V tomto článku  sa budeme venovať keepoutom, virtuálnej vrstve dosky, ktorá obmedzuje umiestnenie komponentov a ktorá pri správnom použití môže chrániť konštruktéra pred nákladnými chybami a ich neskorším opravovaním.

Keepouts sú oblasti dosky, v ktorých v softvéri na navrhovanie DPS definujeme určité obmedzenia týkajúce sa toho, čo môže a čo nemôže byť v tejto oblasti umiestnené. Vylúčime napríklad napájacie trasy, medené vývody, umiestnenie komponentov, priechodky a dokonca aj komponenty s určitou výškou. Keepouts pomáhajú s funkčnosťou aj vyrobiteľnosťou PCB. Tu je niekoľko príkladov situácií, v ktorých môžu byť takéto obmedzenia užitočné. Pojem komponent teda zahŕňa akékoľvek elektrické, mechanické alebo elektromechanické zariadenie. Priestory keepout by sa mali udržiavať za všetkých podmienok použitia a prostredia.

Foto 1. Použitie zakázaných oblastí môže zabrániť umiestneniu vysokých alebo dokonca akýchkoľvek komponentov pod "vyčnievajúci" transformátor alebo chladič

• Antény s kľukatými dráhami, aké sa nachádzajú v moduloch Bluetooth, zvyčajne vyžadujú, aby súvisiaca oblasť na doske plošných spojov vo všetkých ostatných vrstvách laminátu neobsahovala žiadnu meď a aby sa v určitej vzdialenosti nenachádzali žiadne iné komponenty.
• Komponenty, ktoré zaberajú väčšiu plochu na doske, ako je ich montážna plocha (footprint), vyžadujú obmedzenie, ktoré vylučuje umiestnenie iných komponentov hneď vedľa footprintu. Napríklad nechceme, aby sa rezistor 0603 objavil pod uhlovým konektorom, ktorého kontakty "plávajú" nad doskou. Podobne je chránená aj oblasť kľúča uhlového spínača a dlhej páčky, ktorá ovláda jeho činnosť. Tam, kde sa páčka pohybuje, nie je možná inštalácia iných komponentov.
• Niektoré chladiče vyčnievajú ďaleko za komponent, z ktorého odvádzajú teplo, preto je možné použiť obmedzenie, ktoré zabráni umiestneniu komponentov v akejkoľvek alebo určitej výške. To má vplyv nielen na inštaláciu, ale aj na spoľahlivosť: komponent umiestnený príliš blízko chladiča sa môže rýchlo znehodnotiť v dôsledku prehriatia.
• Mnohé komponenty, najmä tie, ktoré sú pod vysokým napätím alebo môžu spôsobovať elektromagnetické rušenie, si vyžadujú špecifickú izoláciu od blízkych ciest, aby sa minimalizovali presluchy. Obmedzenia v oblasti Keepouts umožňujú zaviesť miestne pravidlá bez toho, aby boli ovplyvnené globálne zásady návrhu.
• Niekedy je potrebné vylúčiť možnosť ciest medzi podložkami. S tým môže pomôcť keepout, najmä ak sa dá definovať na úrovni päty súčiastky.
• Keď potrebujete zaručiť priestor pre mechanické spojovacie prvky, ako sú skrutky, konzoly v skrini, keepouts umožňujú zaručiť, že na týchto miestach nebudú umiestnené cesty ani komponenty.

Tieto obmedzenia môžete použiť aj na dosiahnutie prázdnej vzdialenosti medzi obrysmi dosky a obrazcom spojov, ako to vyžadujú mnohí výrobcovia.

Foto 2. Pri šikmom konektore, ako je napríklad 4-pinový konektor na fotografii, môže byť potrebné vytvoriť zakázanú oblasť v ochrannej vrstve, aby sa do jej oblasti a pod kontakty nedostali iné komponenty. Okolo takýchto komponentov je tiež užitočné vytvoriť obvod (dvorec)

Efektívne využívanie keepoutov

Pri navrhovaní je potrebné pamätať na množstvo detailov a drobností. Keď práca trvá dlho alebo sa k projektu vrátite po niekoľkých mesiacoch, definované oblasti keepout vám umožnia vytvoriť obmedzenia, na ktoré by ste za normálnych okolností dávno zabudli. Je to tiež veľmi užitočný spôsob, ako oznámiť pravidlá návrhu ostatným členom tímu, ktorí na projekte spolupracujú. Alternatívou je vyznačenie diagramu poznámkami. Je to užitočné, ale ľahko sa môže stať, že ich prehliadnete, zabudnete na ne alebo takéto poznámky môžu byť nesprávne pochopené. Medzitým sa obmedzenia uložené vrstvou keepout vynucujú softvérom, ktorý je zvyčajne oveľa spoľahlivejší a nezabúda na detaily ani po niekoľkých mesiacoch.

Niekedy sa objavujú návrhy na označenie takéhoto veľkého prvku a zakázanej oblasti vo vrstve popisu ako legenda. Nejde však o formálne obmedzenie, len o usmernenie pre inštaláciu, napríklad "v tejto oblasti neinštalujte káblové zväzky". Účel udržiavania a opisnej vrstvy nie je rovnaký a nemal by sa spájať, pretože by to viedlo len k strate účinnosti a jednoznačnosti.

Funkcionalita vrstvy keepout v programoch EDA sa neustále zlepšuje a jej používanie pomáha znižovať chyby v návrhoch. Zmeny smerujú k možnosti definovať obmedzenia na úrovni súčiastok, celej vrstvy a väčšej presnosti. Zmeny zahŕňajú aj samostatné obmedzenia pre SMD a THT komponenty a pre os Z. Pokrok nastal aj v prípade formátu Gerber X3, ktorý obsahuje rozmery komponentov a uľahčuje 3D modelovanie celého balíka PCBA.

Možnosti vizualizácie

Softvér vizualizéra je výkonný nástroj, ktorý vám pred objednaním dosky plošných spojov umožňuje uistiť sa, že všetko je v návrhu tak, ako má byť. Údaje o udržiavacích vrstvách sa však zvyčajne neodovzdávajú výrobcovi DPS, pretože sú len nástrojom používaným počas návrhu. Napriek tomu sú vo výrobe užitočné na zabezpečenie toho, aby výrobca neumiestnil do ich blízkosti záložky, ktoré umožňujú vylomenie dosky z panelu.

Foto 3. Keepout v KiCADe neumožňuje zaplavenie vybranej oblasti meďou a núti ju obísť. Vo verzii 5 programu KiCAD je možné takéto obmedzenie definovať len pre cesty, priechody a výplne, v novších verziách (6. a 7.) sa to týka aj podložiek a odtlačkov.