Die Erstellung von Polygongüssen für Kupferflächen auf Ihrem PCB-Layout

Screenshot of AD18 3D copper plane in polygon pours for copper regions Screenshot einer AD18 3D-Kupferebene bei Polygongüssen für PCB-Kupferflächen

Screenshot einer AD18 3D-Kupferebene bei Polygongüssen für PCB-Kupferflächen 

Für Anfänger im Bereich PCB-Layout gibt es eine Menge verwirrender Terminologie, die zu bewältigen ist. Wo liegt beispielsweise der Unterschied zwischen einer positiven Ebene, einer Flächenfüllung, einem Polygonguss oder Kupferguss? Die Antwort lautet: Es ist ein und dasselbe. Diese Ausdrücke klingen zwar unterschiedlich und ich bin mir sicher, dass es irgendwo eine PCB-Designsoftware gibt, die etwas anderes behauptet, aber grundsätzlich beschreiben sie alle die gleiche Sache: Die Erstellung einer Metallfläche auf Ihrem PCB-Design, bei der es sich nicht um eine Leiterbahn oder Kontaktstelle handelt.

Die Erstellung dieser Metallflächen erfolgt gewöhnlich mithilfe Ihrer PCB-Designtools, indem Sie eine spezifische Funktion zur Erstellung von „intelligentem“ Metall verwenden, das sich mit einem Netz verbindet. In Altium Designer kennt man diesen Schritt als Erstellen eines Polygongusses. Man kann zwar Metallflächen erstellen, die nicht mit einem Netz verbunden sind, es ist jedoch eine bewährte Maßnahme, einen Polygonguss zu erstellen, da er die Fähigkeit besitzt, sich mit einem Netz zu verbinden. Mit einem verbundenen Netz kann Altium Designer Designregeln abklären und andere Überprüfungen Ihrer Polygongüsse vornehmen. Es folgt eine kurze Beschreibung dieser Methode.

Einrichten von Polygonpräferenzen

Wenn Sie mit Ihrem PCB-Layout in Altium Designer beginnen, sollten Sie zunächst gewährleisten, dass Ihre Polygonpräferenzen eingerichtet sind. Das „Präferenzen“ Menü finden Sie ganz unten im Pulldown-Menü „Tools“. Öffnen Sie es, gehen Sie auf die linke Seite des Menüs und öffnen Sie „PCB Editor > Standardeinstellungen“. Dort wählen Sie „Polygon“ aus und das Präferenzenmenü sieht so aus wie das nachfolgende Bild.

 Standardmäßige Polygoneinrichtung bei der Erstellung von Polygongüssen für Kupferflächen in Altium Designer

Standardmäßige Polygoneinrichtung bei der Erstellung von Polygongüssen für Kupferflächen in Altium Designer 

Bitte beachten Sie, dass Sie Werte für verschiedene Designschichten und standardmäßige Benennungsstrukturen festlegen können. Sie können auch einen Standard für die Füllung des Polygons festlegen, wie Sie im nachfolgenden Bild sehen können. Altium Designer bietet Ihnen die Möglichkeit einer festen Füllung, einer schraffierten Füllung oder ohne Füllung mit lediglich einer Kontur.

 Unterschiedliche Füllmodelle bei PCB-Polygongüssen in Altium Designer

Unterschiedliche Füllmodelle bei PCB-Polygongüssen in Altium Designer

Die Erstellung von Polygongüssen für Kupferflächen

Beschäftigen wir uns jetzt mit der Erstellung eines Polygongusses. Mithilfe der Aktivleiste an der oberen Seite des Designfensters wählen Sie das Symbol für den Polygonguss aus. Wenn Sie den Mausknopf auf diesem Symbol gedrückt halten, wird ein kleines Dropdown-Menü angezeigt, das verschiedene Polygon Optionen bietet, damit beschäftigen wir uns allerdings später. Jetzt klicken Sie einfach auf das Symbol für den Polygonguss, dann verwandelt sich Ihr Cursor in ein grünes Fadenkreuz, das kennzeichnet, dass Sie mit der Erstellung des Polygons beginnen können, wie auf der linken Seite des folgenden Bilds zu sehen ist.

 

 Erstellen von PCB-Polygongüssen in Altium Designer

Erstellen von PCB-Polygongüssen in Altium Designer 

Klicken Sie mit der Maus, um die Eckpunkte des Polygons zu instanziieren. Wie Sie auf der linken Seite des oben aufgeführten Bilds sehen können, haben wir ein kleines Polygon in rechteckiger Form erstellt. Klicken Sie auf die rechte Maustaste, um den Erstellungsmodus zu beenden, dann wird Ihnen das ausgewählte Polygon wie auf der rechten Seite des oben aufgeführten Bilds angezeigt.

Klicken Sie erneut auf die rechte Maustaste, um den Erstellungsmodus für das Polygon zu verlassen, dann verschwindet das grüne Fadenkreuz. Ihr neu erstelltes Polygon ist noch immer ausgewählt, also klicken Sie erneut auf die rechte Maustaste, um das Pop-up-Menü zu öffnen und „Eigenschaften“ auszuwählen. Jetzt wird Ihnen eine Leiste mit Eigenschaften für den ausgewählten Polygonguss angezeigt, ähnlich wie im nachfolgenden Bild.

 Die Eigenschaften von PCB- Polygongüssen für Kupferflächen

Die Eigenschaften von PCB- Polygongüssen für Kupferflächen

In der Leiste mit Eigenschaften sollten Sie zunächst das Netz identifizieren, das Sie mit diesem Polygonguss verbinden möchten. Das „Netz“ Feld verfügt über ein kleines Dropdown-Menü, das Ihnen ermöglicht, durch all Ihre Netze zu scrollen. Oder Sie können in das Feld schreiben, um das gewünschte Netz zu finden. Es stehen auch andere Einstellungen zur Verfügung, die Sie in der Leiste mit Eigenschaften ändern können, wenn Sie die standardmäßigen Einstellungen, die Sie zuvor festgelegt haben, wechseln möchten. Wenn Sie hier keine Änderungen vornehmen, scrollen Sie zur unteren Seite der Leiste mit Eigenschaften und wenden Ihre Änderungen an.

Um die Verbindung zwischen dem Netz und Ihrem Polygonguss zu vervollständigen, müssen Sie ihn erneut füllen. Ihr Polygon ist nach wie vor ausgewählt, also klicken Sie mit der rechten Maustaste und öffnen Sie das Pop-up-Menü erneut. Wählen Sie „Polygon Aktionen > Neubefüllung ausgewählt“ und Sie werden sehen, dass Ihr Polygonguss mit dem gewünschten Netz verbunden ist, wie im nachfolgenden Bild dargestellt. 

Screenshot von AD18 fertiggestelltem Polygon bei Polygongüssen für Kupferflächen

Der fertiggestellte Polygonguss in Altium Designer

Denken Sie daran, dass Sie bei der Art der Erstellung Ihres Polygongusses nicht eingeschränkt sind. Auf den vorherigen Bildern haben wir zu Demonstrationszwecken ein kleines Rechteck erstellt. Wir haben den Guss gelöscht und einen anderen Polygonguss auf der gleichen Fläche mit den gleichen Parametern erstellt. Betrachten Sie das nachfolgende Bild, dann werden Sie sehen, dass wir unser Polygon direkt durch andere Leiterbahnen gezeichnet haben. Altium Designer wendet die korrekten Abstände aus den Designregeln an und fügt Metall hinzu, wenn dies zur Erstellung des Polygongusses benötigt wird.

Screenshot von AD18 Polygonguss über andere Objekte bei Polygongüssen für Kupferflächen

Ein Polygonguss unterwirft sich den Designregeln für Abstände zu anderen Objekten beim Guss

Änderungen Ihres Polygongusses

Mit Altium Designer können Sie auf einige Bearbeitungsfunktionen für Ihre Polygongüsse zugreifen. Es wurde schon erwähnt, dass das Symbol zum Polygonguss in der Aktivleiste andere Optionen bereithält, wenn Sie mit der Maustaste darauf klicken. Sie haben so die Möglichkeit, einen Polygon Ausschnitt zu erstellen und den Polygonguss zu teilen. Im nachfolgenden Bild können Sie den Ausschnitt an der unteren rechten und die Teilung an der oberen rechten Seite sehen, die wir an demselben Polygonguss vorgenommen haben, mit dem wir uns schon die ganze Zeit beschäftigen.

Screenshot von AD18 Polygon Ausschnitt und Teilung bei Polygongüssen für Kupferflächen

Hinzufügen von Ausschnitten und Teilungen des Polygongusses in Altium Designer

Das Polygon kann auch verändert werden, indem man seinen Anschluss ändert. Normalerweise verbindet sich eine Metallebene auf einer Leiterplatte mit einem Pin mit Speichen namens  Kontaktstelle zur thermischen Entlastung oder sie füllt das Metall direkt ins Loch wie bei einem Durchsteiger. Altium Designer bietet Ihnen die Möglichkeit, den Anschluss des Polygons zu ändern, um die von Ihnen gewünschte Anschlussstrategie umzusetzen.

Um den Anschluss für Ihre Polygone zu ändern, müssen Sie die Designregeln für Altium Designer öffnen. Diese Regeln finden Sie im Pulldown-Menü „Designs“. Dort scrollen Sie runter auf „Ebene > Polygon Anschlussform“. Im nachfolgenden Bild sehen Sie, dass es Regeln für den Anschluss des Polygons und den Anschluss eines Durchsteigers an das Polygon gibt. Dadurch bieten sich Ihnen vielfältige Möglichkeiten zur Erstellung einer Anschlussstrategie. Und damit nicht genug, denn Sie können stets bei Bedarf neue Anschlussregeln erstellen.

Screenshot von AD18 Polygon-Anschlussregeln bei Polygongüssen für Kupferflächen

Die Polygon-Anschlussregeln in Altium Designer

Im vorherigen Bild haben wir die „PolygonConnect“ Regel ausgewählt, die bestimmt, wie Pins mit dem Polygon verbunden sind. Wir haben dafür gesorgt, dass es auf „Anschluss entlasten“ eingestellt war, und den Luftspalt auf 25 mils verändert. Zu Demonstrationszwecken haben wir als erhebliche Veränderungen die Leiterbreite auf 2 mils eingeschränkt und nur 2 Leiter pro Pin zugelassen.

Wie Sie im nachfolgenden Bild sehen können, wurden alle Änderungen am Polygon aktualisiert, sobald wir es erneut gegossen haben. Es befindet sich jetzt viel Platz zwischen den Kontakten und dem Metall, da wir die Abstände verändert haben. Außerdem haben wir aufgrund der nur zwei zugelassenen Leiter pro Kontakt maßgeblich eingeschränkt, wo die Tools diese platzieren können. Ihnen wird auch auffallen, wie schmal diese Leiter sind. Im wahren Leben würde man niemals einen so schmalen Leiter erstellen, da er nur als „Sicherung“ dienen könnte, die schnell kaputt geht.

(Alt text: Screenshot von AD18 neudefinierten thermischen Anschlüssen bei Polygongüssen für Kupferflächen)

Der Polygonguss mit neudefinierten thermischen Anschlüssen

Altium Designer bietet die  Effektivität und Vielseitigkeit, um einen Polygonguss zu erstellen, der all Ihren Bedürfnissen bei einem PCB-Design entspricht. Es ist wichtig zu wissen, wie man ihn erstellt und dann sicherzustellen, dass alle unterschiedlichen Einstellungen richtig gehandhabt werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Mit diesen Fähigkeiten ist  Altium Designer eine  PCB-Designsoftware, die Sie effektiv und hochwertig unterstützt. Wenn Sie bisher noch nicht mit Altium Designer gearbeitet haben, sollten Sie ausprobieren, wie Sie damit Polygongüsse für Kupferflächen auf Ihrem PCB Layout erstellen können.

Möchten Sie gern mehr darüber erfahren, inwiefern Altium Sie bei der Erstellung von Metallflächen auf Ihrem nächsten PCB-Design unterstützen kann? Wenden Sie sich an einen Experten von Altium.

Über den Autor

Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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