specific Requirements bên dưới.

12. Định nghĩa các thuộc tính của footprint (ví dụ: tên và mô tả của nó) trên tab Footprint của panel Properties ở chế độ Library Options của panel này (được kích hoạt khi không có đối tượng nào được chọn trong không gian thiết kế, có thể truy cập bằng lệnh Tools » Footprint Properties từ menu chính). Tham khảo phần bên dưới để tìm hiểu thêm về các tùy chọn và điều khiển có sẵn trong tab Footprint của panel.

Chuẩn bị Không gian Thiết kế

Mặc định, lưới được hiển thị bằng các chấm. Nếu muốn, lưới có thể được hiển thị bằng các đường. Việc này được cấu hình trong hộp thoại Grid Editor, được mở bằng cách nhấp nút Properties trong panel Properties như thể hiện ở hình bên dưới. Ngoài ra, nhấn phím tắt Ctrl+G để mở hộp thoại.

Trong hình, lưới mịn được hiển thị bằng các chấm và lưới thô được hiển thị bằng các đường.

Properties Panel

Khi chỉnh sửa một footprint trong PCB footprint editor và hiện tại không có đối tượng thiết kế nào được chọn trong không gian thiết kế, panel Properties sẽ hiển thị Library Options.

Các phần có thể thu gọn sau đây chứa thông tin về các tùy chọn và điều khiển có sẵn trong tab General của panel:

Các phần có thể thu gọn sau đây chứa thông tin về các tùy chọn và điều khiển có sẵn trong tab Footprint của panel:

Khi một đối tượng thiết kế được chọn, panel sẽ hiển thị các tùy chọn dành riêng cho loại đối tượng đó. Bảng sau liệt kê các loại đối tượng có thể đặt trong không gian thiết kế footprint PCB – nhấp vào liên kết để truy cập trang thuộc tính của đối tượng đó.

Solder and Paste Mask Expansions

Để kiểm tra xem các solder mask và/hoặc paste mask đã được định nghĩa đúng trong trình chỉnh sửa footprint PCB hay chưa, hãy mở View Configuration panel và bật tùy chọn hiển thị () cho từng lớp mask.

Vòng xuất hiện quanh mép mỗi pad với màu của lớp Top Solder Mask biểu thị mép của hình solder mask nhô ra một lượng bằng giá trị expansion từ dưới pad đa lớp vì multi-layer nằm ở đầu thứ tự vẽ lớp; nó được vẽ đè lên trên. Layer Drawing Order được đặt trên trang PCB Editor - Display page của hộp thoại Preferences).

Hình ảnh bên dưới cho thấy một footprint PCB với đường viền màu tím (màu của lớp Top Solder Mask) xuất hiện quanh mép mỗi pad.

Để chuyển nhanh qua các lớp, hãy dùng Chế độ Single Layer (Shift+S) kết hợp với Ctrl+Shift+Wheel roll.

Hỗ trợ Tham số

Các tham số được áp dụng cho đối tượng trong Altium Designer cung cấp một phương thức mạnh mẽ và linh hoạt để bổ sung thông tin cho thiết kế PCB. Được áp dụng như các thuộc tính của đối tượng cha, tham số có thể được áp dụng ở nhiều cấp độ, bao gồm project, document, template và các đối tượng riêng lẻ trong tài liệu thiết kế.

Các tham số khả dụng trong không gian PCB có thể được dùng để lọc Queries, Design Rules, Scripts và Variants, đồng thời có thể được áp dụng trong footprint component PCB để gọi các chuỗi tùy chỉnh trong các Footprint đã được đặt.

Tham số thông qua Engineering Change Order

Các khả năng tham số PCB dựa trên chức năng có trong cơ chế ECO và tài liệu PCB, cho phép các tham số component do người dùng định nghĩa được chuyển sang và lưu giữ trong không gian PCB. Đây là quá trình chuyển một chiều và các tham số được chuyển sang là chỉ đọc trong miền PCB.

Việc chuyển tham số được thực hiện bằng cách tạo một ECO từ schematic sang PCB bằng lệnh menu Design » Update PCB Document.

Khi ECO được thực thi (bằng cách dùng nút Execute Changes ), mọi tham số component schematic do người dùng định nghĩa mới sẽ được chuyển sang footprint tham chiếu tương ứng trong thiết kế PCB. 

Để xem các tham số đã được chuyển trong PCB editor, hãy nhấp đúp vào một component để mở panel Properties rồi chọn tab Parameters . Tab này sẽ liệt kê các tham số người dùng hiện tại đã được gán cho footprint component được chọn. Tham số cho footprint component được chọn cũng có sẵn trong panel Components .

Liên kết Tham chiếu Thông tin

Miền PCB tự động chấp nhận các tham số được định nghĩa sẵn ComponentLink từ schematic. Chúng được định nghĩa như các cặp tham số (Description và link URL) thường thiết lập các liên kết tham chiếu dữ liệu đến các tệp cụ thể hoặc vị trí trên internet – điển hình là website nhà sản xuất hoặc URL datasheet.

Trong cả không gian thiết kế schematic và PCB, các liên kết được truy cập từ menu ngữ cảnh nhấp phải khi di chuột qua một component (trong các tùy chọn menu con References ). Các tham số chuyên biệt được thêm trong panel Properties , và khi được chuyển sang không gian PCB, chúng xuất hiện như một tham số footprint component. 

Tham số trong Footprint nguồn

Các tham số được chuyển sang PCB có thể được dùng để cung cấp thêm thông tin sản xuất bo mạch hoặc thông tin chức năng thông qua footprint component. Bằng cách thêm các chuỗi tham số đặc biệt vào footprint ở cấp thư viện nguồn, các chuỗi tùy chỉnh sẽ được diễn giải trên lớp cơ khí hoặc lớp overlay đích.

Một chuỗi đặc biệt biểu diễn tham số do người dùng định nghĩa có thể được thêm vào footprint component nguồn bằng nút special strings và danh sách thả xuống () trong panel Properties .

Trong footprint thư viện bên dưới, chuỗi đặc biệt .Designator đã được đặt trên lớp Mechanical 2.

Một chuỗi đặc biệt biểu diễn tham số người dùng có thể được thêm vào footprint component.

Khi tham số tùy chỉnh đó cũng đã được áp dụng cho các component schematic và dữ liệu tham số đã được chuyển sang PCB, các chuỗi footprint đã diễn giải sẽ xuất hiện cả trên chế độ xem bo mạch lẫn trong các tệp đầu ra được tạo. Trong trường hợp này, chuỗi tham số đặc biệt chứa mã định danh part component tùy chỉnh để hỗ trợ lắp ráp.

Việc áp dụng các tham số người dùng vào footprint component dưới dạng chuỗi đặc biệt có thể phục vụ nhiều yêu cầu PCB tùy chỉnh khác, bao gồm nhãn chức năng cho công tắc và đầu nối, nơi một chuỗi tham số 'function' có thể được đặt trên Top Overlay trong footprint của các loại component đó.

Truy vấn Tham số

Các chuỗi tham số trong miền PCB cũng có thể được truy cập thông qua ngôn ngữ truy vấn của Altium Designer, và do đó khả dụng cho các chức năng lọc đối tượng, bao gồm tính năng Find Similar Objects.

Để thực hiện chọn các đối tượng tương tự, nhấp phải vào một component rồi chọn Find Similar Objects từ menu ngữ cảnh để mở hộp thoại Find Similar Objects.

Hộp thoại Find Similar Objects dialog bao gồm một phần Parameters trong đó các tùy chọn lọc có thể được chọn theo yêu cầu.

Panel PCB Filter có thể áp dụng các từ truy vấn dành riêng cho tham số làm tiêu chí lọc, và có thể được dùng để tạo Design Rules dựa trên các tham số PCB.

Có một số từ truy vấn khả dụng để làm việc với các tham số footprint PCB, bao gồm các hàm chuyên biệt để chuyển đổi giá trị chuỗi thành số (chẳng hạn StrToNumber). Việc chuyển đổi chuỗi Value có nhận biết đơn vị (V, mA, mV, kOhm, v.v.) và cho phép xác định kết quả truy vấn bằng cách xử lý số học trên chuỗi giá trị tham số.

Các Loại Đơn vị được hỗ trợ có thể chỉ định trong truy vấn là:

• % – Phần trăm
• A – Dòng điện
• C – Nhiệt độ
• dB – Decibel
• F – Điện dung
• G – Điện dẫn
• H – Điện cảm
• Hz – Tần số
• Kg – Khối lượng
• m – Chiều dài
• Ohm – Điện trở
• Q – Điện tích
• s – Thời gian
• V – Điện áp
• W – Công suất
• Z – Trở kháng

Có một số từ truy vấn Parameter khả dụng để làm việc với các tham số footprint component PCB.

Ví dụ được hiển thị trong hộp thoại Query Helper ở trên xử lý tham số Voltage Rating cho từng component (sử dụng chuyển đổi chuỗi-sang-số – StrToNumber(Unit Value, Unit Type))  để xác định xem giá trị của nó có lớn hơn 50V hay không. Khi được áp dụng trong panel PCB Filter , ví dụ bố cục bo mạch cho thấy một component điện áp cao duy nhất, C1 (có giá trị Voltage Rating là 3kV).

Quy tắc và Script|endoftext|>Có thể áp dụng các truy vấn tham số PCB cho Altium Designer Scripts và Design Rules. Trường hợp sau có thể thực hiện các kiểm tra xác thực bố trí, chẳng hạn như phát hiện các tham số footprint để đánh giá việc đặt linh kiện hoặc gán lớp. Lưu ý rằng các hàm được liệt kê trong hộp thoại Query Helper ở trên đều khả dụng cho ngôn ngữ Scripting.

Ví dụ bên dưới cho thấy truy vấn điện áp định mức của tụ điện (xem truy vấn bộ lọc ở trên) được áp dụng cho một quy tắc đặt linh kiện; khi chạy, quy tắc này sẽ kiểm tra các giá trị clearance cụ thể đối với các linh kiện được phát hiện là thiết bị điện áp cao (>50V).

Các quy tắc thiết kế được định nghĩa bằng các tham số footprint cụ thể, được chuyển từ không gian schematic, có thể được dùng để phát hiện các điều kiện bố trí tùy chỉnh.

Tương tự, các tham số PCB tùy chỉnh có thể được dùng để kiểm tra tính tương thích lớp của linh kiện, ví dụ khi một linh kiện không hỗ trợ hàn sóng và do đó không được đặt ở Bottom Layer. Ở đây, một truy vấn khớp đối tượng xử lý tham số tùy chỉnh ‘WaveSoldering’ (Yes/No) có thể được áp dụng cho Permitted Layers Rule.

Quy tắc (batch) sau đó sẽ kiểm tra giá trị của tham số linh kiện đó và tạo vi phạm nếu linh kiện không tương thích với việc đặt ở Bottom Layer.

Biến thể

Các tham số được chuyển sang PCB và được bao gồm trong các biến thể của thiết kế (Design Variants) sẽ được xử lý cùng với lựa chọn Variant.

Trong thực tế, một tham số linh kiện có biến thể trong không gian PCB sẽ được phát hiện động bởi chuỗi truy vấn, hoặc chẳng hạn được hiển thị trên một lớp của bo mạch thông qua một chuỗi đặc biệt. 

Tham số Footprint do người dùng định nghĩa

Altium Designer hỗ trợ các tham số do người dùng định nghĩa cho footprint. Vùng Parameters trên tab Footprint của bảng Properties  trong chế độ Library Options  có thể được dùng để xem và chỉnh sửa các tham số footprint khi không có đối tượng nào được chọn trong không gian thiết kế của trình chỉnh sửa PCB footprint.

Khi linh kiện được đặt trên PCB, bạn có thể thấy các tham số này trong bảng Properties  ở chế độ Component  trên tab Parameters .

Chuỗi Designator và Comment

Chuỗi Designator và Comment mặc định

Khi một footprint được đặt lên bo mạch, nó được gán một Designator và Comment dựa trên thông tin trích xuất từ schematic view của thiết kế. Các placeholder cho chuỗi Designator và Comment không cần được định nghĩa thủ công vì chúng được thêm tự động khi footprint được đặt lên bo mạch. Vị trí của các chuỗi này được xác định bởi tùy chọn chuỗi Designator và Comment Autoposition trong bảng Properties ở chế độ Parameter khi chuỗi designator hoặc comment được chọn trong không gian thiết kế. Vị trí và kích thước mặc định của các chuỗi Designator và Comment được cấu hình trong Primitive tương ứng trên PCB Editor - Defaults page của hộp thoại Preferences .

Chuỗi Designator và Comment bổ sung

Có thể có những tình huống bạn muốn có thêm các bản sao của chuỗi designator hoặc comment. Ví dụ, đơn vị lắp ráp của bạn muốn có một bản vẽ lắp ráp chi tiết với designator được hiển thị bên trong đường bao của từng linh kiện, trong khi công ty bạn yêu cầu designator nằm ngay phía trên linh kiện trên lớp phủ linh kiện của PCB hoàn thiện. Yêu cầu về một designator bổ sung này có thể được đáp ứng bằng cách đưa chuỗi đặc biệt .Designator vào footprint. Một chuỗi đặc biệt .Comment cũng có sẵn để chỉ định vị trí của chuỗi comment trên các lớp hoặc vị trí thay thế.

Để đáp ứng yêu cầu của đơn vị lắp ráp, chuỗi .Designator sẽ được đặt trên một mechanical layer trong PCB Footprint editor và các bản in có bao gồm lớp này sau đó có thể được tạo như một phần của hướng dẫn lắp ráp thiết kế.

Xử lý các yêu cầu đặc biệt theo từng lớp

Một linh kiện PCB có thể có một số yêu cầu đặc biệt, chẳng hạn như cần một điểm keo hoặc định nghĩa solder mask có thể bóc được. Nhiều yêu cầu đặc biệt này sẽ gắn với mặt của bo mạch nơi linh kiện được lắp và phải lật sang mặt còn lại của bo mạch khi linh kiện bị lật.

Thay vì đưa vào một số lượng lớn các lớp chuyên dụng có thể hiếm khi được sử dụng, trình chỉnh sửa PCB của Altium Designer hỗ trợ yêu cầu này thông qua một tính năng gọi là cặp lớp. Một cặp lớp là hai mechanical layer đã được định nghĩa thành một cặp. Bất cứ khi nào một linh kiện được lật từ mặt này của bo mạch sang mặt kia, mọi đối tượng trên một mechanical layer được ghép cặp sẽ được lật sang mechanical layer còn lại trong cặp đó. Với cách tiếp cận này, bạn chọn một mechanical layer phù hợp để chứa điểm keo (hoặc các yêu cầu đặc biệt khác) và định nghĩa hình dạng của nó bằng các đối tượng sẵn có. Khi bạn đặt footprint đó lên bo mạch, bạn phải thiết lập việc ghép cặp lớp. Điều này hướng dẫn phần mềm biết phải chuyển các đối tượng sang lớp nào khi linh kiện này được lật sang mặt kia của bo mạch. Bạn không thể định nghĩa cặp lớp trong PCB footprint editor; việc này được thực hiện trong PCB editor.

Tên của các Mechanical Layer có thể được chỉnh sửa trực tiếp từ bảng View Configurations bằng cách nhấp chuột phải rồi chọn Edit Layer.

Một cách tiếp cận phổ biến để quản lý việc sử dụng mechanical layer là gán một số lớp chuyên biệt cho từng chức năng mechanical layer cần thiết. Cách tiếp cận này yêu cầu tất cả nhà thiết kế tuân theo cùng một sơ đồ gán lớp và đánh số lớp. Nó cũng có thể gây khó khăn khi các linh kiện được lấy từ các nguồn khác không tuân theo cùng sơ đồ gán và đánh số đó. Nếu một sơ đồ khác đã được sử dụng, các đối tượng thiết kế phải được di chuyển từ mechanical layer hiện tại của chúng sang mechanical layer được gán cho chức năng đó.

Vấn đề này được giải quyết với việc giới thiệu thuộc tính Layer Type. Khi một linh kiện được đặt từ thư viện vào PCB editor, hoặc được sao chép từ thư viện này sang thư viện khác, hoặc được tạo bởi IPC Footprint Wizard, các gán Layer Type hiện có sẽ tự động được khớp, bất kể số mechanical layer nào được gán cho các Layer Type đó. Các đối tượng sẽ được di dời đến đúng lớp theo Layer Type của chúng. Nếu phần mềm không thể khớp theo Layer Type, nó sẽ quay về khớp theo Layer Number.

Đối với cả mechanical layer riêng lẻ và Component Layer Pairs, bạn có thể chọn một Layer Type từ danh sách các loại được định nghĩa sẵn. Bạn có thể mở các hộp thoại được hiển thị bên dưới bằng cách nhấp chuột phải vào một lớp riêng lẻ, rồi chọn lệnh Edit Layer hoặc Add Component Layer từ menu.

Thêm chiều cao cho PCB Footprint

Ở mức đơn giản nhất của biểu diễn 3D, thông tin chiều cao có thể được thêm vào một PCB footprint. Để thực hiện điều này, hãy mở bảng Properties ở chế độ Library Options của nó (hoạt động khi không có đối tượng nào được chọn trong không gian thiết kế) và nhập chiều cao khuyến nghị cho linh kiện vào trường Height trên tab Footprint của bảng.

Các quy tắc thiết kế chiều cao có thể được định nghĩa trong quá trình thiết kế bo mạch (nhấp Design » Rules trong PCB Editor), thường để kiểm tra chiều cao tối đa của linh kiện trong một lớp linh kiện hoặc trong một định nghĩa room.

Một lựa chọn tốt hơn để định nghĩa thông tin chiều cao là gắn 3D Bodies vào PCB footprint.

Quản lý linh kiện với các primitive định tuyến

Khi một thiết kế được chuyển, footprint được chỉ định trong từng linh kiện sẽ được trích xuất từ các thư viện có sẵn và đặt lên bo mạch. Sau đó, mỗi pad trong footprint sẽ được thiết lập thuộc tính net thành tên của net được kết nối với chân linh kiện đó trong schematic. Mọi đối tượng chạm vào một pad sẽ kết nối với cùng net như pad đó.

PCB editor bao gồm một công cụ quản lý net toàn diện. Để khởi chạy nó, hãy chọn Design » Netlist » Configure Physical Nets từ menu chính để mở Configure Physical Nets dialog. Nhấp nút Menu để mở menu các tùy chọn. Nhấp danh sách thả xuống tiêu đề New Net Name để chọn net sẽ gán cho các primitive chưa được gán.

Footprint có nhiều pad được nối với cùng một chân

Footprint hiển thị bên dưới, một transistor SOT223, có nhiều pad được kết nối tới cùng một chân logic của linh kiện trong schematic - Chân 2. Để tạo kết nối này, hai pad đã được thêm với cùng một designator - '2'. Khi lệnh Design » Update PCB được sử dụng trong Schematic Editor để chuyển thông tin thiết kế sang PCB, quá trình đồng bộ hóa kết quả sẽ hiển thị các đường kết nối đi tới cả hai pad trong PCB editor, tức là chúng nằm trên cùng một net. Cả hai đều có thể được đi dây.

Footprint SOT223 cho thấy hai pad có designator là 2.

Chuẩn bị silkscreen

Để hỗ trợ giải quyết các vấn đề Design for Manufacture (DFM) phổ biến do silkscreen chồng lấn lên đồng lộ ra ngoài và các lỗ, PCB footprint editor bao gồm một tính năng chuyên dụng để chuẩn bị silkscreen cho các footprint của bạn. Các vấn đề này có thể được xử lý hiệu quả bằng cách:

• cắt xén tự động các đường silkscreen và cung tròn;
• cắt xén hoặc di chuyển tự động các fill và region;
• di chuyển tự động các chuỗi văn bản silkscreen.

Để truy cập công cụ chuẩn bị silkscreen trong PCB footprint editor, hãy dùng lệnh Tools » Silkscreen Preparation từ menu chính. Hộp thoại Silkscreen Preparation sẽ mở ra.

Dùng hộp thoại này để cấu hình cài đặt cắt xén/di chuyển đối tượng silkscreen. Các tùy chọn khả dụng là:

• Clip to Exposed Copper – bật để tự động cắt xén đối tượng theo phần đồng lộ ra ngoài.
• Clip to Solder Mask Openings – bật để tự động cắt xén đối tượng theo các vùng mở solder mask.
• Silkscreen Clearance – xác định giá trị tối thiểu chấp nhận được giữa các đối tượng silkscreen và đồng lộ ra ngoài / các vùng mở solder mask và lỗ.
• Min Remaining Length – nếu chiều dài đường/cung nhỏ hơn giá trị đã định sau khi cắt xén, các đối tượng sẽ bị xóa khỏi footprint. Lưu ý rằng chiều dài này là chiều dài từ đỉnh đến đỉnh, không phải từ cạnh đến cạnh – show image.
• Move Text – bật để di chuyển các chuỗi văn bản silkscreen ra xa đồng lộ ra ngoài / các vùng mở solder mask và lỗ nếu khoảng cách giữa chúng nhỏ hơn Silkscreen Clearance. Việc di chuyển bị giới hạn bởi giá trị Max Distance .
• Fill & Region – chọn hành động sẽ được thực hiện đối với fill và region khi khoảng cách giữa chúng và đồng lộ ra ngoài / các vùng mở solder mask và lỗ nhỏ hơn Silkscreen Clearance:
  • None – fill và region được giữ nguyên.
  • Clip – fill và region sẽ được cắt xén để duy trì Silkscreen Clearance. Fill sẽ được chuyển đổi thành region nếu phù hợp.
  • Move – fill và region sẽ được di chuyển ra xa đồng lộ ra ngoài / các vùng mở solder mask và lỗ. Việc di chuyển bị giới hạn bởi giá trị Max Distance .
• Max Distance – xác định khoảng cách tối đa mà các chuỗi văn bản, component designator, fill và region có thể được di chuyển để duy trì Silkscreen Clearance.

Nhấp OK để thực hiện việc cắt xén và/hoặc di chuyển các đối tượng silkscreen theo các cài đặt trong hộp thoại.

Ví dụ về hiệu quả của công cụ chuẩn bị silkscreen được hiển thị bên dưới.

❯ ❮

Javascript

Tạo Footprint bằng IPC Compliant Footprint Wizard

IPC Compliant Footprint Wizard tạo ra một PCB footprint thực sự tuân thủ Bản sửa đổi B của tiêu chuẩn IPC 7351 - Generic Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern Standard. Thay vì làm việc trực tiếp từ các kích thước footprint (như Footprint Wizard thực hiện), IPC Compliant Footprint Wizard sử dụng thông tin kích thước từ chính linh kiện, rồi tính toán pad phù hợp và các thuộc tính footprint khác theo các thuật toán do IPC ban hành.

Thay vì yêu cầu bạn nhập các thuộc tính của pad và track được dùng để định nghĩa footprint, Wizard lấy chính kích thước thực của linh kiện làm dữ liệu đầu vào. Dựa trên các công thức được phát triển cho tiêu chuẩn IPC-7351, Wizard sau đó tạo footprint bằng các đối tượng chuẩn của Altium Designer, như pad và track.

Để chạy IPC Compliant Footprint Wizard, hãy chọn Tools » IPC Compliant Footprint Wizard từ menu chính trong một tài liệu PCB Library.

Trên trang Select Component Type, hãy chọn họ linh kiện mà bạn muốn tạo footprint trên trang Select Component Type. Vùng xem trước ở phía bên phải của Wizard sẽ thay đổi động để hiển thị linh kiện hiện đang được chọn và cũng cho biết các loại package được phép tạo ra. Bảng sau liệt kê các loại linh kiện và package được hỗ trợ trong Wizard.

Các trang tiếp theo của Wizard sẽ thay đổi tùy theo loại linh kiện được chọn. Hãy làm theo các trang trực quan của Wizard để thiết lập footprint linh kiện cụ thể theo yêu cầu. Một số lưu ý khi làm việc với IPC Compliant Footprint Wizard:

Tạo Footprint bằng Footprint Wizard

Trình chỉnh sửa PCB footprint bao gồm một Footprint Wizard. Wizard này cho phép bạn chọn từ nhiều loại package khác nhau và điền thông tin phù hợp, sau đó nó sẽ xây dựng footprint linh kiện cho bạn. Lưu ý rằng trong Footprint Wizard, bạn nhập các kích thước cần thiết cho pad và lớp phủ linh kiện.

Để khởi chạy Footprint Wizard, chọn Tools » Footprint Wizard từ các menu chính hoặc nhấp chuột phải trong vùng thiết kế và chọn lệnh Tools » Footprint Wizard từ menu ngữ cảnh.

Sử dụng trang Component patterns để chỉ định mẫu của linh kiện bạn muốn tạo. Chọn mẫu mong muốn từ danh sách rồi dùng danh sách thả xuống để chọn đơn vị cho linh kiện (Imperial (mil) hoặc Metric (mm)). Các mẫu khả dụng gồm:

• Ball Grid Arrays (BGA)
• Capacitors
• Diodes
• Dual In-line Packages (DIP)
• Edge Connectors
• Leadless Chip Carriers (LCC)
• Pin Grid Arrays (PGA)
• Quad Packs (QUAD)
• Resistors
• Small Outline Packages (SOP)
• Staggered Ball Grid Arrays (SBGA)
• Staggered Pin Grid Arrays (SPGA)

Các trang tiếp theo của Wizard thay đổi tùy theo mẫu linh kiện được chọn. Hãy làm theo các trang trực quan của Wizard để thiết lập footprint linh kiện cụ thể theo yêu cầu.

Khi thiết lập kiểu đặt tên pad cho footprint của mẫu Edge Connectors, Leadless Chip Carriers (LCC) hoặc Quad Packs (QUAD), hãy nhấp vào mũi tên xanh để thay đổi thứ tự/hướng đặt tên – show image.

Tạo Báo cáo Linh kiện

Để tạo báo cáo cho PCB footprint đang hoạt động, hãy chọn lệnh Reports » Component từ các menu chính. Sau khi khởi chạy lệnh, báo cáo sẽ được tạo (<PCBLibraryDocumentName>.CMP) trong cùng thư mục với tài liệu thư viện PCB nguồn và sẽ tự động được mở làm tài liệu đang hoạt động trong cửa sổ thiết kế chính. Báo cáo liệt kê thông tin bao gồm kích thước footprint và chi tiết các đối tượng primitive cấu thành footprint cùng các lớp mà chúng nằm trên đó.

Báo cáo sẽ được thêm vào bảng Projects dưới dạng tài liệu tự do trong thư mục con Documentation\Text Documents.