使用焊盘过孔模板

 

与 Track 对象一样,焊盘(Pad)和过孔(Via)是所有电路板设计的基础元素。每个焊盘和过孔都可以在放置过程中或放置后配置为自定义对象。

3D 中的焊盘与过孔 
3D 中的焊盘与过孔

为了提升 PCB 设计中焊盘与过孔的设计复用与管理能力,Altium Designer 还支持:自动化创建焊盘与过孔模板;焊盘与过孔模板库;以及若干相关的焊盘与过孔管理面板。

可收集到库中的焊盘与过孔模板这一概念,与 PCB 封装库的概念类似,但更基础一些。Pad Via Template 库并不存储实际的焊盘和过孔,而是存储预先配置好的定义;在放置焊盘或过孔实例时,这些定义会应用到该实例上。已保存的 Pad Via Template 库可以被加载并用于在任何 PCB 设计或 PCB 封装中放置预定义的焊盘与过孔实例。

要了解有关创建 Pad Via Libraries 的更多信息,请参阅 Creating Pad & Via Templates and Libraries 页面。

如前所述,现有模板可以保存到焊盘与过孔模板库中,也可以创建新模板。这些库中的模板会通过 PCB Pad Via Templates 面板提供使用。面板中也会列出本地模板,使该面板成为处理焊盘与过孔模板库的核心资源。

PCB Pad Via Templates 面板

PCB Pad Via Templates 面板是一个专用面板,用于列出当前 PCB 文档(Local)中存储的焊盘/过孔模板,或列出已安装或已包含在当前设计工程(Available libraries)中的 Pad Via Libraries 所提供的模板。

点击设计空间右下角的 按钮,然后选择 PCB Pad Via Templates 以打开该面板。

该面板同时具备访问本地模板与基于库的模板的双重功能。
该面板同时具备访问本地模板与基于库的模板的双重功能。

面板中呈现的两种库概念可概括为:

  • Available Pad/Via Template Libraries – 已加载或已安装的 Pad Via Libraries(基于文件的焊盘/过孔模板集合)。面板的该区域列出当前所选 Pad Via Library 中包含的模板。
  • Local Pad & Via Library – 当前板级设计中使用的焊盘/过孔模板的统称,包括从 Pad Via Library 获取或添加的任何模板。面板的该区域列出适用于当前板级设计中焊盘/过孔的模板。

本地焊盘与过孔库

面板下方 Local Pad & Via Library 区域中列出的条目,表示当前板级设计中已使用并保存的焊盘/过孔配置(模板)。所选模板的预览会显示在该区域底部。

此处列出的模板是保存在 PCB 文件内部的 Pad Via 模板,并不包含在单独定义的“库”中。选中的模板可在当前板中复用:将其拖拽到布局中即可作为新的焊盘或过孔实例放置,或在面板右键菜单中选择 Place

放置一个本地焊盘模板实例。
放置一个本地焊盘模板实例。

可用的焊盘与过孔模板文件库

面板上方区域( Available Pad/Via template Libraries)用于处理 Pad Via Template 文件库。

可通过从面板拖拽或使用右键菜单,将所选库中的模板放置到 PCB 中。由于焊盘/过孔是从外部模板文件库放置的,因此其属性在 PCB 中不可编辑;如下方右侧所示的 Properties 面板图像所示。要编辑基于库的焊盘/过孔属性,必须先取消与其模板的链接,详见 Unlinking a Template from a Library 小节。

示例中活动 Pad Via Library(Preferred.PvLib)中的模板。第二张图显示了所选焊盘的已放置实例属性。请注意,诸如焊盘形状和孔径等物理属性无法编辑。 
示例中活动 Pad Via Library(Preferred.PvLib)中的模板。第二张图显示了所选焊盘的已放置实例属性。请注意,诸如焊盘形状和孔径等物理属性无法编辑。

当基于文件的焊盘或过孔模板被放置到板级设计中时,它会保持与源库模板及源库名称的链接。由于该源是外部文件,使用该模板的焊盘或过孔属性无法被编辑,从而保护外部库文件中源模板的完整性。若要编辑基于文件的焊盘或过孔模板,可将其取消链接,详见 Unlinking a Template from a Library 小节。

面板顶部的下拉框用于选择当前激活的可用库,在下图中为 ExampleViaLib.PvLib 按钮用于打开 Available Libraries 对话框,可在其中添加或移除模板库文件。下文将讨论 Available Libraries。使用 Filter 字段可仅显示名称以 Name 开头的模板。

使用 Filter 字段可快速筛选模板列表。
使用 Filter 字段可快速筛选模板列表。

使 Pad Via Template 库可用

Available Libraries 一词指的是:其模板可在当前板级设计中使用的 Pad Via Template 库。这包括已添加到当前工程的模板库,以及已在 Altium Designer 中安装的模板库。两种类型都可在 Available Libraries 对话框中查看与管理;点击 PCB Pad Via Templates 面板顶部的  按钮以打开该对话框。

安装外部 Pad Via Library,或使用 Project 选项卡将现有库添加到当前工程。
安装外部 Pad Via Library,或使用 Project 选项卡将现有库添加到当前工程。

  • 该对话框的 Project 选项卡列出工程中包含的所有 PvLib 文件,并提供将库添加到工程或从工程移除的按钮。
  • Installed 选项卡列出当前 Altium Designer 安装中所有可用的焊盘与过孔模板库,因此对所有 PCB 设计工程都可用。请注意,对于已安装的库,你可以通过启用/禁用相关的 Activated option 来控制其是否可用,从而无需反复移除并重新添加库。

在设计中使用模板

PCB Pad Via Templates 面板中列出的模板可通过以下方式用于当前板级设计:

  • Placed – 直接从面板放置本地或模板库中的焊盘/过孔。
  • Template 下拉框中选择 – 当选中焊盘或过孔时,在 Properties 面板中使用此方式,将所选焊盘或过孔切换为使用不同模板。
  • 作为规则约束(Rule Constraint)– 可在布线过孔样式(Routing Via Style)设计规则中,将 Pad Via Template 选作约束(如下所示)。
  • 作为规则作用域(Rule Scope)– 在限定设计规则作用范围时(例如 Testpoint Style 设计规则),可使用以下查询关键字:
  • 用于过孔缝合/屏蔽(Via Stitching/Shielding)– 在 Add Stitching to Net dialogAdd Shielding to Net dialog 中选择所需的 Via Template

在 Routing Via Style 设计规则中使用过孔模板,或在为网络添加过孔缝合时使用。
在 Routing Via Style 设计规则中使用过孔模板,或在为网络添加过孔缝合时使用。

Pad Via Template 及其命名方式

对于放置到板级设计中的每一种唯一焊盘或过孔,系统都会自动创建一个 Pad/Via Template,并对其命名后存储在板文件中。该模板存储焊盘/过孔的基础配置,包括尺寸、形状、padstack 类型、Paste/Solder Mask 与孔信息等。该配置会自动按 IPC 标准命名(具体为 IPC-7251/7351 的 Padstack 命名约定)。设计中使用的每个焊盘与过孔都会引用其模板,这一点可在 Properties 面板中看到,如下所示。

IPC 命名系统基于公制,其中 1 个单位等于 0.01 毫米(10-5 米,即 10µm)。例如,一个孔径为 0.8mm、外形为 1.5mm 的圆形焊盘,其模板命名为 c150h80——其中 c 表示圆形(round),h 为孔径前缀。名为 r155_125 的焊盘是一个矩形贴片焊盘,尺寸为 1.55mm x 1.25mm;名为 s160h100 的焊盘是一个方形通孔焊盘,尺寸为 1.6mm,孔径为 1.0mm。custom shape pad 模板名称以 u 为前缀。对于指定的 Paste/Solder Mask 属性,还会附加更多字母/整数的组合。

要观察此行为,可在其关联的 Properties 面板中检查现有焊盘或过孔的属性:双击该对象,或选中对象后在右键菜单中选择 Properties

在 Properties 面板中显示的自动生成焊盘或过孔模板名称。
Properties 面板中显示的自动生成焊盘或过孔模板名称。

请注意面板 Pad/Via Template 区域中分配的 Template 名称。按照 IPC 指南,该名称由焊盘/过孔的基础属性(如尺寸、形状、孔以及 Paste/Solder mask 配置)派生而来。如果这些属性发生变化,模板名称也会随之变化以反映新的配置。正如你所预期的那样,当使用英制单位而非公制单位时,焊盘或过孔属性与其模板名称之间的对应关系就不那么直观了。

在 PCB 设计空间中定位焊盘或过孔

每次通过 Place 菜单或 Active Bar 在 PCB 设计中放置一个具有唯一尺寸的焊盘(Pad)或过孔(Via)时,都会在板文件中自动创建一个新的 Pad/Via 模板。这些模板称为 <Local> 模板。对于当前 PCB,当 PCB 面板设置为 Pad & Via Templates mode 时,可以在其中查看所有已使用的 Pad 和 Via 模板列表。

PCB 面板处于 Pad &amp; Via Templates 模式
PCB 面板处于 Pad & Via Templates 模式

Pad & Via Templates 模式为当前 PCB 文档中使用的 Pad 和 Via 模板提供高级控制。该面板模式分为三个部分:

  • Library Name
  • Templates
  • Pads/Vias

Library Name

此列表将设计中的 Pad & Via 模板实例显示为一组虚拟库和物理库。这些库用于筛选下方面板区域列表中包含的模板,并按如下方式组织:

  • All – 显示所有 Pad 和 Via 模板,包括从 Pad & Via Libraries 使用的模板。
  • Pads – 显示所有 Pad(本地与库)。
  • Vias – 显示所有 Via(本地与库)。
  • Local – 显示应用到板上的所有 Pad 和 Via 模板,但不包括从 Pad Via Libraries 添加的模板。
  • Pad & Via Libraries – 仅显示从所选 Pad Via Library 应用的 Pad 和 Via 模板。

Templates

此区域提供当前 PCB 设计中使用的所有 Pad/Via 模板列表。其列包括模板来源 Library Name(本地或 Pad Via Library 名称)以及每个模板对应的 Pad/Via 实例数量(Count)。

当面板的 Library Name 区域设置为某个特定的 Pad Via Library 时,Template 区域可能会显示 Count 为零实例的条目。这表示该模板当前未被板布局中的任何 Pad/Via 使用,但它在设计工程中被使用——例如,可能被用作默认 Pad/Via 设置,或用于定义某条设计规则(如 Routing Via Style)的约束。

列表中的任意数量模板都可以保存到单独的 Pad Via Library。为此,使用标准的 Shift+ClickCtrl+Click 多选方式选择多个模板,然后单击 Save as Library 按钮。该库会自动添加到工程中,并可在 Projects panel 中使用 File » Save As 将其保存为所需的 *.PvLib 文件名。要了解更多关于创建 Pad Via Template 库的信息,请参阅 Creating and Editing a Pad Via Template Library 页面。

Templates 区域还允许通过 Place 按钮将基于 Pad Via Library 的模板放置到 PCB 设计中。在面板顶部的 Library Name 区域选择所需的 Pad Via Library 以启用此功能。

Place 按钮可用于放置所选 Pad/Via 模板(前提是该模板位于 Pad Via Template Library 中)。要放置本地 Pad/Via,请使用 PCB Pad Via Templates 面板,如下所述。

Pads/Vias

此区域会显示在上方 Templates 区域中所选模板对应的各个 Pad/Via 实例。

当选择每个 Pad/Via 实例时,该对象会在设计空间中以图形方式高亮显示,这由 PCB 面板顶部的标准高亮、缩放和选择选项定义。随后可在 Properties 面板中将所选 Pad 或 Via 编辑为使用不同模板:在 Template 下拉列表中选择所需模板。

此区域中列出的每个实例都带有一个 Changed 指示框:当链接的库源模板与本地 Pad 或 Via 所使用的模板不一致时,该框会被勾选,即源 Pad Via Library 已更新。若本地 Pad/Via 的 padstack 类型发生变化(例如某个 Pad 实例在本地从 Multilayer 改为 Single layer),Changed 指示也会被勾选。

在所有情况下,都可以使用 PCB Pad Via Templates panel Update 按钮,将 Pad 或 Via 的本地版本更新(或还原)为源 Pad Via Library 中的当前模板。

Pad Via Template Editing and Management Tasks

本节讨论需要编辑 Pad 或 Via 模板的各种场景。

Apply a Different Template to Existing Pads/Vias

有时你会希望对现有 Pad 或 Via 应用不同的模板(例如减少设计中使用的不同 Via 数量)。在这种情况下,使用 PCB 面板的 Pad & Via Templates 模式定位并选择要更改的 Pads/Via。随后可在 Properties 面板中通过在 Template 下拉列表中选择所需模板,将所选 Pad 或 Via 编辑为使用不同模板。


应用了不同的模板。

Unlinking a Template from a Library

如果 Pad/Via 使用的是基于文件的模板库中的模板,则无法直接编辑其属性;否则会导致本地实例不再与所引用的库模板匹配。要编辑引用库模板的 Pad 或 Via,必须先取消链接该模板。

单击 Linked button, click to copy the template from the file library to the local library and reference the local template 按钮以取消链接模板。单击后,会在本地库中创建该模板的副本,并将所选 Pad/Via 实例引用到本地模板。 单击以将模板与基于文件的库取消链接。模板会被复制到本地库并使用该模板。

如果被取消链接的 Pad/Via 在 Pad Via Template 库中定义了自定义名称,则该名称会被移除,并对本地模板应用 IPC 标准命名规则。

Adding a Library Template to the Local Library

如有需要,可将库模板添加到本地库。可通过右键单击模板名称并从上下文菜单中选择 Add to Internal Library 来完成,或将模板从面板的 Pad/Via Library 区域拖拽并放到 Local Pad & Via Library 区域的空白处。

Demonstration of adding a file-based template to the local pad and via library
通过右键菜单或拖放操作将 Pad/Via 模板添加到本地库。

可通过单击 Removed Unused Pad/Via 按钮从本地库中移除未使用的 Pad/Via 库模板。

这等同于放置一个来源于 Pad Via Library 模板的 pad/via,然后将其从板上删除,从而将该模板登记为本地可用。要 replace 本地模板(而不是向本地列表添加模板),请参见下方 Replace a Local Template

Update from Pad Via Library

如果某个 Pad/Via 的模板已在库中更新,并且该模板已用于某个板设计中,则在 PCB Pad Via Templates 面板中单击 Update 按钮以更新设计中的 Pad/Via 模板。更新会自动反映到板上所有使用该模板的 Pad/Via 实例中。


使用了已在库中更新模板的 Pad/Via,可通过 PCB Pad Via Templates 面板中的 Update 按钮在 PCB 设计中进行更新。

当发起更新时,会打开 Update Pads/Vias on Board 对话框,列出将要应用的已检测到的更改详情。


检测到与源库版本不同的 Pad/Via 模板,可从库更新到 PCB 设计中。

对话框提供三个更新选项以控制更新过程:

  • Update locked objects – 无论 Pad/Via 对象是否处于 Locked 状态,都强制更新其模板。
  • Update free objects – 仅更新应用于自由(free)Pad 和 Via 的 Pad/Via 模板。
  • Update component objects – 仅更新应用于元件中所用 Pad 和 Via 的 Pad/Via 模板。

此同步行为由 Pad 和 Via 的 Library 属性决定;在 Properties 面板中查看所选 Pad 或 Via 的属性时可见。关于本地模板版本与源模板之间存在差异的提示,会显示在 Pad & Via Templates mode of the PCB panelPads/Vias 区域的 Changed 列。

即使源 Pad Via Library 中的模板名称发生变化,模板在 PCB 设计中应用到 Pad/Via 的链接仍会通过模板的 GUID 引用(存储在板设计数据中)保持。

对话框底部区域列出将要更新的 Pads/Vias,并包含每个对象的相关信息,包括 TypeDescriptionLibraryTemplateAction。此外,你还可以选择将每个 Pad/Via 标记为 Locked 和/或 In Component。启用后,这些选项会使对象受对话框顶部区域控件的约束。

Replace a Local Template

基于库的 Pad/Via 模板也可以 replace 本地模板,从而更新板上使用该本地模板的 Pads 或 Vias。

为此,将所需的库模板从面板的 Pad/Via Library 区域拖拽到面板的 Local Pad & Via Library 区域,但此时要将库模板 on top of 到现有的本地模板条目上。所有使用该模板的自由或元件 Pad/Via 实例都会更新为新的库模板样式。

在下面的动画中,请注意 C1C2 元件焊盘会在物理上变更为由“拖放”的库模板所确定的类型——从 r110_100 变为 s120

将库模板拖放到本地模板条目上方,可在设计中的所有实例中将其替换。
将库模板拖放到本地模板条目上方,可在设计中的所有实例中将其替换。

移除未使用的焊盘/过孔

由于本地库中列出的模板名称源自当前 PCB 布局中的焊盘和过孔,如果板上某个特定本地焊盘/过孔配置的所有实例都已被删除,则其对应模板将从本地列表中移除。

但是,如果已放置的焊盘或过孔 来自 Pad Via Library,那么当该焊盘/过孔的所有实例都从板上移除后,其模板仍会保留在本地列表中。不再需要的 Pad Via Library 模板实例,可以通过 Remove Unused Pad/Via 按钮从本地“数据库”记录中移除。 将打开 Update Templates from Library 对话框,你可以在其中选择要从本地 Pad & Via Library 中移除哪些焊盘和过孔模板。使用 Templates 按钮或右键菜单,可在列表中全选/取消全选所有模板,或反转选择。

 Update Templates from Library 对话框
 Update Templates from Library 对话框

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