确定电路板形状

概述

板形也称为电路板轮廓，是定义电路板整体范围的闭合多边形。板形可以由单个电路板区域（用于传统刚性 PCB）或多个电路板区域（用于刚柔结合 PCB）组成。软件使用板形来：

• 直观地指示设计中可用于布局和布线的空间范围。
• 确定电源平面的边缘退缩，并为将电源平面分割为不同电压区域提供边缘参考。了解有关定义和管理铜区域的更多信息。
• 向其他工具输出设计数据时计算电路板边缘。

可用性

板形仅在 PCB 编辑器中可用。创建新的 PCB 文件时，文件打开后会显示一个由单个电路板区域构成的矩形板形。

可通过以下方式创建整体板形：

• 在板规划模式下交互式定义板形。
• 根据构成闭合边界的所选走线/圆弧对象创建板形。如果使用高级刚柔结合模式，则可以根据设计空间中选定的对象创建多个电路板区域。
• 对于刚柔结合设计（标准模式或高级模式），可以将板形分割为设计所需的各个电路板区域。
• 放置一个或多个电路板区域，以构建整体板形（高级刚柔结合模式）。

交互式定义和编辑板形

板形由一个或多个电路板区域构成。对于进行单区域电路板设计的设计人员，可以使用以下命令定义板形：

• 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 - 使用此命令以交互方式重新绘制当前的 板外形。请注意，如果已在 Layer Stack Manager 中启用高级刚柔结合模式，则此命令不可用。如果电路板处于高级刚柔结合模式，只需单击选中外形，然后使用标准的多边形对象编辑方法对其进行修改。

    使用重新定义板外形命令

    启动此命令后，光标将变为十字光标，并进入标准的多边形对象放置模式。按照以下操作顺序定义板外形：

    1. 将光标移至所需位置并单击，以确定板外形的起始顶点。
    2. 移动光标，准备放置第二个顶点。默认情况下，每次单击都会放置两条边，两条边之间的拐角形状由用户定义。有关更改拐角模式的详细信息，请参阅编辑多边形 PCB 设计对象页面。
    3. 继续移动鼠标并单击，以放置更多顶点。
    4. 放置最后一个顶点后，右键单击或按 Esc，即可闭合外形并完成板外形的定义。无需手动闭合板外形，软件会自动连接起点与最后放置的点，完成外形。

  • Design » Edit Board Shape - 使用此命令，通过标准的多边形对象编辑方法移动板外形的边并调整其形状。

    • 请注意，如果已在 Layer Stack Manager 中启用高级刚柔结合模式，则此命令不可用。如果电路板处于高级刚柔结合模式，只需单击选中外形，然后使用标准的多边形对象编辑方法对其进行修改。

    • 选择此命令之前，请确保已在选择过滤器中启用 Other 选项，以便使用此命令（）。

    使用编辑板外形命令

    启动此命令后，现有板外形将变为绿色。外轮廓由一系列边定义，每条边的端点顶点显示为实心白色方块，中心顶点显示为空心白色方块。每个端点顶点表示两条边的交汇位置。

    进入编辑模式后，示例板外形的编辑控制点。

    • 单击并拖动 A，根据当前模式执行以下操作之一（使用 Shift+Spacebar 切换模式）：
      • Moving Vertex mode - 自由移动端点顶点，使其仍保持为端点顶点。
      • Miter to Segment mode - 创建一条新的直线边，移动的端点顶点将成为该边的中心顶点。
      • Miter to Arc mode - 创建一条新的曲线边，移动的端点顶点将成为该边的中心顶点。
    • 单击并拖动 B，根据当前模式执行以下操作之一（使用 Shift+Spacebar 切换模式）：
      • Move mode - 自由移动整条边，包括其端点顶点。移动后的中心顶点仍为该边的中心顶点。
      • Break mode - 移动中心顶点，使其成为新的端点顶点，并将原来的边一分为二。原有端点顶点保持在原位置不动。
      • Incurvate mode - 为边添加曲率，端点顶点保持在原位置不动。移动后的中心顶点仍为该边的中心顶点。
    • 在边上远离编辑控制点的任意位置单击并拖动，即可滑移该边；移动的边会缩短或延长，以保持相邻边的位置不变。
    • Ctrl+单击边上远离编辑控制点的任意位置，即可插入新的端点顶点。
    • 单击并按住端点顶点（A），然后按 Delete 即可移除该顶点。也可以按住 Ctrl，并将鼠标悬停在要移除的端点顶点（A）上。此时会出现白色十字。单击并短暂按住即可移除该顶点。

    单击设计空间中的任意位置（板外形上或板外形之外），即可退出编辑模式。

    • 移动顶点时，会出现绿色对齐辅助线。这些辅助线会出现在有助于对齐的位置，例如，当顶点位置使新边与现有边对齐，或圆弧的弦与相邻边对齐时。辅助线出现时会有轻微的吸附效果，便于保持该顶点的位置。如有需要，可在移动顶点时按住 Shift 来禁用辅助线。
    • 默认捕捉栅格将扩展或收缩，以填满板外形边界矩形所定义的区域。
• Board Planning Mode (Advanced Rigid-Flex mode - the Active Bar at the top of the graphical editing space has six buttons):
  • Place » Board Region - 使用此命令以交互方式定义板区域（对于单区域电路板，板区域即定义了板外形）。有关详细信息，请参阅放置板区域。
• 2D Layout Mode:

  • Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects - 选择一组构成闭合形状的直线和/或圆弧图元，然后使用此命令重新定义板外形，使其与该形状一致。

  • Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape - 根据从板外形生成直线/圆弧图元对话框中的设置，沿板外形边界创建一组图元。

• 3D Layout Mode:
  • Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body - 使用此命令，通过选择 3D 模型的所需表面来定义板外形。

此外，在板规划模式下，还可以使用以下命令：

• Design » Modify Board Shape - 使用此命令，通过放置额外的顶点来修改现有板外形，从而进一步调整边界形状。

  使用修改板外形命令

  启动此命令后，光标将变为十字光标，并进入板外形修改模式。现有边界上将出现一个新的端点顶点。移动光标时，该顶点也会沿边界移动。要修改边界：

  1. 将新顶点定位到现有边界周围所需的位置，然后单击放置。
  2. 移动光标并单击以放置更多顶点，从而进一步调整边界形状。您可以将原始边界向现有形状之外扩展，也可以向原始边界内部收缩，从而实质上“移除”现有区域。
  3. 当形状满足要求后，务必将光标移回原始边界上的某一点，并在该点单击以完成修改并使更改生效。
  4. 要退出而不进行修改，只需右键单击，或按 Esc。

  与放置多边形对象一样，可根据需要使用 Shift+Spacebar 键盘快捷键更改放置模式，并使用 Spacebar 键盘快捷键切换末端拐角模式，以实现所需的边界形状。

• Design » Move Board Shape - 使用此命令将板外形移动到当前文档中的另一个位置。 此命令仅移动板外形，实际设计及其组成对象保持不动。

  启动命令后，板外形的轮廓副本将以其左下角为锚点附着在光标上。将板外形移动到工作区内所需的新位置，然后单击 或按 Enter 完成放置。移动过程中，按 Spacebar 可逆时针旋转板外形，按 Shift+Spacebar 可顺时针旋转（Rotation Step 的大小在 首选项对话框的 PCB 编辑器 – 常规页面中定义）；也可按 X 或 Y 键，分别沿 X 轴或 Y 轴镜像板外形。要取消而不移动，请右键单击或按 Esc。

• Design » Move Board - 使用此命令将整个电路板（包括板外形及其内部的所有设计对象）移动到当前文档中的另一个位置。

  启动命令后，板外形的轮廓副本将以其左下角为锚点附着在光标上。将板外形移动到设计空间内所需的新位置，然后单击 或按 Enter 完成放置。所有组成设计对象也将一同移动， 以保持其在板外形内的相对位置。要取消而不移动，请右键单击或按 Esc。

根据选定对象定义板外形

也可以根据选定对象定义板外形（在 2D 布局模式下）。通常，这些对象是一组放置在禁止布线层 或机械层上的线段和/或圆弧。

请按以下步骤操作：

1. 将视图模式设置为 2D Layout Mode（View 菜单）。
2. 打开视图配置面板，双击以编辑包含板外形的机械层。此时将打开 Edit Layer 对话框，您可以在其中将 Layer Type 设置为 Board Shape，如下方视频所示。
3. 将包含板外形的机械层设为活动层，并选择这些对象。Edit » Select » All on Layer 命令非常适合此操作； 所选对象只能包含构成电路板轮廓的走线和圆弧。
4. 选中所有对象后，运行 Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects 命令。板外形将更新为沿选定线段所定义的路径延伸。如果软件无法沿选定对象的中心线生成板外形，将显示警告对话框。视图模式将切换为 Board Planning Mode。

标准刚柔结合模式下的板外形演示

此视频演示了如何根据选定对象创建板外形，然后放置分割线以创建所需的三个区域。

高级刚柔结合模式下的板外形演示

此视频首先演示了如何根据选定对象创建板外形，然后切分该形状以创建所需的三个区域。随后演示了另一种方法，其中
三个板区域由选定对象定义。请注意，这些演示使用的是本页开头所述的刚柔结合 2.0 功能。

导入轮廓以用作板外形

可以使用以 DXF/DWG 数据形式导入的闭合轮廓来定义板外形。

通过将 DXF/DWG 数据导入机械层，再根据选定对象定义板外形，可以将机械 CAD 软件中定义的形状转移到 PCB 编辑器中。

要为新电路板的导入做好准备：

1. 选择 File » New » PCB。将打开一个新的空白 PCB；黑色区域表示当前板外形。
2. 导入新形状前，请根据设计要求和待导入形状的需要设置以下选项：

• 单位 - 在 Board 模式下，在 Properties 面板的 Other 部分中按需设置单位（显示图片）。
• 网格 - 双击全局电路板捕捉网格，并在 Board 模式下，在 Properties 面板的 Grid Manager 部分中按需设置（显示图片）。
• 原点 - 对于新 PCB，用户可定义原点的默认位置位于绝对原点，即设计空间的左下角。从主菜单中选择 Edit » Origin » Set，然后单击以定义用户可定义原点的位置，例如当前板外形的左下角。将其设置为与待导入轮廓的原点位置相匹配，有助于完成导入。

下一步是将板形作为 .DXF 或 .DWG 文件导入。请注意，要导入的形状必须是闭合形状 ，且不会自动创建内部挖空（但可以稍后根据导入的对象进行定义）。

3. 选择 File » Import » DXF/DWG 以打开 Import File 对话框，然后确保对话框右下角的 File Type 为 AutoCAD Files (*.DXF, *.DWG)，再浏览并找到所需的文件。 
4. 单击 Open 按钮后，将打开 Import from AutoCAD 对话框（显示图像）。
5. 根据需要设置 Scale、Default Line Width 和 Layer Mappings ，然后单击 OK。
6. 每个 DXF/DWG 对象都将映射为一个对象，并显示在设计空间中。 
7. 将包含板形对象的机械层设为活动层，然后选择该层上的所有对象（Edit » Select » All on Layer）。
8. 要更新板形，使其与所选轮廓一致，请运行 Design » Board Shape » Define from Selected Objects 命令。
9. 如果板上包含挖空，可通过选择挖空轮廓并运行 Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitives 命令来创建。

根据 3D 实体定义板形

此功能根据导入的 3D 模型的一个表面（面）重新定义板形。支持的模型格式包括：STEP（*.Stp 或 *.STEP）、Parasolid（*.x_t 或 *x_b）以及 SOLIDWORKS 零件文件（*.SldPrt）。该功能可用于快速创建复杂板形，并有助于电子设计与机械设计的协同。这一过程分为两个阶段：首先导入 STEP 模型，然后从 STEP 模型中选择所需的形状。 

操作步骤如下：

1. 切换到 View » 3D Layout Mode （快捷键：3）。
2. 要导入 3D 模型，请放置一个 3D 实体（Place » 3D Body）。
3. 在 Choose Model 对话框中，找到并选择模型文件。3D 模型将导入 PCB 编辑器，并存储在一个 3D 实体对象中。请注意，重新定义板形后，如有需要，可以从 PCB 中删除此模型。
4. 选择 Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body。
5. 状态栏将提示您 Pick a 3D body。单击导入的 3D 实体以选中它。 模型将变为透明。
6. 光标将变为十字光标，状态栏将提示您 Choose Face。当光标悬停在各个面上时，相应的面会显示轮廓。当光标下方存在平面时，该面会变为不透明，并显示细蓝色边框。单击以选择正确的面。
7. 随后将出现 Board Outline Creation Successful 对话框，其中的选项用于指定 PCB 的哪个表面应与所选表面对齐（通常为顶层），以及是否应隐藏 3D 模型并将其排除在设计规则检查之外。如有需要，稍后可在 PCB 面板的 3D 模型模式 中更改隐藏和禁用设置。

请注意，如果将 STEP 模型嵌入 PCB 文件或链接到 PCB 文件，每当 STEP 文件发生更改时，您都会收到通知。系统还会提示您更新板形；如果板形仍在设计中且预计会继续更新，这一功能将很有帮助。

根据板形创建图元

除了根据选定的图元定义板形之外，还可以使用 Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape 命令根据板形创建图元。此命令将打开 Line/Arc Primitives from Board 对话框。

Line/Arc Primitives From Board Shape 对话框

当板形已存在，但其边界上当前没有对象时，可使用此命令。以下情况可能需要使用此命令：

• 希望先修改走线和圆弧图元，再据此修改板形（或板上挖空）时。

• 需要在 Keep-Out 层上为电路板创建禁止布线边界 ，或为板上挖空创建禁止布线边界时。下文的 使用板上挖空时的重要设计注意事项 一节将对此进行更详细的讨论。

  如果目标层指定为 Keep-Out 层， 将直接在该层上放置具有特定对象类型限制的禁止布线对象（禁止布线走线和禁止布线圆弧）。

在板形中开孔

电路板挖空可放置在板外形内的任意位置。要放置挖空，请切换到 2D 布局模式查看电路板， 然后使用主菜单中的 Design » Board Shape » Define Board Cutout 命令（也可以在板规划模式下使用 Place » Define Board Cutout 命令）。请注意，挖空实际上是一个配置为负对象的 区域对象。

已在板外形上放置一个电路板挖空。

使用电路板挖空时的重要设计注意事项

使多边形覆铜与电路板挖空边缘保持距离

覆盖实心区域电路板挖空的多边形覆铜，会按照适用的 间距设计规则，尽可能靠近挖空边缘进行覆铜。如有需要，可以创建专用的间距设计规则，例如将其适用范围设为 IsBoardCutoutRegion 与 InPolygon 之间。

沿电路板和挖空边缘定义铣刀路径

将成品电路板从制造拼板中分离的一种常见方法是铣削加工。电路板挖空也可以通过铣削加工形成。铣刀路径通过在机械层上放置直线和/或圆弧对象来定义，可手动完成， 也可由软件自动完成。

要为电路板及其所有挖空定义铣刀路径：

1. 在 2D 布局模式下，执行 Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape 命令。此时将打开 从板外形创建直线/圆弧图元对话框。

2. 为用于定义铣刀路径的对象设置合适的 Width。如果不确定，请咨询电路板制造商。

3. 选择一个可用的机械层。该层应专门用于定义铣刀路径。

4. 如果电路板中有挖空，请启用 Include Cutouts 选项。

5. 启用 Route Tool Outline 选项。启用此选项后，放置的直线/圆弧对象的边缘将与板外形边缘和挖空边缘相接。

6. 单击 OK，在所选机械层上创建铣刀路径对象。 

7. 必须将所使用的机械层设置为铣刀路径层。为此，请打开 视图配置面板的 Layers & Colors 选项卡。在层表格中右键单击，然后选择 Add Mechanical Layer 命令。在打开的 Edit Layer 对话框中，将 Layer Type 设置为 Route Tool Path。 此层类型用于标识包含机械铣削信息的层。

   请注意，当 Layer Type 设置为 Route Tool Path 时，不允许使用自定义名称。 这是因为旧版软件通过铣刀路径层的名称来识别包含铣削信息的层。固定该层的名称可确保设计在旧版软件中仍能正常使用。

下图展示了在机械层上定义的铣刀路径。

第一张图显示电路板挖空，第二张图显示为其定义的铣刀路径。

禁布区与板外形

除了板外形，还应沿电路板边缘定义元件放置和布线边界。可在 2D 布局模式下使用 Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape 命令，并在 Line/Arc Primitives from Board 对话框中将 Layer 设置为 Keep-Out Layer，直接根据板外形自动创建此边界。

也可以通过在禁布层上放置对象来手动创建边界。放置在此层上的对象为元件和布线定义了 no-crossing-allowed 边界。通常，元件和走线等对象需要与电路板边缘保持一定距离；该距离可通过设置适用的布线和元件放置设计规则来控制。您还可以为螺钉头等机械对象 或其他安装要求定义额外的布线和元件禁布区。

通过在禁布层（紫色）上放置标准直线对象定义的禁布边界。

• 可通过在禁布层上放置任意标准设计对象（例如直线、圆弧、填充和区域） 来定义禁布边界。放置在禁布层上的对象会在所有信号层上创建禁布区。
• 您也可以在任意铜层上定义仅适用于该层的禁布区。操作步骤如下：

1. 单击所需层的层选项卡。
2. 通过放置层专用禁布对象（Place » Keepout 子菜单），定义禁布区的边界或范围。层专用禁布对象是启用了 Keepout 属性的标准对象。这些对象以所在层的颜色显示， 边缘则使用禁布区颜色。请注意，层专用禁布对象不会包含在 Gerber 或 ODB++ 输出文件中。