自定义叠放垫

概览

本文将逐步介绍如何在 Altium Designer 中自定义焊盘堆叠,重点讲解如何创建和编辑自定义焊盘形状、定义阻焊和锡膏掩膜形状,以及配置自定义焊盘的热焊盘连接方式。文章将介绍内置的焊盘形状选项、标准焊盘无法满足需求的情况,以及构建自定义几何形状的多种方法,包括转换填充区域、转换轮廓,以及直接在焊盘属性中编辑形状。如果您正在寻找一份实用指南,希望灵活控制铜层和掩膜层上的焊盘几何形状,却不知道从何入手,请继续阅读,了解可用的工具和工作流程。

- 了解创建和编辑自定义焊盘形状的主要方法,包括使用填充区域、轮廓以及直接通过属性进行编辑。
- 理解自定义焊盘在铜层、阻焊层和锡膏掩膜层上的表现,包括何时使用自动计算的掩膜形状,何时使用手动定义的掩膜形状。
- 了解 Altium Designer 如何为这些自定义焊盘定义提供热焊盘连接、规则查询和制造输出支持。
使用 AI 深入了解:

Altium Designer 允许您自定义焊盘形状,定义阻焊层和锡膏层上所需的焊盘形状,还可以自定义焊盘的热焊盘连接。

如果您喜欢通过观看视频来学习,请查看 Altium Academy 中的 Altium Designer 自定义焊盘堆栈视频播放列表。

使用自定义焊盘形状

标准的 焊盘对象可以:

  • 设置为多种不同形状,包括圆形、矩形、圆角矩形和八边形。

  • 在 X 和 Y 方向设置不同的尺寸,从而扩展可创建的形状范围。

  • 自定义电路板各层上的形状。

  • 具有圆孔或槽孔,且孔可以偏离焊盘中心。

然而,元件封装所需的焊盘形状多种多样,标准焊盘并不总能满足需求。要创建上述形状以外的形状,必须创建自定义焊盘形状。

带有自定义形状焊盘的封装示例。

创建自定义形状焊盘的方法

您可以通过转换已放置的区域对象或闭合轮廓来创建自定义焊盘形状,也可以在 Properties 面板的 Pad 模式下,从 Shape 下拉列表中选择新增的 Custom Shape 选项来直接创建。

转换区域

要通过转换区域来创建自定义形状焊盘:

  1. 在设计空间中放置一个或多个相互重叠的区域,以定义自定义焊盘形状。这些区域可以定义在任意层上。
  2. 放置一个焊盘,使其中心位于定义自定义形状的区域范围内。焊盘的中心将定义待创建的自定义焊盘形状的原点。焊盘所在的层将决定自定义形状焊盘所在的层。
  3. 选择焊盘和区域。
  4. 右键单击选中的对象,然后从右键菜单中选择 Pad Actions » Add Selected Region to Custom Pad 命令,或从主菜单中选择 Tools » Convert » Add Selected Region to Custom Pad 命令。

自定义形状焊盘将在原始焊盘所在的层上创建。

Javascript

可以通过转换选中的区域来创建自定义焊盘形状。此处显示了用于定义焊盘形状的区域,以及用于定义自定义形状焊盘中心的标准形状焊盘。  

选择区域和焊盘,然后右键单击选中的对象,并从右键菜单中选择 Pad Actions » Add Selected Region to Custom Pad 命令。

将根据选中的对象创建自定义形状焊盘。

转换轮廓

在某些情况下(例如,需要根据元件数据手册或使用导入的数据定义焊盘形状时),通过创建闭合轮廓来定义自定义形状可能更方便。要通过转换轮廓来创建自定义形状焊盘:

  1. 使用直线和圆弧定义形状的闭合轮廓。轮廓可以定义在任意层上。
  2. 放置一个焊盘,使其中心位于定义自定义形状的轮廓范围内。焊盘的中心将定义待创建的自定义焊盘形状的原点。焊盘所在的层将决定自定义形状焊盘所在的层。
  3. 选择焊盘和轮廓。
  4. 右键单击选中的对象,然后从右键菜单中选择 Pad Actions » Create Custom Pad from Selected Outline 命令,或从主菜单中选择 Tools » Convert » Create Custom Pad from Selected Outline 命令。

自定义形状焊盘将在原始焊盘所在的层上创建。请注意,轮廓对象将会保留,您可以重复使用或删除这些对象。

Javascript

可以通过转换选中的轮廓来创建自定义焊盘形状。此处显示了用于定义焊盘形状的轮廓,以及用于定义自定义形状焊盘中心的标准形状焊盘。

选择轮廓和焊盘,然后右键单击选中的对象,并从右键菜单中选择 Pad Actions » Create Custom Pad from Selected Outline 命令。

将根据选中的对象创建自定义形状焊盘。

如果焊盘形状需要通过不在栅格上的特定位置来定义,则定义线性辅助线、点辅助线和/或极坐标栅格可能更高效。

直接通过焊盘属性创建

标准形状(圆形、矩形、八边形等)的焊盘可以直接通过其属性转换为自定义形状焊盘。操作步骤如下:

  1. 在设计空间中放置一个标准形状焊盘。
  2. 在所选焊盘的属性中,针对 Pad Stack 区域中的所需铜层,从 Shape 下拉列表中选择 Custom Shape。
  3. 单击 Properties 面板中的 Edit Shape 按钮,然后使用标准的顶点定义和管理方法,将顶点拖动到所需位置。有关详细信息,请参阅 编辑多边形 PCB 设计对象 页面。单击焊盘区域外部以完成编辑。

将焊盘形状设置为自定义,并根据需要编辑形状。
将焊盘形状设置为自定义,并根据需要编辑形状。

编辑形状时,您也可以移动整个焊盘形状。请注意,焊盘原点(选中焊盘时以十字光标标示)不会移动;如果尝试移动焊盘形状,导致原点位于形状区域之外,系统将显示相应的提示信息。

另请注意,如果为对象捕捉启用了 Pad Center 选项,那么在交互式布线等编辑操作期间,作为捕捉目标的焊盘中心实际上是焊盘原点。

自定义形状焊盘可以具有通过计算生成的阻焊和/或锡膏开窗,其扩展量可由用户指定,也可由规则系统控制。当开窗要求无法仅通过对铜形状进行扩展或收缩来满足时,就无法使用计算生成的开窗。在这种情况下,您可以手动从一组标准预定义开窗形状中进行选择,也可以创建自定义形状。了解有关定义阻焊和锡膏开窗形状的更多信息。

或者,您可以在所需的阻焊层或锡膏层上放置合适的图元(区域、走线等)。

编辑自定义形状焊盘

要编辑自定义焊盘的形状,可以使用与从头创建自定义焊盘形状时类似的方法。

选择设计空间中已放置的区域对象或轮廓以及现有的自定义形状焊盘,然后选择 Add Selected Region to Custom Pad 或 Create Custom Pad from Selected Outline 命令。系统将提示您选择所需操作:替换 现有的自定义焊盘形状,或将 新形状与现有形状合并。

或者,使用 Edit Shape 按钮以交互方式编辑焊盘形状,操作方式类似于为刚从标准形状焊盘转换而来的焊盘定义自定义形状(参见上文)。

也可以使用自定义形状焊盘右键 Pad Actions 菜单中的 Modify Custom Pad shape 命令。 启动该命令后,光标将变为十字光标。每次单击都会向现有焊盘形状添加一个新顶点。您可以将原始边界扩展到现有形状之外,也可以返回原始边界内部,从而实质上“移除” 现有区域。使用 Shift+Spacebar 更改放置模式,使用 Spacebar 切换末端拐角模式。

您还可以将自定义形状焊盘分解为一个区域和一个标准形状焊盘:选择该焊盘,然后从焊盘的右键菜单中选择 Pad Actions » Explode Custom Pad to Free Primitives 命令,或从主菜单中选择 Tools » Convert » Explode Custom Pad to Free Primitives 命令。

热焊盘连接支持

对于自定义形状焊盘,您可以使用适用的 Polygon Connect Style(多边形连接样式)设计规则 ,或通过在单个对象级别应用自定义热焊盘连接,配置其与周围多边形覆铜的 热焊盘连接。可选方式包括穿过焊盘原点的 2 条或 4 条连接导体,或从自定义焊盘形状区域各边中心自动放置的连接导体。您也可以沿焊盘形状的边缘定义连接点,以手动定义热焊盘连接——了解更多。

查询关键字

为简化选择自定义形状焊盘、界定设计规则适用范围等操作,可使用以下查询关键字:

Custom Shape Pad Type Query Returns
IsCustomShapePad 所有具有自定义形状的焊盘对象。
IsCustomPadShapeOnLayer 指定层上所有具有自定义形状的焊盘对象,
例如:  IsCustomPadShapeOnLayer('Top Layer')

您还可以将 PadShape_AllLayers、 PadShape_TopLayer、 PadShape_BottomLayer 和 PadShape_MidLayer<n> 关键字与 'Custom Shape' 字符串配合使用,以获取特定层上具有 自定义形状的焊盘。例如, PadShape_TopLayer = 'Custom Shape' 查询会返回顶层上具有自定义形状的焊盘对象。

输出中的自定义形状焊盘

自定义形状焊盘将以 Custom DCode Shape 焊盘的形式导出到 Gerber 和 ODB++ 输出中。在这些格式中,自定义焊盘形状以带圆弧的真实轮廓输出。

以 ASCII 格式保存或加载 PCB 时,支持自定义焊盘形状。

定义阻焊和锡膏掩膜形状

除了根据扩展值(来自适用的扩展规则 或手动输入,如此处所述)定义焊盘在锡膏/阻焊层上的形状外,您还可以手动从一组标准预定义焊盘形状中进行选择,或创建自己的自定义形状。

要选择标准预定义形状,请在 Properties 面板的 Pad 模式下,从 Paste 或 Solder 区域的 Shape 下拉列表中选择 Round、Rectangular、Octagonal、Rounded Rectangle 或 Chamfered Rectangle 选项,并使用可用选项配置相应层上的形状。

要定义 锡膏层或阻焊层上的自定义形状,可从 Shape 下拉列表中选择 Custom Shape ,然后单击 Properties 面板中的 Edit 按钮,再通过编辑现有图元或放置新图元(走线、圆弧、填充等)来定义该层上的区域形状。 定义形状时也支持复制和粘贴 图元。

Javascript

通过 Properties 面板在顶层阻焊层上定义自定义形状的示例。选中焊盘后,从所需层的 Shape 下拉列表中选择 Custom Shape 选项。

展开层区域后,单击 Edit 按钮,进入该层上形状的编辑模式。

按要求定义好形状后,单击 Properties 面板顶部的 Complete 按钮(或在设计空间中使用 Shift+C 快捷键)。

在顶层阻焊层上定义自定义形状后的结果。

或者,在锡膏/阻焊层上组合使用走线、圆弧、填充和实心区域图元创建所需的自定义形状,然后使用新增的 Add Selected Custom Masks to Pad 命令(位于右键 Pad Actions 子菜单中),将选中的图元添加到焊盘(相应的锡膏/阻焊层上)。

Javascript

使用已放置的图元在顶层锡膏层上定义自定义形状的示例。此处显示的是已禁用顶层锡膏掩膜形状的焊盘。

在阻焊层和/或锡膏层上放置图元,根据需要定义这些层上的焊盘形状。此处显示的是放置在顶层锡膏层上的四个填充。

选中已放置的图元后,右键单击选中对象,然后从右键菜单中选择 Pad Actions » Add Selected Custom Masks to Pad 命令。

单击要添加这些图元的焊盘。

这些图元将添加到所选焊盘当前的阻焊/锡膏掩膜形状中。受影响的层将显示 Custom Shape 条目。

要将焊盘的自定义锡膏/阻焊掩膜形状分解为独立图元,可选择该焊盘,然后从焊盘的右键菜单中选择 Pad Actions » Explode Custom Masks to Free Primitives 命令。

Draftsman 文档以及 Gerber、Gerber X2、ODB++ 和 IPC-2581 输出均支持自定义锡膏/阻焊掩膜形状。

定义自定义热焊盘连接

对于单个焊盘,可以为所需的铜层启用相关的 Thermal Relief 选项(或该层所在行中的 Relief 选项),从而自定义热焊盘连接配置。在这种情况下,该焊盘将覆盖适用的 Polygon Connect Style(多边形连接样式)规则 ,其热焊盘连接将被视为 custom。

选中焊盘后,使用 Properties 面板在焊盘级别自定义热焊盘连接配置。
选中焊盘后,使用 Properties 面板在焊盘级别自定义热焊盘连接配置。

启用 Thermal Relief 选项后,单击概述当前配置的链接以打开 Edit Polygon Connect Style 对话框,您可以在其中根据需要更改热焊盘连接选项。 此对话框提供的选项与 Polygon Connect Style(多边形连接样式)设计规则中的选项相同。对于热焊盘连接,您可以选择使用 2 条或 4 条热焊盘连接导体, 也可以选择 Auto 模式,在该模式下,系统会在满足所设导体最小间距的前提下,在焊盘的每一侧放置一条导体。

使用 Edit Polygon Connect Style 对话框为单个焊盘配置自定义 热焊盘连接。
使用 Edit Polygon Connect Style 对话框为单个焊盘配置自定义 热焊盘连接。

如果 Preferences 对话框的 PCB 编辑器 - 常规页面 上的 Repour Polygons After Modification 选项 已禁用,则在更改焊盘的热焊盘连接选项后,需要重新铺设焊盘周围的多边形覆铜才能应用更改。

手动定义热焊盘连接

除了使用标准的 2 辐条或 4 辐条热焊盘连接,或在焊盘形状的每一侧自动放置热焊盘连接辐条外,您还可以为特定焊盘定义热焊盘辐条的连接点。启用自定义热焊盘连接配置后, 可以使用设计空间中已放置焊盘的 Pad Actions 右键菜单中的命令,或单击 Properties 面板中的 Edit Points 按钮。

  • 要添加新的热焊盘连接点,请选择 Add Thermal Connection Points 命令。将光标悬停在焊盘形状边缘的所需位置,然后单击以添加新连接点标记,该标记显示为白色十字光标。继续添加连接点,或右键单击以结束。

    或者, 使用 Ctrl+Click 快捷键, 以图形方式在焊盘形状边缘的任意位置添加辐条。为此,请单击 Properties 面板中的 Edit Points,按住 Ctrl 键,并将光标悬停在 焊盘形状边缘上要添加辐条的位置;当所需位置出现一个白色小圆圈时,单击即可添加新的连接点。

  • 要编辑现有热焊盘连接点的位置, 请选择 Edit Connection Points 命令,或单击 Properties 面板中的 Edit Points。单击并沿焊盘形状边缘拖动连接点标记的控制柄,将其移至所需位置。
  • 要移除 热焊盘连接点,请选择 Delete Thermal Connection Points 命令。将光标悬停在连接点标记的控制柄上,然后单击。 继续移除连接点,或右键单击以结束。或者,在拖动连接点时按下 Delete 键。

请注意,只要有一个热焊盘连接点被更改,该热焊盘连接就会被视为 manual, 并在 Properties 面板中相应标记。

应用于自定义形状焊盘的手动热焊盘连接点示例
应用于自定义形状焊盘的手动热焊盘连接点示例

与自动选择导体数量的情况一样,您可以通过设置所需的导体最小间距,限制在已定义位置放置的热焊盘连接导体数量。为此,请单击 Properties 面板中 Thermal Relief 字段内的链接,并在打开的 Edit Polygon Connect Style 对话框中启用 Min Distance 复选框。在提供的字段中输入 适当的值。

定义 Min Distance 以限制所放置的热焊盘连接导体数量。
定义 Min Distance 以限制所放置的热焊盘连接导体数量。

如果在不支持此功能的旧版 Altium Designer 中打开包含手动定义热焊盘连接的文档,系统将显示警告,提示不支持此功能。此外,一旦重新铺设相关的多边形覆铜,这些已定义的连接就会恢复为标准的 4 辐条连接。

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