安置规则类型

概览

本文将介绍 Altium Designer 中的放置设计规则类型,重点讲解 Room Definition(房间定义)和 Component Clearance(元件间距)规则如何控制元件的放置位置及其必须保持的间距。您将了解各项规则的用途、可配置的约束、房间的创建和编辑方法,以及 DRC 如何应用这些规则,帮助您做出准确的 PCB 布局决策。如果您希望更清楚地了解放置规则如何影响 Altium Designer 中的电路板布局组织和元件间距,本文将为您打下实用基础。请继续阅读,进一步完善您的布局工作流程。

- 了解房间定义规则如何将元件限制在房间内或排除在房间外、定义具有名称的电路板区域,以及辅助界定其他设计规则的适用范围。
- 掌握放置规则的关键约束和行为,包括房间锁定、元件锁定、限制模式和元件间距设置。
- 了解 Altium Designer 如何通过在线 DRC 和批量 DRC 检查元件放置情况,帮助您更有效地管理间距并确保放置准确性。
使用 AI 深入了解:

下文介绍 Placement 类别的设计规则。

Placement 类别的设计规则。
Placement 类别的设计规则。


Room 定义

默认规则:不需要

此规则可用于以下用途:

  • 在电路板的顶面或底面指定一个矩形或多边形区域,允许或禁止在其中放置元件。

  • 在电路板上定义一个命名区域,然后使用该命名区域限定其他设计规则的适用范围。在这种用法中,Room 仅定义电路板上的一个区域。若要施加其他限制,例如限定到特定层,需在规则的查询表达式中加入相应条件。下方注释中的图片展示了一个采用此方法的布线宽度规则示例。

有关 Room 的更多信息,请参阅 在 PCB 上使用 Room 页面。

约束

Room 定义规则的默认约束
Room 定义规则的默认约束

  • Room Locked - 允许将 Room 锁定在设计中的当前位置,防止手动操作或自动布局器意外将其移动。如果尝试移动已锁定的 Room,将弹出警告对话框,询问是否继续移动。在这种手动强制移动后,Room 仍保持锁定状态。

  • Components Locked - 允许锁定排列在 Room 内且与其关联的元件的位置。启用此选项后,如果尝试移动 Room 内的某个元件,整个 Room 及其内部的所有元件也会随之移动。

  • Define button - 允许定义 Room 的区域和位置。单击后将返回主设计窗口,光标变为十字形,并进入 Room 放置模式。根据需要在所需位置定义多边形 Room。之后必须定义 Room 的成员元件;即使围绕设计中已放置的元件定义 Room 区域,也不会自动建立关联。

  • x1 and y1 - 显示 Room 外接矩形左下角的位置坐标。这些字段不可编辑;如果在 PCB 规则与约束编辑器对话框中放置 Room,必须使用 Define 按钮。

  • x2 and y2 - 显示 Room 外接矩形右上角的位置坐标。这些字段不可编辑;如果在 PCB Rules and Constraints Editor 对话框中放置 Room,必须使用 Define 按钮。

  • Layer - 定义在电路板的哪一面绘制 Room。Room 包含的对象不必位于同一层,对象应位于 Room 内还是 Room 外,由规则的查询表达式确定。

  • Confinement Mode - 指定规则作用范围(完整查询表达式)所涵盖的元件必须保持在 Room Inside,还是保持在 Room Outside。

规则应用

在线 DRC 和批量 DRC。

注释
  • 一个元件可以处于多个 Room 定义规则的作用范围内。在这种情况下,所有规则均须遵守,不会发生规则冲突。

  • Room 只能以图形方式放置。要将 Room 放置在特定位置,请放置适当的垂直、水平或点(捕捉)辅助线,并在 Properties 面板(Board 模式)中启用辅助线捕捉。进一步了解辅助线及光标捕捉系统的配置。

  • 可以通过图形方式编辑 Room 的形状,也可以选中 Room 后在 Properties 面板中进行编辑。单击 Room 将其选中,然后单击并拖动角点或边上的顶点,以图形方式调整其大小。要编辑多边形 Room,或对矩形 Room 执行多边形类型的编辑,请使用 Design » Rooms » Edit Polygonal Room Vertices 命令(也可以右键单击 Room,然后从 Room Actions 子菜单中执行该命令)。此操作采用标准多边形对象编辑技术,包括使用 Shift+Spacebar 在顶点编辑模式(斜接、内凹、移动)之间循环切换。请留意状态栏或抬头显示,以确认当前模式。

  • 如果需要基于精确位置创建复杂形状的 Room,可以先放置一系列线段(和圆弧)来绘制轮廓,再选中该轮廓并执行 Tools » Convert » Create Room from Selected Primitives 命令,将其转换为 Room。请注意,相邻走线段或圆弧段的端点必须重合,此命令才能正确识别形状。将光标悬停在下图上可查看 Room。

    Javascript
  • 除了单击设计规则中的 Define 按钮来定义 Room 外,还可以使用 Design » Rooms 子菜单中的各种命令创建或编辑 Room。使用 Design » Rooms 子菜单中的命令在设计中放置 Room 时,可以先放置空 Room,稍后再关联元件;也可以围绕设计中的元件放置 Room,自动将这些元件与 Room 关联:

    • 在设计中放置空 Room 后,应通过创建特定的元件类(Design » Classes),将需要放入该 Room 的元件归为一组。系统会自动创建 Room Definition 规则并将其分配给该 Room,其初始作用范围(完整查询表达式)为 All。编辑此查询表达式,使其指向先前定义的特定元件类。随后即可执行 Tools » Component Placement » Arrange Within Room 命令,将元件移入 Room。

    • 围绕一个或多个元件放置 Room,使这些元件完全处于其边界内,即可自动将这些元件与 Room 关联。Room 定义规则的作用范围(或查询表达式)取决于所有元件是否属于某个现有元件类。如果是,则使用该元件类;否则,将创建一个以这些元件为成员的新元件类。因此,可以存在多个 Room,每个 Room 的作用范围都指向特定的元件类,而这些元件类之间可以有一个或多个共同的成员元件。

  • 使用基于所选元件的 Create Room 命令(位于 Design » Rooms 子菜单中),可自动生成矩形、正交或非正交形状的 Room,其成员为所选元件。系统会自动定义一个包含所选元件的元件类,然后创建 Room,并将其 Room Definition 规则设置为关联所创建的元件类。Room 的尺寸将根据所有所选元件的外接矩形边界进行调整,以容纳这些元件。

  • 元件分配给 Room 后,会随 Room 一起移动。要移动 Room 而不移动元件,请暂时禁用关联的 Room 定义规则。

  • Room 本身可作为设计规则,用于包含或排除元件;此外,还可用于定义其他规则的作用范围,例如电气间隙、高度、布线宽度、阻焊扩展、电源平面连接等。由于此处将 Room 用作对象而非规则,因此可以禁用该规则,或将查询(规则作用范围)设为 False,如下图所示。在其他规则的作用范围定义中使用 Room 对象时,可以使用以下两种查询:

    • TouchesRoom(RoomName) — 用于查找完全或部分位于 Room 内的对象。

    • WithinRoom(RoomName) — 用于查找完全位于 Room 内的对象。

    如上所示,通过名称引用 Room,即可将其用作其他规则的查询条件。如上所示,通过名称引用 Room,即可将其用作其他规则的查询条件。

    请注意,Room 内的布线宽度、平面连接样式和阻焊扩展值均与 Room 外的值不同。请注意,Room 内的布线宽度、平面连接样式和阻焊扩展值均与 Room 外的值不同。


元件间距

默认规则:必需 i

此规则指定元件之间允许的最小放置距离。元件间距包括元件封装中所含 3D 模型之间的间距。如果没有 3D 模型,或启用了 Check clearance by component boundary 规则约束选项,则改用元件选择区域。 单击元件时,其选择区域会以白色高亮显示。

元件选择区域的默认行为称为 by graphic 选择模式。 在此模式下,元件选择区域由 Courtyard(层类型,而非层名称)上的 combined 几何图形、丝印层图形、3D Body 对象以及铜层图形共同定义(不包括字符串)。 

如有需要,可以将元件选择区域从默认的 by graphic 模式切换为 by layer 模式。在 by layer 模式下,将使用包含几何图形的 first layer,并按以下顺序搜索各层:Courtyard(层类型);3D Body;丝印层 + 铜层;铜层。 可通过设置 PCB.ComponentSelection 高级设置的值来选择模式。进一步了解元件选择区域 及可用的选择模式。进一步了解机械层和 Courtyard 层类型。

元件间距的计算采用精确的 3D 网格划分,通过元件关联的 3D 模型来定义其形状和轮廓。这些模型可以是嵌入的真实 3D 模型,也可以是拉伸的 2D 形状。使用 3D 实体可实现最精确的间距检查,尤其是在垂直方向上以及涉及复杂元件形状时。

在上述说明中,术语 3D model 表示使用所包含的真实 3D 模型的实际形状。 真实 3D 模型存储在 3D Body 对象中,该对象会自动调整为能够包围该模型的最小长方体。 术语 3D Body 指包围真实 3D 模型的长方体,而非其中真实 3D 模型的形状。 

元件间距规则不检查 3D 实体与板表面之间的间距违规。

约束

元件间距规则的默认约束
元件间距规则的默认约束

  • Vertical Clearance Mode — 提供两种指定垂直间距的模式:

    • Infinite — 使用代表无穷大的值进行间距检查。这意味着,放置在其上方或下方的任何元件都会违规。例如,电路板上有一个必须保持可操作的调节机构。对该元件应用此规则后,任何伸入该元件上方或下方区域的元件都会触发违规。

    • Specified — 使用元件 3D 实体或元件封装属性所定义的精确形状进行间距检查。使用 3D 实体时,只要不违反间距要求,就允许一个元件部分悬于另一个元件上方。启用此模式后,可使用以下约束:
      • Minimum Vertical Clearance — 设计中已放置元件之间在垂直方向上允许的最小间距值。

  • Minimum Horizontal Clearance — 设计中已放置元件之间在水平面内允许的最小间距值。 当值大于或等于零时,按该值进行检查。 

    输入负值可禁用对此规则所针对元件的间距检查 — 当设计需要元件重叠时,可使用此功能。 

  • Show actual violation distances — 启用此选项可在元件之间间距违规最严重的点之间显示连线。同时会显示连线的长度,有助于计算为消除违规而需要移动对象的距离。

    启用 Show actual violation distances 选项可能会降低某些计算机系统的性能。

  • Do not check components without 3D body

    • 启用此选项时 — 所有不包含 3D Body 的元件均不参与此规则的间距检查。

    • 禁用此选项时 — 对于没有 3D 实体的元件,使用元件的选择边界框定义其在 X-Y 平面内的区域,并使用元件的 Height 属性进行垂直(Z)方向的间距检查。

  • Check clearance by component boundary

    • 启用此选项时 — 使用元件边界而非实际 3D 模型进行间距检查。元件边界由元件选择边界框定义。默认选择边界框为 by graphic mode,即将 Courtyard 层类型、丝印层、3D Body 对象和铜层上的几何图形组合起来定义包络范围(不包括字符串)。当设计要求规定使用元件 Courtyard 时,请使用此选项。 请注意,如果 Courtyard 层上定义的形状是由走线/圆弧构成的闭合形状,且各端点顶点重合(精确接触),则使用这些走线的中心线来定义边界框。由于检查的是走线中心线,因此此功能允许 Courtyard 轮廓在 Minimum Horizontal Clearance = 零 ()。

    • 禁用此选项时 – 使用 3D 模型进行间距检查。如果元件does not包含任何 3D 实体对象,则使用元件选择边界框。如果元件包含 3D 实体,则使用其中 3D 模型的精确形状进行间距检查,而不考虑任何其他层上的对象。精确形状检测适用于所有 3D 形状,包括 导入的 3D 模型,以及拉伸、圆柱形和球形 3D 实体对象。 

      如果您的设计需要根据所包含 3D 模型的形状进行精确的间距检查,例如导入的 STEP 模型的包络发生碰撞,但其精确形状并未碰撞(它们彼此嵌合),则可以通过禁用此选项来实现。在这种情况下,仅使用 3D 实体对象进行间距检查,因此建议定义专门的设计规则,仅针对需要此类检查的元件。下图展示了包含 3D STEP 模型的元件以及由多个拉伸 3D 实体对象定义的元件的这种情况。

       

       

       

      如果元件必须彼此嵌合,请定义一条专门针对这些元件的规则,并禁用 Check clearance by component boundary 选项,以便使用 3D 对象的精确形状。

规则应用

在线 DRC 和批量 DRC。

注意事项
  • 拉伸(简单)3D 实体是一种多边形对象,可以放置在库元件或 PCB 文档中任何已启用的机械层上。对于元件封装,3D 实体可用于具体定义元件在 X、Y 和 Z 轴上的物理尺寸和形状。

  • 可以使用多个 3D 实体图元来定义任意复杂程度的形状。这在垂直方向上尤其有用,因为它允许您在元件的不同区域设置不同的高度。

  • 如果“元件间距”设计规则作用范围内的元件,其元件边界由 Courtyard 层类型上的闭合形状定义,且该规则的 Minimum Horizontal Clearance 值设置为 0,则当元件的 Courtyard 轮廓完全重合时,不会违反此规则 (显示示例)。

  • “元件间距”规则会检查 3D 空间中键合线与其他(非键合线)对象之间的间距违规情况 ()。有关引线键合的更多信息,请参阅引线键合页面。

     
     
     
     
     

    此功能处于开放 Beta 测试阶段,在高级设置对话框中启用 PCB.Wirebonding.3DImprovements 选项后即可使用。


元件方向

默认规则:不需要

DRC 工具目前不检查此规则。


允许的层

默认规则:不需要

此规则指定可以放置元件的层。

约束

“允许的层”规则的默认约束
“允许的层”规则的默认约束

Permitted Layers - 放置元件时允许使用的层。可用的层选项如下:

  • Top Layer - 允许在顶层放置元件。
  • Bottom Layer - 允许在底层放置元件。
规则应用

批量 DRC。

注意

此规则在执行批量 DRC 时进行检查,以确保规则作用范围的查询表达式所指定的元件仅放置在允许的层上。为原理图中的元件指定并已传递到 PCB 封装中的参数,可以有效地用于实现这一目的。例如,可以定义此类规则,以检查不支持波峰焊接的元件是否未放置在底层。如果我们假设已为元件定义了元件参数 SupportsWaveSolder,并已将其作为 PCB 中封装的参数传递过去,则规则作用范围可以为:

CompParameterValue('SupportsWaveSolder') <> 'Yes'

并且仅允许 Top Layer 约束,而禁用 Bottom Layer 约束。


忽略的网络

默认规则:不需要

DRC 工具目前不检查此规则。


高度

默认规则:必需 i

此规则指定设计中所放置元件的高度限制。

约束

高度规则的默认约束
高度规则的默认约束

  • Minimum - 允许的最小元件高度值。
  • Preferred - 首选元件高度值。
  • Maximum - 允许的最大元件高度值。
规则应用

以 3D 方式显示电路板时,遵循 Preferred 设置。在线 DRC 和批量 DRC 遵循 Minimum 和 Maximum 设置。

注释
  • 元件的高度由以下方式确定:

    • 如果元件不包含 3D 实体,则使用元件的 Height 属性。

    • 如果元件包含 3D 实体,则使用该 3D 实体对象的总高度。

  • 可以创建元件类并将其用于高度规则的作用范围定义,以标记高度违反该规则所指定高度约束条件的任何成员元件。

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