电路板拼版

概览

本文介绍如何在 Altium Designer 中使用嵌入式板阵列创建 PCB 制造拼板,包括放置和排列重复的电路板、构建步进和旋转排列模式,以及保持拼板与原始 PCB 的关联,使设计更新能够自动同步。文章还详细介绍了关键的制造注意事项,例如分板方式、铣刀路径、分离连接桥、图形化编辑,以及子板与母拼板之间的层叠兼容性检查。如果您希望从实用角度了解 Altium Designer 中的拼板工作方式,以及在设置可制造的拼板时需要注意哪些事项,请继续阅读。本文将帮助您理清思路,更有把握地开展设计。

- 了解如何使用嵌入式板阵列创建制造拼板,包括重复布局和混合板排列。
- 掌握两种主要的分板方式——V 型槽拼板和分离连接桥拼板,以及如何在 PCB 编辑器中定义它们。
- 了解 Altium Designer 如何处理关联源 PCB 的更新、阵列的图形化编辑,以及层叠兼容性验证与报告。
使用 AI 深入了解:
 

印制电路板通常并非单块制造,而是在一块拼板上同时制造多块电路板。拼板可以由制造商定义,也可以由电路板设计人员在 PCB 编辑器中使用称为Embedded Board Array(也称为panelization)的功能来创建。

嵌入式板阵列是一种图元设计对象,可放置在 PCB 设计空间中,并链接到现有的电路板文件。嵌入式板阵列会按指定间距,将链接的电路板stamps out 1 到 n 次。通过放置多个嵌入式板阵列,您还可以将不同的电路板组成制造拼板,或以步进旋转的方式排列同一种电路板。

下图显示了一块电路板以步进旋转方式重复排列八次的效果(相邻电路板交替翻转)。这是通过放置两个嵌入式板阵列创建的:一个阵列中的电路板正面朝上,另一个阵列中的电路板则翻转放置。层堆栈、尺寸标注、V 槽和铣削信息均添加在此文件中,而非原始源 PCB 文件中。

由于嵌入式板阵列链接到源 PCB,因此在下次打开阵列电路板文件时,源 PCB 中的任何设计更改都会加载到嵌入式板阵列中。

拼板过程中的一个关键环节是确定如何分离各块电路板。常见方法有两种:V 槽拼板和连接桥拼板。V 槽拼板成本低,适用于矩形电路板;非矩形电路板则必须使用连接桥。

要创建连接桥拼板,需沿每块电路板的边缘定义铣刀路径槽,并保留小段板材作为连接桥,再在这些连接桥上打一排小孔,如旁图所示。

铣刀路径通过在机械层上放置走线对象来定义,然后在属性面板中将该层指定为Route Tool Path层(图中也有显示)。使用从板形创建图元命令,以定义铣刀路径的走线/圆弧勾勒出电路板外形,然后根据需要进行编辑,以创建连接桥区域。连接桥也称为鼠咬孔,通过放置一排小型非金属化焊盘来创建。

要进一步了解拼板,请阅读 Electronic Design 网站上发布的这份详尽实用的拼板指南。

放置

启动嵌入式板阵列命令(Place » Embedded Board Array/Panelize)后,光标将变为十字形,并进入嵌入式板阵列放置模式。十字光标的位置决定了电路板阵列的左下角位置。

  1. 将阵列的此角定位到所需位置,然后单击或按 Enter 放置。
  2. 继续放置其他嵌入式板阵列,或右键单击或按 Esc 退出放置模式。
如果已放置的阵列尚未引用 PCB 文档,则仅显示一个红色十字光标,表示该空白阵列。

验证层堆栈兼容性

创建拼板时,务必确保每块被引用子板的层堆栈与放置这些子板的母板层堆栈兼容。为正在放置的嵌入式板阵列选择引用的 PCB 设计时,Altium Designer 会将该电路板的层堆栈与放置阵列的当前 PCB 的层堆栈进行比较。比较结果将显示在Properties 面板的嵌入式板阵列模式中:

  • 如果层堆栈兼容,将显示以下文本:Child and Parent PCB Design Layer Stacks are Compatible。
  • 如果层堆栈不兼容,将显示以下文本:Child and Parent PCB Design Layer Stacks are NOT Compatible。

如果您在放置过程中为嵌入式板阵列选择引用的 PCB 设计(选择嵌入式板阵列放置命令后,按 Tab 并从Properties面板中选择 PCB),且层堆栈不兼容,则会打开Warning!对话框。您可以选择稍后手动解决差异(Synchronize Manually Later选项);如果您尝试生成制造输出,系统将发出提醒。或者,您可以让 Altium Designer 自动尝试解决层堆栈兼容性问题(Synchronize Automatically Now选项)。自动层堆栈同步过程将尝试:

  • 确保子板层堆栈所需的所有有序层均存在于母板(包含嵌入式板阵列的 PCB 文件)中。
  • 修改母板层堆栈以尝试实现同步;绝不会修改子板。
  • 仅对母板添加层或修改层类型;绝不会删除层。

当检测到拼板中存在不兼容的层堆栈时,Properties面板在Board模式下的Health Check选项卡中也会显示相应问题。进一步了解PCB 健康检查监视器。

您还可以从当前 PCB 拼板文档生成层堆栈兼容性报告。此报告提供拼板上定义的每块电路板的层堆栈信息,以及拼板本身定义的层堆栈信息。如果 PCB 文档上至少放置了一个嵌入式板阵列,便可从主菜单访问Reports » Stackup Compatibility Report命令。启动该命令后,系统将生成报告 Embedded Boards Stackup Compatibility - <PCBDocumentName>.html,并将其作为当前文档打开。如果存在不兼容情况,报告会汇总拼板文档中所放置的嵌入式电路板内发现的不兼容层数量。报告还提供兼容性表格,直观显示嵌入式电路板及拼板本身的层堆栈。所有不兼容层均以红色文本突出显示。

该表格还提供超链接,可打开每个 PCB(及拼板)的层堆栈管理器,以便您检查层堆栈并确定如何解决不兼容问题。单击其中一个链接后,系统会先将对应的 PCB 文档设为当前文档,然后打开Layer Stack Manager。

报告还会以 .txt 格式生成。两种格式的报告均保存在Options for Project对话框的选项选项卡上由Output Path条目指定的文件夹中。只有 HTML 格式的报告会添加到项目面板中的父项目下,可在Generated\Documents子文件夹中找到。

图形化编辑

使用此编辑方法,您可以直接在设计空间中选择已放置的嵌入式板阵列对象,并以图形化方式更改其位置或方向。

选中嵌入式板阵列对象时,该对象会以浅灰色背景突出显示。下图分别展示了未引用 PCB 设计的板阵列(第一张图)和引用单个 PCB 设计的 2 x 2 阵列(第二张图)。

未引用 PCB 设计的板阵列
未引用 PCB 设计的板阵列

引用单个 PCB 设计的 2 x 2 阵列
引用单个 PCB 设计的 2 x 2 阵列

在阵列边界内的任意位置单击,然后拖动以重新定位。阵列会自动以左下角作为“抓取点”,并使用板阵列的位置作为光标锚点。拖动时,可通过以下方式旋转或翻转嵌入式板阵列:

  • 按 Spacebar 可旋转嵌入式板阵列。旋转方向为逆时针。
  • 按 L 键可将嵌入式板阵列翻转到电路板的另一面。

注意事项

  • 用于表示制造拼板的嵌入式板阵列应放置在现有 PCB 工程或其他 PCB 工程中的单独 PCB 文档内。该文档应作为包含实际设计的其他 PCB 文档的制造“中心”。
  • 您可以放置其他对象来辅助拼板制造(例如,使用自由焊盘作为工装孔),但不建议在包含嵌入式板阵列的同一文档中放置任何表示实际物理设计的其他对象。
  • 由于嵌入式板阵列对象引用的是 PCB 设计文件,而不是包含该设计的粘贴副本,因此可以随时修改源 PCB 设计。保存所引用的文件后,刷新拼板文档视图即可使拼板保持最新状态。
  • 如果已放置的阵列尚未引用 PCB 文档,则会显示一个绿色矩形边界框,其中心显示文本 No source,并带有一个小十字标记,用于标识阵列的左下角。
  • 可以从由嵌入式板阵列组成的拼板生成 Gerber、NC Drill、ODB++ 和打印输出。
  • 使用 Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape 命令的 Route Tool Outline 选项时,还可以选择 Include Cutouts 选项,以模拟沿电路板挖空区域边缘行进的刀具路径。
  • 软件会自动尝试解决层叠兼容性问题。自动层叠同步过程将尝试:
    • 确保子板层叠中所有必需的有序层都存在于母板(包含嵌入式板阵列的 PCB 文件)中。
    • 修改母板层叠以尝试实现同步,绝不会修改子板。
    • 仅向母板添加层或修改层类型,绝不会删除层。
  • 请注意,嵌入式板阵列及其钻孔表和孔径编辑器目前不支持沉孔特征。
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