Defining the Board Shape

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Altium Essentials: PCB Configuration

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Altium的PCB设计软件中提供了两种刚柔设计模式。原始的或标准模式,称为刚柔(Rigid-Flex),支持简单的刚柔设计。如果您的设计具有更复杂的刚柔需求,例如重叠的柔性区域,那么您需要使用高级刚柔模式(也称为刚柔2.0)。可以在工具菜单中的层堆栈管理器中选择模式。

了解更多关于刚柔设计

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电路板形状定义了成品板的整体形状。点击幻灯片查看构成刚柔板形状的三个电路板区域,以及成品板的3D视图。

概述

电路板形状,也称为电路板轮廓,是一个封闭的多边形状,定义了电路板的整体范围。电路板形状可以由单个电路板区域(对于传统的刚性PCB)或多个电路板区域(对于刚柔PCB)组成。软件使用电路板形状来进行:

  • 提供一个视觉指南,展示设计的放置和布线可用空间的范围。
  • 电源平面边缘回拉,以及分割电源平面为不同电压区域的边缘参考。了解更多关于定义和管理铜区域
  • 在将设计数据输出到其他工具时,计算板边缘。
对于空白的PCB项目,或者向现有项目添加额外的PCB文档,默认的板形状是矩形(6英寸 x 4英寸,或6000mil x 4000mil,或152.4mm x 101.6mm)。对于在创建新的PCB项目时可以使用的特定项目模板,每个案例中的关联PCB文档都有一个特定的板形状,根据板的形状因素而定。

可用性

电路板形状仅在PCB编辑器中可用。创建新的PCB文件时,它会以从单个电路板区域创建的矩形电路板形状打开。

可以通过以下方式创建整体电路板形状:

  • 在电路板规划模式中交互式定义电路板形状。
  • 从选定的轨迹/弧线对象创建电路板形状,这些对象形成一个封闭的边界。如果您在高级刚柔混合模式下工作,则可以从设计空间中选定的对象创建多个电路板区域。
  • 对于刚柔混合设计(标准或高级模式),可以将电路板形状切割成设计中需要的各种电路板区域。
  • 放置一个或多个电路板区域以构建整体电路板形状(高级刚柔混合模式)。
在新的PCB文档中,默认的板形状是矩形(6英寸x 4英寸,或6000mil x 4000mil,或152.4mm x 101.6mm)。对于在创建新PCB项目时可以使用的特定项目模板,每个案例中的关联PCB文档都有一个根据板的形状因素而定的特定板形状。
可以使用主查看菜单中的相应命令更改PCB文档的当前视图模式。或者,使用1(板规划模式)、2(2D)和3(3D)键盘快捷键快速更改视图。

交互式定义和编辑板形状

板形状是由一个或多个板区域创建的。对于在单区域板设计上工作的设计师,可以使用以下命令来定义板形状:

  • 板卡规划模式(标准刚柔结合模式 - 图形编辑空间顶部的活动栏有两个按钮):
    • 设计 » 重新定义板卡形状 - 使用此命令以交互方式重绘当前的板卡形状。请注意,如果在层堆栈管理器中启用了高级刚柔结合模式,则此命令不可用。如果板卡处于高级刚柔结合模式,只需点击选择形状并使用标准的多边形对象编辑技术进行修改。

    • 设计 » 编辑板卡形状 - 使用此命令移动和重塑板卡形状的边缘,使用标准的多边形对象编辑技术。请注意,如果在层堆栈管理器中启用了高级刚柔结合模式,则此命令不可用。如果板卡处于高级刚柔结合模式,只需点击选择形状并使用标准的多边形对象编辑技术进行修改。

  • 板卡规划模式(高级刚柔结合模式 - 图形编辑空间顶部的活动栏有六个按钮):
    • 放置 » 板卡区域 - 使用此命令以交互方式定义板卡区域(对于单区域板卡,板卡区域定义了板卡

      此外,在板图规划模式下,您可以使用以下命令:

      • 设计 » 修改板形状 - 使用此命令通过放置额外的顶点,从而为边框定义额外的形状,修改现有的板形状。

        [折叠 class="" title="使用修改板形状命令" id="using_the_modify_board_shape_command"]

        启动命令后,光标将变为十字形,您将进入板形状修改模式。现有边框上将出现一个新的终点顶点。当您移动光标时,这个顶点也会围绕边框移动。要修改边框:

        1. 将新的顶点放置在现有边框周围所需的位置并点击以放置。
        2. 定位光标并点击放置额外的顶点,从而为边框定义额外的形状。您可以将原始边框扩展到现有形状之外,和/或回到原始边框内部,本质上“移除”现有区域。
        3. 当形状符合要求时,确保将光标移回原始边框上的一个点 - 并在此点点击以完成修改并生效更改。
        4. 要退出而不进行修改,只需右键点击或按Esc
        如同放置多边形形状对象一样,使用Shift+Spacebar键盘快捷键更改放置模式,使用Spacebar键盘快捷键切换端点拐角模式,根据需要实现所需的边框形状。
      • 设计 » 移动板形状 - 使用此命令将板形状移动到当前文档中的另一个位置。使用此命令仅移动板形状。实际设计和组成对象保持不动。

        启动命令后,形状的轮廓副本将通过其左下角附着在光标上。将形状移动到工作区内所需的新位置,然后点击或按Enter以生效放置。移动时,按Spacebar可逆时针旋转板形状,或按Shift+Spacebar进行顺时针旋转(旋转步长大小在PCB 编辑器 - 通用页面首选项对话框中定义)或按XY键分别沿X轴或Y轴镜像板形状。要取消而不移动,右键点击或按Esc

      • 设计 » 移动板 - 使用此命令将整个板 - 板形状以及该形状内的所有设计对象 - 移动到当前文档中的另一个位置。

        启动命令后,板形状的轮廓副本将通过其左下角附着在光标上。将形状移动到设计空间内所需的新位置,然后点击或按Enter以生效放置。所有组成设计对象也将被移动,以保持在板形状内的位置。要取消而不移动,右键点击或按Esc

      “从选定对象定义板形状”命令与“从选定对象创建板区域”命令的区别在于,第一个命令会用当运行命令时创建的新区域替换所有现有的板区域,而第二个命令则在不移除任何现有板区域的情况下创建一个额外的板区域。

      从选定对象定义板形状

      板形状也可以从选定的对象(在2D布局模式中)定义。通常,这将是放置在保持层或机械层上的一组线条和/或弧线。

      使用以下步骤序列:

      1. 将视图模式设置为2D布局模式视图菜单)。
      2. 打开视图配置面板,双击编辑包含电路板形状的机械层。将打开编辑层对话框,在这里您可以将层类型设置为板形状,如下面的视频所示。
      3. 使包含形状的机械层成为活动层,并选择对象。编辑 » 选择 » 层上全部命令非常适合此操作;选择集只能包括构成电路板轮廓形状的轨迹和弧线。
      4. 一旦选择了所有对象,运行设计 » 板形状 » 从选定对象定义板形状命令。板形状将更新为按照选定线条定义的路径。如果软件无法跟随选定对象的中心线,将出现警告对话框。视图模式将更改为板规划模式

      在使用标准刚柔模式时的板形演示

      该视频演示了如何从选定对象创建板形,然后放置分割线以创建所需的三个区域。

      在使用高级刚柔模式时的板形演示

      视频首先演示了如何从选定对象创建电路板形状,然后切割形状以创建所需的三个区域。接着,它展示了另一种方法,即从选定对象定义三个电路板区域。请注意,这些演示使用的是 Rigid-Flex 2.0 功能,如本页开头所述。

      软件将尝试根据所选对象的中心线找到形状。如果一个轨迹/弧段的末端坐标与下一个轨迹/弧段的坐标不完全匹配,边界识别算法将失败,并且会显示一个消息来显示失败的位置。它将提供使用追踪算法的选项。请注意,追踪算法遵循轨迹/弧对象的外边缘,因此板形状将与基于中心线创建的形状略有不同。只有当您的设计可以接受这种差异的影响时,才选择此选项。

      导入轮廓用于板形状

      电路板形状可以通过导入作为DXF/DWG数据的封闭轮廓来定义。

      通过将DXF / DWG数据导入到机械层的能力,然后从选定对象定义电路板形状,可以将在机械CAD包中定义的形状转移到PCB编辑器中。

      为导入新电路板做准备:

      1. 选择文件 » 新建 » PCB。将打开一个新的空白PCB;黑色区域代表当前的板形。
      2. 在导入新形状之前,根据您的设计需求和即将导入的形状,按需设置以下内容:
      • 单位 - 在模式下的属性面板的其他部分设置所需的单位(显示图片)。
      • 网格 - 双击全局板网格对齐并在模式下的属性面板的网格管理器部分按需设置(显示图片)。
      • 原点 - 对于新的PCB,默认的用户定义原点位置位于设计空间的绝对原点,即左下角。从主菜单选择编辑 » 原点 » 设置,然后点击定义用户定义原点的位置,例如,当前板形状的左下角。这有助于根据传入轮廓中原点的位置来设置。
      下一步是将电路板的形状作为.DXF.DWG文件导入。请注意,要导入的形状必须是封闭的形状,并且不会自动创建内部切口(但可以稍后从导入的对象中定义)。
      1. 选择文件 » 导入 » DXF/DWG以打开导入文件对话框,然后确保对话框右下角的文件类型AutoCAD 文件 (*.DXF, *.DWG),然后浏览找到所需文件。
      2. 点击打开按钮后,将打开从 AutoCAD 导入对话框(显示图片)。
      3. 根据需要设置比例默认线宽层映射,然后点击确定
      4. 每个 DXF/DWG 对象将被映射到一个对象,并将在设计空间中显示。
      5. 使包含板形状对象的机械层成为活动层,然后选择该层上的所有对象(编辑 » 选择 » 层上所有对象)。
      6. 要更新板形以匹配所选轮廓,请运行设计 » 板形 » 根据所选对象定义命令。
      7. 如果板包含板切割,可以通过选择切割的轮廓并运行工具 » 转换 » 从所选原语创建板切割命令来创建。

      软件将尝试根据所选对象的中心线找到形状。如果一个轨迹/弧段的末端坐标与下一个轨迹/弧段的坐标不完全匹配,则边界识别算法将失败,并且会显示一个消息来显示失败的位置。它将提供使用追踪算法的选项。请注意,追踪算法遵循轨迹/弧对象的外边缘,因此板形状将与基于中心线创建的形状略有不同。只有当您的设计可以接受这种差异的影响时,才选择此选项。

      从3D实体定义板形状

      此功能基于导入的3D模型的一个表面(面)重新定义电路板形状。支持的模型格式包括:STEP (*.Stp 或 *.STEP)、Parasolid (*.x_t 或 *x_b) 或 SOLIDWORKS 零件文件 (*.SldPrt)。它可以用来快速创建复杂的电路板形状,并帮助电子和机械设计领域之间的集成。这是一个两阶段过程:首先导入STEP模型,然后从STEP模型中选择所需的形状。

      只有平面(平面)表面可以用来定义电路板形状。

      要做到这一点:

      1. 切换到查看 » 3D布局模式(快捷键:3)。
      2. 要导入3D模型,请放置一个3D实体(放置 » 3D实体)。
      3. 选择模型对话框中,定位并选择模型文件。3D模型将被导入到PCB编辑器中,并存储在一个3D实体对象内。请注意,一旦板形状被重新定义,如果需要,可以从PCB中删除此模型。
      4. 选择设计 » 板形状 » 从3D实体定义板形状
      5. 状态栏将提示你选择一个3D实体。点击导入的3D实体以选择它。模型将变得透明。
      6. 光标将变为十字形,状态栏将提示你选择面。当光标悬停在每个面上时,它将被勾勒出来。当光标下方找到一个平面时,它将变得不透明,并带有薄薄的蓝色边框。点击以选择正确的面。
      7. 将出现板轮廓创建成功对话框,显示选项,用于哪个PCB表面应与选定的表面对齐(通常是顶层),以及是否应从视图和设计规则检查中隐藏3D模型。如果需要,稍后可以在PCB面板的3D模型模式中更改隐藏和禁用行为。

      请注意,如果您将STEP模型嵌入或链接到PCB文件中,每当STEP文件发生变化时,您都会收到通知。如果形状仍在开发中且预期会有更新,系统还会提示您更新形状,这是非常有帮助的。

      只有与X-Y平面对齐的表面才能用来创建电路板形状。如果您选择了一个需要在X-Y平面对齐的模型表面,您将在 确认对话框中被要求对表面进行对齐,然后才能继续。这个对话框还允许您根据选择的面将模型相对于电路板的顶部或底部表面进行放置。这意味着模型的垂直位置也可以同时设置。对齐后,您需要再次选择设计 » 电路板形状 » 从3D实体定义。在电路板形状被重新定义后,您将被给予隐藏3D实体的选项。

      从板形创建基本图形

      除了从选定的基本图形定义板形外,还可以使用设计 » 板形 » 从板形创建基本图形命令,从板形创建基本图形。此命令将打开来自板的线/弧基本图形对话框。


      “从板形创建线/弧原语”对话框

      [折叠 collapsed class="" title="线/弧原语从板形对话框的选项和控制"]
      • 宽度 - 指定生成的线/弧原语的宽度。
      • - 从下拉列表中选择一个层,用于生成的线/弧原语。
        • 包括切口 - 启用时,生成轮廓原语时会包括切口。
        • 包括层堆叠区域 - 启用时,生成轮廓原语时会包括层堆叠区域。层堆叠区域是PCB上用户定义的区域,可以为其分配独特的层堆叠。一个板可以被分割成多个区域,每个区域分配一个单独的层堆叠排列。层堆叠(在层堆叠管理器中定义)可以配置为适应板的刚性和柔性区域,以便于刚柔结合PCB设计。层堆叠区域可以通过配置在层堆叠区域模式PCB面板中浏览。
        • 路由工具轮廓 - 默认行为是将轮廓原语放置在板形边缘的中心线上。启用此选项时,线/弧对象改为放置在其边缘触及板形边缘和切口边缘的位置,如路由(切割)工具轮廓所需。
        • 删除层上现有的非网线/弧 - 启用以删除选定层上未与特定网关联的现有线/弧。
      [/折叠]

      当电路板形状存在但当前边界上没有任何对象时使用此命令。以下情况下此命令可能会很有用:

      • 当您想通过修改轨迹和弧线原语来修改电路板形状(或电路板切口)时。
      • 当您需要为电路板或电路板切口在保持层上设置保持边界时。这将在下面的使用电路板切口时的重要设计考虑事项部分中更详细地讨论。

        如果指定目标层为保持层,特定保持对象将直接放置在该层上(保持轨迹和保持弧线)。

      在电路板形状中切割一个孔

      板材切口可以放置在板材形状的任何位置。要放置切口,请切换到2D布局模式查看板材,然后使用主菜单中的设计 » 板材形状 » 定义板材切口命令(或者,您也可以在板材规划模式中使用放置 » 定义板材切口命令)。请注意,切口实际上是一个配置为负对象的区域对象

      已在板材形状上放置了一个板材切口。已在板材形状上放置了一个板材切口。

      如果电路板切割是一个不寻常的形状,比如一个圆形,使用轨迹和弧线创建切割形状的轮廓会更容易(例如,放置 » 弧线 » 完整圆形),选择该形状,然后将其转换为电路板切割(工具 » 转换 » 从选定的基元创建电路板切割)。

      使用电路板切割时的重要设计考虑因素

      保持多边形远离电路板切割边缘

      覆盖实心区域板材切口的多边形将尽可能靠近切口边缘进行填充,这受到适用的间隙设计规则的限制。如果需要,可以创建特定的间隙设计规则,例如,可以指定适用于IsBoardCutoutRegionInPolygon之间。

      定义围绕电路板边缘和切口的路径工具路径

      从制造面板中切割出成品板的常用方法是使用铣削或路由切割电路板。板材切口也可以被路由切割。路径工具路径是通过在机械层上放置线条和/或弧线对象来定义的。这可以手动完成或由软件自动完成。

      为电路板及任何板材切口定义路径工具路径:

      1. 在2D布局模式下,运行设计 » 板形状 » 从板形状创建基元命令。将打开从板形状创建线/弧基元对话框
      2. 为将定义Rout工具路径的对象定义一个合适的宽度。如果您不确定此宽度,咨询您的制造商。
      3. 选择一个可用的机械层。这一层应该仅保留用于定义Rout工具路径。
      4. 如果电路板中有切口,启用包括切口选项。
      5. 启用路由工具轮廓选项。启用此选项时,线/弧对象放置的位置使其边缘触及板形状的边缘和切口的边缘。
      6. 点击确定在选定的机械层上创建路由工具对象。
      7. 使用的机械层必须设置为路由工具层。要做到这一点,访问查看配置面板层和颜色标签页。在层网格内右键点击并选择添加机械层命令。在打开的编辑层对话框中,将层类型设置为路由工具路径。这种层类型用于指示包含机械路由信息的层。请注意,当层类型设置为路由工具路径时,不允许使用用户定义的名称。这样做的原因是,旧版本的软件使用路由工具路径层的名称来识别包含路由信息(也称为rout信息)的层。固定此层的命名确保设计在旧版本中继续正确功能。
      下面的图片展示了在机械层上定义的路由工具路径。 第一张图片中的板材切割,第二张图片中定义了路由工具路径。

      防布线区域与电路板形状

      除了电路板形状外,您还应该围绕电路板边缘定义一个放置和布线边界。这可以通过使用设计 » 电路板形状 » 从电路板形状创建基元命令(在2D布局模式下)并在来自电路板的线/弧基元对话框中将设置为防布线层来自动创建。

      或者,这也可以通过在防布线层上放置对象来手动完成。放置在此层上的对象定义了一个禁止穿越的边界,适用于组件和布线。通常,您希望诸如组件和布线之类的对象与电路板边缘保持一定的距离;可以通过设置适用的布线和组件放置设计规则来控制这个距离。您还可以为机械对象定义其他布线和组件的防布线区域,例如螺丝头或其他安装要求。

      通过在保持离层(紫色)上放置标准线条对象来定义的保持离边界。

      • 可以通过在保持离层上放置任何标准设计对象,如线条、弧线、填充和区域,来定义保持离边界。放置在保持离层上的对象会在所有信号层上创建一个保持离。
      • 您还可以在任何铜层上定义特定层的保持离。要做到这一点:
      1. 点击所需图层的图层标签。
      2. 通过放置特定于图层的保持区域对象(放置 » 保持区域子菜单)来定义保持区域的边界或区域。特定于图层的保持区域对象是启用了保持区域属性的标准对象。它们以图层的颜色显示,并带有保持区域颜色的边缘。请注意,特定于图层的保持区域对象不包括在Gerber或ODB++输出文件中。
      ```html ```

       

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