规划刚性与柔性区域 - 高级模式

概览

本文介绍如何在 Altium Designer 中使用高级刚柔结合模式规划和放置刚性与柔性板区域,并与标准模式进行清晰对比,帮助您了解何时需要采用高级工作流程。文章将逐步讲解如何定义板区域、识别 PCB 当前使用的刚柔结合模式、在板规划模式下工作,以及如何准确地放置区域、为其命名、分配层叠并进行编辑。此外,本文还重点介绍了构建更复杂的刚柔结合布局时需要掌握的关键放置行为、快捷键和区域属性。如果您希望通过实用指南,更有把握地设置和管理高级刚柔结合板区域,请继续阅读。

- 您将了解标准刚柔结合模式与高级刚柔结合模式之间的区别,以及这些区别如何影响板区域的创建和定义方式。
- 您将了解如何在板规划模式下放置和编辑板区域,包括指定名称、分配层叠,以及使用辅助线和捕捉功能实现精确操作。
- 您将掌握实用的快捷键、放置模式和属性设置,从而更高效地处理复杂的刚柔结合 PCB 布局。
使用 AI 深入了解:

Altium 的 PCB 设计软件提供两种刚挠结合设计模式。原始模式(即标准模式)称为“刚挠结合”,支持简单的刚挠结合设计。如果您的设计具有更复杂的刚挠结合要求,例如柔性区域重叠,则需要使用“高级刚挠结合”模式(也称为刚挠结合 2.0)。可在层叠管理器中的 Tools 菜单中选择模式。

这两种模式的根本区别在于:在原始模式中,通过放置分割线将板形分成独立的板区域,分割线会作为对象保留,用于界定一个板区域的终点和另一个板区域的起点。在高级模式中,每个板区域均单独放置;如果对较大的区域进行切割,它会变成两个独立的区域对象。在高级模式中,相邻板区域的边缘定义了两个区域的交界位置,而不是通过分割线来定义。因此,在高级刚挠结合模式下,电路板中不存在分割线对象。

► 了解有关设计刚挠结合 PCB

的更多信息。View 菜单提供三种 PCB 编辑器工作模式,并配有易于记忆的快捷键,方便您在以下模式之间快速切换:

  • Board Planning Mode(1)
  • 2D Layout Mode(2)
  • 3D Layout Mode(3)

在 2D 和 3D 视图模式之间切换时,默认会分别保留各视图模式的缩放和方向设置。如果您希望切换时看到电路板的相同位置和方向,请按 Ctrl+Alt+2 或 Ctrl+Alt+3,而不是 2 或 3。

刚打开一个 PCB,想知道它使用的是标准刚挠结合模式还是高级刚挠结合模式?

您可以打开层叠管理器进行检查。也可以切换到板规划模式(快捷键为 1),然后查看活动栏:

标准刚挠结合模式
高级刚挠结合模式

放置板区域

板区域是一种多边形对象,使用标准的多边形对象放置方法进行放置。板形必须精确定义,因此务必严格按照要求创建组成电路板的各个区域。下面的视频演示了如何将板区域的边缘与预先放置的设计空间辅助线对齐,从而创建板区域。这种方法的优点是,可以通过在 Properties 面板中编辑坐标来精确定义设计空间辅助线的位置。

预定义的工作区辅助线用作放置板区域的参考。

在 Board Planning Mode 中放置和修改板区域:

  1. 选择 View » Board Planning Mode(或按快捷键 1)进入 Board Planning Mode。默认的现有板区域将显示为绿色矩形。
  2. 选择 Place » Board Region 放置新区域(或单击 Active Bar 上的 按钮)。
  3. 定位光标并单击,确定板区域的起始顶点。板区域与区域或多边形一样,都是多边形对象,采用相同的放置(和编辑)流程。
  4. 移动光标,准备放置第二个顶点。默认情况下,每次单击会放置两条边,两条边之间采用用户定义的拐角形状;按 Spacebar 可切换拐角方向。有关更改拐角模式的详细信息,请参阅下方的 Placement Modes 部分。
  5. 继续移动鼠标并单击以放置顶点,创建定义板区域整体形状所需的边。
  6. 放置最后一个顶点后,右键单击或按 Esc,闭合并完成板形的定义。无需手动闭合板形,软件会自动将最后放置的点连接回起点,从而完成形状。
  7. 每个板区域都通过名称进行唯一标识。在属性面板的板区域模式中的 Name 字段内输入适当的名称(必须在设计空间中选中板区域,面板才会显示其属性)。
  8. 每个板区域都必须分配一个层叠。创建新的板区域时,系统会为其分配名为 Board Layer Stack 的默认层叠。在 Properties 面板的 Board Region 模式中分配所需的层叠。层叠在层叠管理器中定义和命名。
  9. 如果最终 PCB 需要多个板区域,请继续定义其他区域。
  • 每个区域都会显示一个标签,以 Region Name - Layer Stack Name 的形式显示区域名称及其所分配的层叠名称。板区域在 Properties 面板的 Board Region 模式中命名,层叠则在层叠管理器中命名。
  • 可以放置任意数量的板区域,构成所需的板形。板区域可以重叠,但请注意,这并不定义一个区域延伸到相邻区域中的距离;该距离在层叠管理器中作为层叠配置的一部分进行定义。
  • 板区域是一种多边形对象。要修改其形状,先单击选中它,然后单击并拖动边或编辑控制点。了解有关编辑多边形对象的更多信息。请注意,在高级模式下,由于板区域采用交互式编辑方式,板规划模式的 Design 菜单中不再提供编辑类命令。
  • 要移除板区域,请将其选中,然后按键盘上的 Delete 键。必须始终保留至少一个板区域,因此无法删除最后一个板区域。
  • 除了绘制板区域,还可以从图元创建板区域,详情请参阅本页的 在 2D 绘图图元与电路板定义对象之间转换部分。
  • 在放置或编辑板区域期间,光标受光标捕捉设置的约束,包括:当前捕捉栅格、可供捕捉的对象、现有工作区辅助线以及轴向捕捉设置。利用这些功能可帮助您获得所需的形状。

    ► 了解有关理解捕捉行为的更多信息。

此外,您可以按 Tab 键暂停放置,并访问 Properties 面板的板区域模式,以便即时更改其属性。单击设计空间中叠加显示的暂停按钮()可继续放置。

Placement Modes

重新定义板形时,有五种可用的拐角模式,其中四种还具有拐角方向子模式。在重新定义期间:

  • 按 Shift+Spacebar 可循环切换五种可用的拐角模式。
  • 按 Spacebar 可在两种拐角方向子模式之间切换。
  • 在任一种圆弧拐角模式下,按住 键缩小圆弧,或按 键增大圆弧。按键时按住 Shift 键可加快圆弧大小的调整。
  • 按 1 快捷键可在每次单击放置两条边和每次单击放置一条边之间切换。在第二种模式下,虚线边称为前瞻线段(如下方最后一张图所示)。
  • 按 Backspace 键可移除最后一个顶点。

按 Shift+Spacebar 可循环切换五种可用的拐角模式,按快捷键 1 可在放置两条边或一条边之间切换。 
 
 
按 Shift+Spacebar 可循环切换五种可用的拐角模式,按快捷键 1 可在放置两条边或一条边之间切换。

从 3D 实体创建板区域

在 3D 模式下,还可以使用 Create Board Region from 3D Body 命令从 3D 实体对象创建板区域。操作步骤如下:

  1. 确保当前以 3D 模式查看电路板(如果不是,可使用 3 键盘快捷键快速切换到此模式)。
  2. 从主菜单中选择 Design » Board Shape » Create Board Region from 3D body 命令。
  3. 将光标置于要用于生成 PCB 板区域的 3D 模型上,然后单击或按 Enter。模型将变为透明。
  4. 在 3D 模型上移动光标以定位一个面。当光标下方检测到平面时,该平面将变为不透明,并显示细蓝色边框。
  5. 找到合适的面后,单击或按 Enter ,即可创建新的板区域(替换设计空间中先前定义的板区域)。
  6. 随后将显示 Board Outline Creation Successful 对话框,确认创建成功。通过此对话框,您可以隐藏模型部件,并将其排除在 DRC 检查之外。此外,还可选择调整模型高度,使该面与顶面或底面对齐,或者不修改位置。
所选面的电路板轮廓必须与 PCB 板对齐,才能定义板区域。 

创建板切口区域

要在电路板内部创建切口,请放置一个板切口区域(Place » Define Board Cutout,或单击 Active Bar 上的 按钮)。板切口也是多边形对象,因此其放置过程与板区域本身相同。下图显示了一个包含两个板切口的板区域,制造后,这些切口将成为电路板上的孔洞。

放置在板区域上的板切口会在成品电路板中形成孔洞。 放置在板区域上的板切口会在成品电路板中形成孔洞。

将电路板轮廓切分为多个区域

您可以通过切分,将现有板区域分成两个区域。此操作需要在 PCB 编辑器处于 Board Planning Mode 时进行。

已使用“切分区域”命令将电路板分为三个板区域。

要切分板区域:

  1. 选择 View » Board Planning Mode(或按 1 快捷键)进入 Board Planning Mode。
  2. 选择 Design » Slice Board Region(或单击活动栏上的  按钮)进入“切分板区域”模式。
  3. 选择该命令后,即进入切分模式,此模式类似于走线放置模式。从待切分区域的外部开始,单击以 依次确定用于定义切分线的顶点。定义切分线时,按 Shift+Spacebar 可循环切换拐角模式;按 Spacebar 可在起始和结束拐角模式之间切换,按 Backspace 键可移除最后放置的拐角。将切分线的终点放置在板区域边缘之外。完成切分线的定义后,右键单击或按 Esc 结束命令。
  4. 此时会打开一个确认对话框,显示此次操作将切分的多边形(区域)数量,以及将创建的多边形(区域)数量。单击 Yes 确认创建。

每个新创建的区域都可能继承原区域中的一个或多个元件。如果这些元件属于某个元件类,系统将为每个新区域创建一个新类,并相应更新其成员。

从选定对象创建板区域

根据电路板的形状,通过创建多个板区域来构建板形可能更高效。如上所述,可以交互式放置区域,也可以沿走线和圆弧对象定义的轮廓描绘来创建区域。下方视频演示了如何从选定对象定义三个板区域。视频中使用同一个对象来定义区域接触处的相邻边缘,从而确保这些区域精确对齐。

一种常用方法是使用走线和圆弧定义区域轮廓,然后从选定的轮廓创建板区域。

在二维绘图图元与电路板定义对象之间转换

定义板形及其中所需板区域的一种常用方法,是从机械 CAD 软件导入图纸。例如,可以导入 DWG 文件中的机械详图,在机械层上获得一组线条(走线),用于定义板形、板形内的区域,以及刚柔结合设计中柔性区域的弯折线位置。

软件提供了多个命令,可根据二维绘图图元创建电路板定义对象(区域、板切口、弯折线),同时也提供了相应的反向命令,可将电路板定义对象转换回绘图图元。

对象 从选定的二维绘图图元创建 从电路板设计对象创建
板区域 Create Board Region from Selected Objects
(Design » Board Shape 子菜单)
Explode Region to Free Primitives
板切口 Create Board Cutout from Selected Primitives Explode Board Cutout to Free Primitives
弯折线 Convert Selected Line to Bend Line Explode Bend Line

注意:

  • 两个转换方向的命令均位于相应 View 模式的 Tools » Convert 子菜单中(“从选定对象创建板区域”命令除外,该命令位于 Design » Board Shape 子菜单中)。
  • 要将二维绘图图元转换为电路板定义对象,请将视图切换到 2D Layout Mode。
    • 运行命令前,必须先选中图元。
    • 要创建区域或板切口,图元必须构成封闭形状。有关此形状的要求,请参阅下方的警告框。
  • 要将电路板定义对象转换为二维绘图对象,请将视图切换到 Board Planning Mode。
    • 这些命令不要求预先选中对象,但如果已有选定对象,则会对该对象执行操作。
    • 如果存在多个板区域,将某个区域分解为图元后,该区域会消失。如果仅存在一个板区域,则会创建图元,同时保留所选板区域(必须始终保留一个板区域)。
    • 二维绘图对象会创建在“板形”机械层上。如果电路板中不存在此层类型的层,系统将添加一个机械层,并将其层类型设置为“板形”。了解有关机械层和层类型的更多信息。
    • 虽然没有专门用于重新组合已分解对象的命令,但可以使用 Undo 命令 实现这一目的。
所有基于线条(走线)和圆弧构成的轮廓来创建多边形的命令,都会尝试沿选定对象的中心线识别形状。如果某一走线或圆弧段的终点坐标与下一走线或圆弧段的起点坐标不完全一致,边界识别算法就会失败,并显示一条消息,指出失败位置。随后,系统会提示是否改用描边算法。请注意,描边算法沿走线或圆弧对象的外边缘进行描绘,因此生成的形状与基于中心线创建的形状略有不同。只有在设计能够接受这种差异带来的影响时,才应选择此选项。

修改板区域

当 PCB 配置为使用标准刚柔结合模式时,两个相邻区域的交界位置由一条可移动的蓝色分割线定义。高级刚柔结合模式不采用这种方式,而是将每个区域定义为独立的封闭多边形。由于每个区域都是多边形,因此可根据需要使用标准的多边形编辑技巧进行调整。请注意,并非所有多边形编辑命令都可用于修改板区域,例如添加和减去多边形命令就不可用。

如果调整板区域的形状后,该区域与相邻区域发生重叠,软件会将层数最多的区域视为重叠部分实际所属的区域。

编辑多边形对象时需注意:

  • 单击并拖动顶点或多边形边缘时,有三种形状调整模式可用:滑动、折断和弯曲。在拖动过程中按 Shift+Spacebar 可循环切换这些模式。当前模式会显示在状态栏和平视显示中。
  • 光标的捕捉行为由当前光标捕捉设置控制,包括 当前捕捉栅格、可供捕捉的对象、工作区辅助线以及轴向捕捉设置。利用这些功能可帮助您获得所需的形状。了解有关捕捉行为的更多信息。

分配层叠并编辑板区域名称

Related page: 定义层叠

新建电路板时,板上只有一个名为 Default Layer Stack Region 的区域。此区域将被分配名为 Board Layer Stack 的默认层叠。

将板形分割为多个区域时,每个新区域也会被分配默认层叠。在 层叠管理器中定义好所需的层叠后,即可为每个区域分配层叠 并指定一个有意义的名称。

每个区域都会显示一个标签,以 Region Name - Layer Stack Name 的形式显示区域名称及其所分配的层叠名称 。如果所选层叠已启用柔性设置,还会通过 (flex) 加以指示。可在 Layer Stack Manager 中为层叠启用柔性设置。

要分配层叠并为区域命名:

  1. 选择 View » Board Planning Mode 或按 1 快捷键进入 Board Planning Mode。
  2. 单击工作区底部的 Multi-Layer 选项卡,将其设为活动层(如果该层选项卡不可见,请按 L 打开 视图配置面板以启用它)。
  3. 双击 板区域以打开 Board Region 对话框,或单击板区域并打开 Properties 面板。如果无法选中该区域并打开对话框,请确保 选择过滤器未排除区域。
  4. 从 Layer stack 下拉列表中选择所需的层叠,为区域分配层叠。
  5. 根据需要编辑 Name。

板区域的名称及所分配的层叠显示在该区域的几何中心。当所分配的层叠配置为柔性层叠时,还会显示 (Flex)。
板区域的名称及所分配的层叠显示在该区域的几何中心。当所分配的层叠配置为柔性层叠时,还会显示 (Flex)。

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