信号层上的多边形

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Altium Essentials: PCB Polygon Pour and Planes

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概览

本文介绍 Altium Designer 中的多边形覆铜,以及如何在 PCB 信号层上使用多边形覆铜,创建遵循间距和连接规则的实心或网格状铜区域。文中将逐步讲解如何放置多边形覆铜、在放置过程中更改设置、使用拐角模式和前瞻(Look-Ahead)功能,以及通过移动、重塑、修改边界或调整大小来编辑现有的多边形覆铜。如果您希望从实用角度了解多边形覆铜的工作方式,以及如何在 PCB 编辑器中高效使用它们,本指南将帮助您更有信心、更精准地完成设计。请继续阅读。

- 了解多边形覆铜在信号层上的作用,包括如何连接同一网络的对象,以及避让不同网络的对象。
- 了解如何在 PCB 编辑器中放置多边形覆铜、在放置过程中调整选项,以及使用拐角模式和前瞻功能。
- 掌握放置后编辑多边形覆铜的主要方法,包括移动、重塑、修改边界、调整大小和重新覆铜。
使用 AI 深入了解:

使用多边形铺铜(较亮的红色)在电路板上创建大面积 GND 区域
使用多边形铺铜(较亮的红色)在电路板上创建大面积 GND 区域

以实心和网格形式显示的多边形铺铜,展示了不同的间距、受控的连接方式和气隙。 
以实心和网格形式显示的多边形铺铜,展示了不同的间距、受控的连接方式和气隙。

多边形铺铜是一种组合设计对象,由较简单的基本对象组成,即区域,或走线和圆弧。 多边形铺铜使用区域对象或走线与圆弧对象的组合,在 PCB 层上创建实心或网格(栅格)区域。多边形铺铜也称为敷铜,与区域类似,但它能够自动绕开现有对象进行铺铜,从而填充电路板上形状不规则的区域,并且仅连接到与该多边形铺铜属于同一网络的对象。

在信号层上,您可以放置实心多边形铺铜,以定义用于承载大电源电流的区域,或定义接地区域以提供电磁屏蔽。网格多边形铺铜通常用于模拟设计中的接地。

放置在信号层上的多边形铺铜会创建一个多边形铜区域,可以是实心或网格形式。在铺铜过程中,多边形会自动与不同网络的电气对象保持间距,连接到同一网络的对象,并填充形状不规则的区域。间距和连接属性由适用的电气间距和多边形连接方式设计规则控制。

多边形铺铜可以用于非铜层。如果将多边形铺铜放置在非信号层上,它将不会绕开现有对象进行铺铜,因为这些对象未分配网络。

放置多边形铺铜

多边形铺铜只能在 PCB 编辑器中放置。要直接放置多边形铺铜,请先切换到所需的层。启动多边形铺铜放置命令(Place » Polygon 铺铜)后,光标将变为十字形,并进入多边形铺铜放置模式。定位光标,然后单击或按 Enter 进行放置。继续放置其他多边形铺铜,或右键单击或按 Esc 退出放置模式。

  • 在 Altium Designer 的 PCB 编辑器中,定义任何多边形对象(例如实心区域、板形或多边形铺铜)的过程都是相同的。实心对象是封闭对象,因此无论放置过程进行到哪一步,Altium Designer 都会显示一条从光标返回对象起始位置的线。如果右键单击(或按 Esc)退出放置模式,这条线将成为实心对象的最后一条边。放置过程就是定义多边形对象轮廓的过程,换言之,就是使用各种可用的拐角模式来定义各个拐角的位置。 
  • 在放置过程中按 Tab 键可暂停放置并访问 Properties 面板,在该面板中可以即时更改正在放置的多边形铺铜的属性,包括填充和网络连接选项以及绕开对象铺铜的属性。单击悬浮的暂停按钮()可继续放置。轮廓完成后,多边形将根据 Properties 面板中所选的选项自动填充。有关更多信息,请参阅多边形铺铜属性部分。
  • 多边形铺铜也可以从选定的基本对象创建。现有多边形可以切割为两个或更多多边形,两个或更多多边形铺铜对象可以合并,还可以从另一个“基础”多边形铺铜中减去一个或多个多边形铺铜对象。请参阅相应部分以了解更多信息。

拐角模式

放置多边形铺铜时,有五种可用的拐角模式(45°、45° 圆弧、90°、90° 圆弧和任意角度),其中四种还具有拐角方向子模式。在放置过程中:

  • 按 Shift+Spacebar 可循环切换可用的拐角模式。
  • 按 Spacebar 可在两种拐角方向子模式之间切换(任意角度模式除外)。
  • 在任一种圆弧拐角模式下,按住 , 或 . 键可缩小或增大圆弧。同时按住 Shift 键可加快圆弧大小的调整。
  • 按 Backspace 可移除最后一个拐角。
  • 按 1 快捷键可在每次单击放置两条边与每次单击放置一条边之间切换。在第二种模式中,虚线边称为前瞻线段(如下方一组图片中的最后一张所示;有关更多信息,请参阅了解前瞻功能部分)。

按 Shift+Spacebar 可循环切换五种可用的拐角模式; 按 1 快捷键可在放置两条边与一条边之间切换。
按 Shift+Spacebar 可循环切换五种可用的拐角模式; 按 1 快捷键可在放置两条边与一条边之间切换。

了解前瞻功能

在 PCB 设计过程中,很多情况下您需要能够预判后续走线段或对象边缘的走向,而不实际放置该对象。为满足这一需求,Altium Designer 提供了一项名为 Look-Ahead 的功能。启用前瞻功能后,单击时不会放置当前附着在光标上的走线段或对象边缘,而只会放置前一段。换言之,最后一段可让您提前预览 后续线段的放置位置。

在放置对象时按 1 快捷键可开启或关闭前瞻功能。请注意显示效果如何随模式切换而变化。放置走线时,下次单击将放置的线段以网格填充显示,而前瞻线段则以空心或未填充形式显示。放置实心对象时,下次单击将放置的边以白色实线显示,而前瞻边则以白色虚线显示。

下图展示了前瞻功能开启和关闭时,走线段显示效果的变化。

 前瞻功能开启(第一张图)和关闭(第二张图)时的走线放置。下次单击鼠标将放置网格填充的走线段。  前瞻功能开启(第一张图)和关闭(第二张图)时的走线放置。下次单击鼠标将放置网格填充的走线段。

前瞻功能也适用于多边形铺铜的放置。在放置过程中按 1 快捷键可将其开启或关闭(请注意,此快捷键仅在放置对象时有效)。 下图展示了多边形铺铜第一个拐角的放置。 

 前瞻功能已开启。下次单击鼠标后,实线将成为多边形的一条边,而虚线则不会。请注意返回起点的实线。它显示了终止多边形放置时,多边形将如何闭合。  前瞻功能已开启。下次单击鼠标后,实线将成为多边形的一条边,而虚线则不会。请注意返回起点的实线。它显示了终止多边形放置时,多边形将如何闭合。

前瞻功能已关闭。下次单击时,两条实线都会成为多边形边缘。请注意返回起点的实线。它表示如果您 结束 多边形放置,多边形将如何闭合。 前瞻功能已关闭。下次单击时,两条实线都会成为多边形边缘。请注意返回起点的实线。它表示如果您 结束 多边形放置,多边形将如何闭合。

编辑多边形

移动多边形覆铜

单击已选中 多边形覆铜的实际形状(避开其编辑控制柄) 并拖动,即可移动它。按住 Shift 键可选择多个多边形覆铜进行移动。

移动过程中还可执行以下操作:

  • 按 Spacebar 可逆时针旋转多边形覆铜,按 Shift+Spacebar 可顺时针旋转。旋转角度由 Preferences 对话框的 PCB 编辑器 – 常规页面上定义的 Rotation Step 值决定。
  • 按 L 键可将多边形翻转到电路板的另一面。
  • 按 X 或 Y 键可分别沿 X 轴或 Y 轴镜像多边形。

或者,您可以 右键单击多边形覆铜,然后从右键菜单中选择 Polygon Actions » Move Polygon 命令。启动该命令后,多边形覆铜将附着在光标上,并以轮廓模式显示。将多边形覆铜移动到所需位置,然后单击 或按 Enter 完成放置。

调整多边形覆铜的形状

 正在调整大小的多边形覆铜,其拐角为 90º 圆弧。 正在调整大小的多边形覆铜,其拐角为 90º 圆弧。

选中的多边形覆铜 包含两种类型的点 或“控制柄”,可用于编辑多边形覆铜的形状。

  • Full Handles - 这些实心控制柄位于多边形的拐角处。
  • Empty Handles - 这些空心控制柄位于实心控制柄之间各线段的中点。

通过移动位于各个拐角 或各条边中点的这些控制柄或顶点,可以调整现有多边形的形状。

要修改多边形形状:

  • 单击并选中多边形,其顶点将高亮显示,光标变为十字光标。
    • 单击并按住实心控制柄,然后拖动以移动该拐角。
    • 单击并按住一条边,然后拖动以移动整条边。
    • 单击并按住空心控制柄,然后拖动以移动整条边(适用于走线和圆弧)。
    • Ctrl+Click空心控制柄,可将该边分为两条边。只需在开始移动时按住 Ctrl。随后可使用 Shift+Spacebar 快捷键循环切换模式(圆弧、斜接和任意角度)。

    上方图片展示了空心控制柄的编辑操作。在下方图片中,抓住控制柄进行移动编辑时按下了 Ctrl。
    上方图片展示了空心控制柄的编辑操作。在下方图片中,抓住控制柄进行移动编辑时按下了 Ctrl。

  • 如果“任意角度”放置模式产生了不需要的顶点,请单击并按住该顶点,然后拖动 边缘,将该边上的顶点减少为一个。 要删除顶点,请单击并按住该顶点,就像要移动它一样,然后按 Delete 键。

  • 完成后,右键单击,然后选择 Polygon Actions » Repour Selected,以按新形状重新覆铜。

修改多边形覆铜边界

除了编辑顶点,您还可以使用 Polygon Actions » 修改多边形边界 右键 命令,轻松更改多边形的形状。启动该命令后,光标将变为十字光标。每次单击都会添加一个新顶点。与放置多边形时一样,可以使用 Shift+Spacebar 快捷键更改拐角形状。

调整多边形覆铜的大小

要从编辑形状 切换为编辑当前光标下所选多边形覆铜对象的大小,您可以 右键单击 选中的多边形覆铜对象,然后从右键菜单中选择 Polygon Actions » Resize Polygon 命令。启动该命令后,多边形编辑模式将从 reshaping 切换为 resizing。此时,多边形各条边上的编辑控制柄将被位于对象外接矩形四个角和四条边中点的八个编辑控制柄取代,从而直观地表明模式已切换。

  • 单击并拖动角部编辑控制柄,可同时在垂直和水平方向上调整多边形覆铜的大小。
  • 单击并拖动边中点的编辑控制柄,可单独在垂直或水平方向上调整多边形覆铜的大小。

    调整多边形覆铜大小时,原始形状的轮廓会保留下来,以指示发生的变化,直到修改后的多边形重新覆铜。

修改多边形覆铜的大小或位置后,它将被标记为已修改。如果在 Preferences 对话框的 PCB Editor - General 页面上启用了 Repour Polygons After Modification 选项,多边形(及其所有依赖多边形)将自动重新覆铜。如果未启用此选项,多边形覆铜将不会重新填充。

要从编辑大小切换回编辑形状,请右键单击当前正在调整大小的已选中多边形覆铜对象,然后从右键菜单中选择 Polygon Actions » Edit Polygon Shape 命令。

多边形覆铜属性

Properties 面板的 Polygon Pour 模式
Properties 面板的 Polygon Pour 模式

Actions
  • Repour – 单击可重新填充多边形覆铜。如果您更改了多边形内的设计,此功能会很有用。恢复多边形后,需要重新覆铜,以消除设计更改所造成的违规。

  • Shelve – 单击可搁置多边形;这不会将其从设计中移除,而是将其隐藏,使其不再显示,也不参与 DRC 和网络连通性分析。

  • Assign net – 单击可为所需的多边形分配网络。选择后,将显示 Net Name 对话框。

  • Bring to front – 单击可更改覆铜顺序,使选中的多边形位于所有其他重叠多边形之前(具有最高优先级)。

  • Send to back – 单击可更改覆铜顺序,使选中的多边形位于所有其他重叠多边形之后(具有最低优先级)。

  • Modify – 单击可直接在 PCB 文档中重新定义多边形的形状。

Net Information 显示多边形覆铜所属网络的信息;如果该网络属于某个差分对,还会显示差分对信息。在适用情况下,还会显示类信息。有关网络信息的更多内容,请参阅 PCB 放置与编辑技巧 页面。
Net 此多边形覆铜所属的网络。当前电路板设计中的所有网络都会列在下拉列表中。选择 No Net 可指定该多边形不连接到任何网络。 Net 图元的属性由设计规则检查器用来确定 PCB 对象的放置是否合法。或者,您可以单击 Assign Net 图标 (),在设计空间中选择一个对象,该对象的网络将分配给选定的多边形。有关为对象分配网络的更多信息,请参阅 PCB 放置与编辑技巧 页面。
Layer 使用下拉列表选择放置多边形覆铜的 层。
Name

为多边形指定一个合适的名称。名称不仅有助于识别各个多边形,还可用于在设计规则中指定某个多边形(或一组多边形)。默认情况下,多边形采用基于层和网络的自动命名。命名依据为 Properties 面板的 Board 模式中 Polygon Naming Scheme 字段所指定的命名方案。如果您已输入自定义名称并希望恢复自动命名,只需清空该字段并按下 Enter。

  • 也可以通过 PCB List 面板和 Polygon Pour Manager 清除自定义名称并恢复自动命名。

  • Altium Designer 会持续监控和管理自动分配的名称。如果某个属性发生变化,例如网络分配或层在层叠中的位置,自动分配的名称就会自动更新。受影响的设计规则也会自动更新。

Area 该多边形覆铜所包围的面积,以平方毫米或平方英寸表示。
(X/Y) 此多边形覆铜的第一个顶点在设计空间中的当前位置,相对于用户可定义的原点。单击  按钮可锁定此多边形覆铜的位置。有关锁定设计对象的更多信息,请参阅 PCB 放置与编辑技巧 页面。
Fill Mode 选择多边形覆铜的填充模式。共有三种模式,每种模式都有各自的优势和选项。了解有关 多边形覆铜填充模式的更多信息。
Pour Over Same Net 使用下拉列表控制遇到同一网络的对象时的覆铜行为。了解有关 将多边形覆铜连接到网络的更多信息。
Remove Dead Copper 进行多边形覆铜时,由于其他走线、焊盘等的存在,多边形的某些区域(孤岛)可能与所连接的网络完全隔离。启用此选项后,多边形中任何未与至少一个其他网络对象建立连接的区域都会被自动移除。请注意,如果多边形未包围所分配网络上的任何焊盘,则整个多边形都是死铜,会被全部移除。在这种情况下,仍会显示多边形的轮廓,以指示该位置存在一个多边形。
Optimal Void Rotation 启用此选项,可确保当多边形从属于其他网络的相邻对象之间穿过时,其边缘的排列方式能够提供最大的颈部宽度。多边形圆弧会被短直线边缘替代,其长度由 Arc Approx. 设置决定。
Outline Vertices 

使用此区域可修改当前选定的多边形覆铜对象的各个顶点。您可以根据需要修改现有顶点的位置、添加新顶点或删除顶点。可以在顶点之间定义圆弧连接,并支持将顶点信息导出到 CSV 格式文件或从中导入。

  • Vertices Grid – 列出当前为多边形覆铜定义的所有顶点。
  • Index – 分配给顶点的索引(不可编辑)。
  • X – 顶点的 X(水平)坐标。单击可编辑。
  • Y – 顶点的 Y(垂直)坐标。单击可编辑。
  • Arc Angle (Neg=CW) – 用于连接此顶点与下一个顶点的圆弧角度。默认情况下,连接为直线边缘,此字段保持为空。单击进行编辑,然后根据需要输入圆弧角度。输入正值将绘制逆时针圆弧。要绘制顺时针圆弧,请输入负值。
  • Add – 用于添加新顶点。新顶点将添加在当前选定(高亮显示)的顶点条目下方,其初始坐标与先前选定的条目相同。
  • – 单击可删除当前选定的顶点条目。删除前会提示您确认。

要将整个表格内容导出为 CSV 格式文件,请右键单击表格中的任意位置,然后选择 Export To CSV 命令。随后会出现 Export Outline Vertices 对话框,您可在其中确定文件的保存位置和名称。默认文件名为 Outline Vertices.CSV。要从 CSV 文件导入顶点信息,请右键单击表格中的任意位置,然后选择 Import From CSV 命令。随后会出现 Import Outline Vertices 对话框,您可在其中浏览并打开所需的 CSV 文件。请注意,导入操作将覆盖表格中当前定义的所有内容。

PCB 编辑器中使用的多边形覆铜引擎可在多边形覆铜中生成“真实圆弧”,同时还能提高覆铜的质量和性能。此高级多边形覆铜引擎目前处于公测阶段,在 Advanced Settings 对话框中启用 PCB.Polygon.AdvancedPour 选项后即可使用。高级覆铜引擎适用于所有填充模式(Solid、Hatched 和 None)。

禁用 PCB.Polygon.AdvancedPour 选项时,将使用近似形状代替真实圆弧,并且选定多边形覆铜的 Properties 面板中会提供 Optimal Void Rotation 选项。启用此选项,可确保当多边形从属于其他网络的相邻对象之间穿过时,其边缘的排列方式能够提供最大的颈部宽度。多边形圆弧会被多条短直线边缘替代,对于实心多边形覆铜,与理想圆弧的最大偏差由 Arc Approx. 设置决定。减小此值将使用更多直线边缘,以更好地逼近圆弧。此外,禁用 PCB.Polygon.AdvancedPour 选项时,采用 Hatched 和 None 填充模式的多边形覆铜将提供 Surround Pad With 选项。使用此选项可选择用于包围焊盘的形状(Arcs 或 Octagons)。

高级铺铜引擎生成的真实圆弧会显示在 PCB 编辑器中,纳入 DRC 检查,并体现在所有类型的生成输出中。此功能处于公开测试阶段,在 高级设置对话框中启用 PCB.Rendering.DrawArcBaseGeometry 选项后即可使用。Note:要渲染真实圆弧,还需要在 Advanced Settings 对话框中启用 PCB.Polygon.AdvancedPour 选项。

如果进行了任何更改(无论是手动更改,还是通过从 CSV 文件导入数据进行更改),面板都会在 Properties 面板顶部的蓝色横幅中提示有待应用的更改,并提示您应用这些更改。

多边形铺铜填充模式

同一多边形先使用区域(Solid)铺铜,再使用走线/圆弧(Hatched)铺铜。 
同一多边形先使用区域(Solid)铺铜,再使用走线/圆弧(Hatched)铺铜。

多边形铺铜放置引擎可根据 Properties 面板中选择的填充模式,使用实心区域或走线与圆弧的组合来构建多边形。预览图像会随之变化,以图形方式展示实心多边形铺铜,面板中也会提供相关选项。支持三种填充模式。

每种填充模式都会在 Properties 面板中显示 Show Preview / Hide Preview 选项,用于显示或隐藏面板中所选多边形的可视化表示。

实心

选择此模式后,多边形在内部由实心区域对象构成,完成铺铜后,每个连续的铜区域都对应一个独立的区域对象。

此类多边形放置的对象数量要少得多,因此文件更小;铺铜、重绘、文件打开、DRC 和网络连通性分析速度更快;而且,由于 Gerber 和 ODB++ 完全支持区域对象,输出文件也更小。

选择此模式后,Properties 面板中会提供以下相关选项()。

Remove Islands Less Than

指定面积值。面积小于此值的所有铜区域都将被移除。

此选项仅依据面积进行判断,不考虑孤岛是否连接到焊盘或过孔。请注意,如果在 Properties 面板中启用了 Remove Dead Copper 选项,则始终会移除所有未连接的铜区域。

Remove Necks Less Than

指定宽度值。宽度小于此值的狭长铜条将被移除。请注意,此选项的值越大,多边形无法铺铜的狭窄位置就越多。通常,此值应不小于设计中使用的最小走线宽度或制造商支持的最小铜宽。启用 Obey Rules 选项可采用适用的最小宽度约束值。

该选项的值还定义了多边形外角的倒圆半径。启用 Remove Necks Less Than 选项时,倒圆半径等于该选项值的一半()。如果禁用此选项(或启用但将其值设为 0),则不会倒圆。

网格

选择此模式后,多边形由走线和圆弧对象构成。网格多边形的轮廓由走线和圆弧构成,用户定义的多边形边缘位于轮廓走线和圆弧的中心线上。

此类多边形的铺铜速度通常较慢,生成的 PCB 和 Gerber 文件也较大。网格多边形常用于模拟设计。

选择此模式后,Properties 面板中会提供以下相关选项()。

Track Width 指定用于构建多边形的走线宽度。
Grid Size

指定网格多边形中走线的放置间距或栅格。

通过调整走线/圆弧对象的 Track Width 和 Grid Size 设置,完成的多边形在外观上可以呈网格状(Track Width 小于 Grid Size)或实心状(Track Width 等于或大于 Grid Size)。

Hatch mode 有四种模式可用:90 Degree、45 Degree、Horizontal 或 Vertical。
Min Prim Length 指定此填充模式下允许的走线/圆弧对象最小长度。

无

此模式与 Hatched 模式基本相同。它也使用走线和圆弧定义边界,但不添加用于内部填充的走线和圆弧。

如果您正在分析各种多边形的结构和设计,并尝试了解重叠多边形之间的相互影响,此模式会很有用。在修改设计而多边形妨碍操作时,此模式也很有用。在修改设计期间,除了使用轮廓显示,还可以搁置多边形,这样它们仍保留在 PCB 文件中,但不会显示。

选择此模式后,Properties 面板中会提供以下相关选项()。

Track Width 指定多边形铺铜轮廓的走线宽度。
Min Prim Length 指定此填充模式下允许的走线/圆弧对象最小长度。

将多边形铺铜连接到网络

 
 
 
 
 

多边形可以关联到某个网络。在 Properties 面板的 Net 下拉列表中选择所需网络。多边形铺铜将根据适用的多边形连接样式设计规则,连接到多边形轮廓内属于此网络的每个焊盘和过孔。请注意,如有需要,该规则支持为通孔焊盘、表贴焊盘和过孔分别定义不同的连接方式。多边形与属于其他网络的对象之间的间距由适用的 电气间距设计规则决定。

多边形铺铜如何处理同一网络上的其他对象(包括布线走线、圆弧、填充和区域),取决于选中多边形铺铜后在 Properties 面板的 Pour Over Same Net 下拉列表中选择的选项:

  • Don't Pour Over Same Net Objects – 如果您明确not 希望多边形覆盖此网络(或任何其他网络)中的走线、圆弧、填充、区域或多边形对象,请选择此选项,即仅在空白区域进行多边形铺铜。
  • Pour Over All Same Net Objects – 如果希望在空白区域铺铜,同时覆盖多边形范围内与其同属一个网络的 all 对象(即走线、圆弧、填充、区域和其他多边形),请选择此选项。例如,该网络上的现有布线将被多边形完全覆盖。
  • Pour Over Same Net Polygons Only – 如果您希望多边形仅在空白区域以及其边界内属于同一网络的现有多边形覆铜对象上铺铜,请选择此选项(默认)。多边形将避开所有其他对象(走线、圆弧、填充和区域)进行铺铜,无论这些对象属于哪个网络。

如果多边形覆铜放置在非信号层上,则不会避开现有对象进行铺铜,因为这些对象未分配网络,因此不属于任何网络。

搁置和恢复多边形覆铜

在设计过程中,发生变更是很常见的,例如添加或更改元件、更新布线等。为简化此过程中对现有多边形的管理,可以将其shelved。这会暂时将它们从显示、DRC 及网络连通性分析引擎中隐藏,但仍保留在 PCB 数据库中 (即不会被删除,随时都可以恢复)。 这样,既能在视觉上更方便地修改电路板布局,又能避免可见多边形覆铜对编辑和 DRC 性能造成影响。

  • 要搁置当前设计中的所有多边形覆铜,请从主菜单中选择 Tools » Polygon Pours » Shelve <n> Polygon(s)(其中 <n> 是设计中检测到的多边形覆铜数量)。
  • 要恢复所有已搁置的多边形覆铜,请从主菜单中选择 Tools » Polygon Pours » Restore <n> Shelved Polygon(s) 命令(其中 <n> 是当前已搁置的多边形覆铜数量)。 所有恢复的多边形都会被视为已修改。如果在 Preferences 对话框的 PCB Editor - General 页面上启用了 Repour Polygons After Modification 选项,则这些多边形覆铜及其所有依赖项都会自动重新铺铜。如果禁用此选项,则恢复的多边形覆铜不会重新铺铜。
  • 您也可以通过右键菜单中的 Polygon Actions 子菜单命令或 Polygon Pour Manager 对话框,有选择地搁置多边形。

重新铺设多边形

如果您更改了多边形内的设计,则在恢复该多边形后,需要重新铺设,以消除设计更改所产生的违规。可以通过多种方式重新铺设(重建)当前文档中的多边形。 

要重新铺设多边形,请右键单击该多边形,然后从 Polygon Actions 子菜单中选择一个 Repour 命令,或使用 Tools » Polygon Pours 子菜单中相应的 Repour 命令:

  • Repour Selected - 重新铺设所有选定的多边形铺铜(及其依赖项)。
  • Repour All - 重新铺设所有已定义且未搁置的多边形铺铜。
  • Repour Violating Polygons - 重新铺设所有存在违规的多边形铺铜。
  • Repour Modified - 重新铺设所有已修改的多边形铺铜。已修改的多边形铺铜是指已进行某种更改但尚未重新铺设的多边形铺铜。其 IsModified 属性处于启用状态(True);选中多边形铺铜后,可在 PCB List 面板中查看此属性。

也可以在 Polygon Pour Manager 对话框(Tools » Polygon Pours » Polygon Manager)中选择所需的多边形,然后单击 Repour 按钮来重新铺设多边形铺铜。

在 Confirm 对话框中确认更改。

要编辑多边形,该多边形所在的层必须是当前层或活动层。

如果在 Preferences 对话框的 PCB Editor - General 页面上启用了 Repour Polygons After Modification 和 Repour all dependent polygons after editing 选项,则修改后会自动重新铺设该多边形铺铜及其所有依赖项。

动态多边形铺铜

此功能目前处于公开测试阶段,在 Advanced Settings 对话框中启用 PCB.Polygon.AdvancedDynamicPour 和 PCB.Polygon.AdvancedPour 选项后即可使用。

动态多边形铺铜功能会在您布线时重新铺设多边形,而不是在完成布线修改后才重新铺设。此功能允许您在执行交互式命令(例如交互式布线或交互式滑动)期间即时重新铺设多边形(动态铺铜)。 支持实心、网格和不填充的多边形铺铜。

要使用动态多边形铺铜,必须在 Preferences 对话框的 PCB Editor – General 页面上启用 Repour Polygons After Modification 选项。

与使用 重新铺设命令(例如 Repour Selected 或 Repour All)时执行的重新铺设不同,修改后的重新铺设采用增量方式。不过,要进行增量重新铺设,多边形铺铜必须处于最新状态,也就是说,自当前 PCB 编辑器会话启动以来,必须已重新铺设过一次。因此,首次增量重新铺设会导致设计中的所有多边形铺铜都被重新铺设。对于新的 PCB 编辑器会话(例如重新打开 PCB 文档或重新启动 Altium Designer 后),建议使用 Repour All 命令重新铺设多边形铺铜,使其处于最新状态。

为优化增量铺铜的性能,尤其是针对具有复杂轮廓或多个孔洞的大型多边形铺铜,多边形铺铜的铜会被划分为称为图块的较小区块。多边形的铜按层次组织为铜区域,然后再将这些区域划分为图块,以加快处理速度。此分块过程完全在内部进行,不会影响生成制造输出或将多边形分解为独立图元时的最终结果。只有在草稿模式()下查看多边形铺铜时,才能看到这些图块。

配置铺铜顺序

当两个多边形重叠时,Altium Designer 需要知道哪个多边形应占据重叠的公共区域。这通过定义铺铜顺序来实现,顺序较高的多边形具有优先权,并在公共区域内铺铜。可以通过右键单击选定的多边形铺铜,并从上下文菜单中选择以下命令之一,以交互方式配置重叠多边形的铺铜顺序:

  • Polygon Actions » Bring to front - 更改铺铜顺序,使选定的多边形位于所有其他重叠多边形之前(因此具有最高优先级)。

  • Polygon Actions » Send to back - 更改铺铜顺序,使选定的多边形位于所有其他重叠多边形之后(因此具有最低优先级)。

该多边形铺铜此时会被标记为已修改,重新铺设后,即可在设计空间中直观看到更改后的顺序。

也可以在 Polygon Pour Manager 对话框中管理多边形铺铜的铺铜顺序。

控制多边形连接方式

Main page: 多边形连接方式设计规则

多边形如何连接到其所属网络的焊盘,由适用的 Plane » Polygon Connect Style 设计规则(Design » Rules)控制。 

多边形覆铜与网络上焊盘的连接方式由 Polygon Connect Style 设计规则决定。
多边形覆铜与网络上焊盘的连接方式由 Polygon Connect Style 设计规则决定。

有三种连接选项可用:

  • Relief Connect - 创建辐条式连接。定义导体的 Number、这些导体的 Angle(90º 或 45º)、Conductor Width 以及 Air Gap Width (焊盘边缘与其周围多边形覆铜边缘之间的间隙)。

  • Direct Connect - 多边形覆铜直接覆盖焊盘 ,形成与引脚连接的实心铜。

  • No Connect - 网络上的焊盘将与多边形覆铜隔离。

Air Gap Width 设置控制焊盘边缘与周围多边形覆铜之间的间隙,而在早期版本的 Altium Designer 中,此间隙由 Electrical Clearance 设计规则控制。打开在早期版本 Altium Designer 中设计的电路板时, 会出现警告。在这种情况下,请务必检查并配置 Polygon Connect Style 设计规则中的 Air Gap Width 设置。

当焊盘或过孔放置在同一网络的 Hatched 多边形覆铜内部,但未接触该多边形覆铜的走线时,系统会在需要的位置自动添加额外走线以实现连接。

当焊盘/过孔的 Connect Style 设置为 Direct Connect 时,该焊盘/过孔会通过额外走线连接到多边形覆铜中最近的走线。

当焊盘/过孔的 Connect Style 设置为 Relief Connect 时,焊盘/过孔周围会形成热焊盘连接图案,并通过额外走线将该图案连接到多边形覆铜中最近的走线。

当焊盘/过孔的 Connect Style 设置为 No Connect 时,不会添加额外的铜。

 

在 高级设置对话框中启用 PCB.Polygon.AdvancedPour 选项后,即可使用此功能。

控制多边形覆铜间隙

Main page: 间隙设计规则

与放置在信号(铜)层上的任何对象一样,多边形覆铜与其绕开对象之间的间隙由适用的 Electrical Clearance 设计规则控制。 

 多边形覆铜与其他网络上的对象之间的间隙由 Electrical Clearance 设计规则控制。 多边形覆铜与其他网络上的对象之间的间隙由 Electrical Clearance 设计规则控制。

通常会在多边形覆铜与其他网络对象之间设置较大的间隙。为此,可以定义一条专用于多边形覆铜的 Electrical Clearance 设计规则 。上图展示了一个示例。请记住,Polygon Clearance 规则的 Priority 还必须高于任何通用间隙规则,该规则才会生效。 

为多边形覆铜定义 Electrical Clearance 规则时,必须使用 InPolygon(或 InPoly)查询关键字 ,而不是 IsPolygon(或 IsPoly)。这是因为间隙规则作用于构成多边形覆铜或 in 多边形覆铜的图元(区域、走线和圆弧),而不是作为整体对象的多边形覆铜。有效的多边形覆铜间隙规则应作用于 InPolygon 对象与 All 其他对象之间。 

多边形覆铜挖空区

多边形覆铜挖空区本质上是一个负铜区域 ,用于在多边形覆铜中定义空白区或孔洞。要在多边形覆铜中定义挖空区:

  1. 从主菜单中选择 Place » Polygon Pour Cutout 命令。
  2. 光标将变为十字形,从多边形覆铜边界内开始操作。单击 以定义起始位置。
  3. 在多边形覆铜上移动光标。按 Shift+Spacebar 可循环切换区域拐角模式。
  4. 继续单击并移动鼠标,以定义挖空区轮廓。
  5. 右键单击以退出多边形覆铜挖空区放置模式。
  6. 现在必须重新铺设原有的多边形覆铜。单击以选中它,然后使用主菜单中的 Tools » Polygon Pours » Repour Selected 命令,它将绕开新的挖空区进行铺铜。

挖空区实际上是一个启用了 Polygon Cutout 选项的 区域对象。可根据需要移动、调整大小或删除它。要调整挖空区的大小, 先单击一次将其选中,然后按住鼠标 拖动边缘或顶点。请记住,每次更改挖空区后,都必须重新铺设多边形覆铜。

已放置挖空区(第一张图); 已重新铺设多边形覆铜(第二张图)。  
已放置挖空区(第一张图); 已重新铺设多边形覆铜(第二张图)。

从一组走线创建多边形覆铜

除了在电路板上定义电气铜区域,多边形覆铜和实心区域还可用于定义其他多边形设计对象,例如特殊符号或公司徽标。如果已在其他设计工具(如 AutoCAD)中定义了所需形状的轮廓,可以将其导出为 DXF 文件,然后导入 Altium Designer。随后即可将该轮廓转换为多边形覆铜或实心区域。

要将由选定走线和/或圆弧对象组成的闭合边界转换为多边形覆铜,请选中构成该闭合形状的所有图元,然后从主菜单中选择 Tools » Convert » Create Polygon from Selected Primitives。

请注意:

  • 多边形覆铜将在当前(或活动)层上创建,而不是在选定走线所在的层上创建。这意味着您可以在机械层上定义形状, 然后在信号层上创建多边形覆铜。
  • 最初选中的图元不会被移除——创建多边形覆铜后,它们仍然存在 ,并保持选中状态。新的多边形覆铜将在选定对象内部铺设。
  • 新多边形覆铜的边缘将沿着用于创建它的选定对象的中心线延伸。
  • 如果多边形覆铜与选定走线创建在同一层上,则会按照适用的 Electrical Clearance 设计规则,在走线内部铺铜。
  • 创建多边形覆铜时,其填充模式将设置为 None。双击可将新的多边形覆铜重新铺设为实心或网格填充。
由于 Create Polygon from Selected Objects 算法使用选定对象的中心线,因此要求相接对象的终点与起点完全重合(起点/终点具有相同的 X、Y 坐标)。如果不满足此条件,将出现 Confirm 对话框,显示算法失败的位置 ,并允许您指示算法尝试改用对象边缘来定义多边形覆铜。只要选定对象略有重叠,此选项就应能创建一个多边形覆铜, 其边缘沿选定对象的外边缘延伸。

切割多边形覆铜

单个多边形覆铜可以分割为两个或多个独立的多边形覆铜。操作步骤如下:

  1. 确保将正确的层设为当前层,因为只有当待分割的多边形覆铜位于当前层时,分割工具才能工作。
  2. 从主菜单中选择 Place » Slice Polygon Pour(或选择 Active Bar 上的 Slice Polygon Pour 命令,或从多边形覆铜的右键菜单中选择 Polygon Actions » Slice Polygon Pour 命令)。
  3. 选择该命令后,将进入分割模式(类似于走线放置模式),光标会变为十字形。在多边形边界外单击,以确定分割线(第一个走线段)的起点。
  4. 移动光标,使其穿过多边形。分割过程使用线条放置模式来定义分割路径和宽度。定义分割线时:
    • 按 Shift+Spacebar 可循环切换线条放置的拐角模式。

    • 按 Spacebar 可在起始和结束拐角模式之间切换。

    • 按 Backspace 可移除最后放置的拐角。

    • 按 Tab 可打开 Line Constraints 对话框,更改线宽和/或当前放置层。

      Line Constraints 对话框。
      Line Constraints 对话框。

      • Line Width - 使用此字段输入新的线宽。新线宽将应用于当前正在放置的线段。
      • Current Layer - 使用此字段切换线条的放置层。下拉菜单列出电路板当前定义并启用的所有层。所选层将应用于预放置线段,即当前正在放置的线段之后的线段。
  5. 单击以确定一系列顶点,定义分割线。
  6. 分割线穿过多边形并延伸到另一侧边界外后,右键单击或按 Esc 结束线条放置。
  7. 再次右键单击以结束分割操作。此时将弹出 Confirm 对话框,询问是否要分割多边形;单击 Yes 进行分割。

由于现在已成为两个独立的多边形,因此可根据需要分别进行编辑和重新覆铜。

由于分割线与多边形覆铜的颜色相同,建议在开始分割前,将填充模式设为 None 并重新覆铜,以便清楚地看到分割线。
请注意,分割后的多边形部分实际上并未标记为已修改,因此对已修改的多边形执行重新覆铜不会产生任何效果。要完成分割并在设计空间中直观地看到分割结果,您需要手动重新覆铜:选择多边形的各个“部分”并使用 Repour Selected 命令,或使用 Repour All 命令。

合并选定的多边形覆铜

可通过以下操作步骤合并两个或多个多边形覆铜对象:

  1. 放置新的多边形覆铜(或拖动现有的多边形覆铜),使它们按需要相互重叠。
  2. 选择所有要合并的多边形覆铜。
  3. 在选中的任一覆铜上右键单击,然后从快捷菜单中选择 Polygon Actions » Combine Selected Polygons 命令。
新多边形的属性将从每组相交多边形中第一个选定的多边形复制而来。

减去选定的多边形覆铜

可通过以下操作步骤,从另一个“基础”多边形覆铜中减去一个或多个多边形覆铜对象:

  1. 放置新的多边形覆铜或拖动现有的多边形覆铜,使其与所需的基础多边形覆铜重叠;基础多边形覆铜就是将被执行减法操作的覆铜。
  2. 选择基础多边形覆铜,右键单击,然后从快捷菜单中选择 Polygon Actions » Subtract Polygons From Selected 命令。
  3. 选择要减去的多边形。
  4. 右键单击或按 Esc 完成操作。

将多边形覆铜分解为图元

从主菜单中选择 Tools » Convert » Explode Polygon to Free Primitives 命令,或在已放置的多边形覆铜上右键单击(无论其是否被选中),然后从快捷菜单中选择 Polygon Actions » Explode Polygon To Free Primitives(或 Explode Selected Polygons To Free Primitives)命令,即可将多边形覆铜还原为构成它的各种图元。实心多边形将还原为区域图元,而网格多边形将还原为走线和圆弧。分解后,多边形覆铜对象将无法再作为一个整体对象进行操作。

虽然没有专门的命令可以将已分解的多边形重新组合,但您可以使用 Undo 命令来实现此目的。

多边形覆铜管理器对话框

Polygon Pour Manager 对话框提供 PCB 设计空间中所有现有多边形的总体视图。该对话框还允许您为每个多边形命名或重命名、设置多边形的覆铜顺序、对选定的多边形执行重新覆铜或搁置操作,以及为选定的多边形添加设计规则或设置规则作用范围。

要打开 Polygon Pour Manager 对话框,请从主菜单中选择 Tools » Polygon Pours » Polygon Manager 命令,或在设计空间中已放置的多边形覆铜上右键单击,然后从快捷菜单中选择 Polygon Actions » Polygon Manager 命令。

Polygon Pour Manager 对话框让您可以全面控制设计中的所有多边形。
Polygon Pour Manager 对话框让您可以全面控制设计中的所有多边形。

执行该命令后,将打开 Polygon Pour Manager 对话框。此对话框可用于对设计中的多边形覆铜进行所有非图形化编辑,包括:

  • 重命名多边形(包括使用自动命名功能)。
  • 设置多边形覆铜顺序。
  • 对所有多边形或特定多边形(已修改、已选中或存在违规的多边形)重新覆铜。
  • 搁置或取消搁置所有或选定的多边形。
  • 锁定或解锁所有或选定的多边形。
  • 忽略或保留所有或选定多边形的违规(针对在线 DRC)。
  • 添加多边形连接样式和间距设计规则,或设置这些规则的作用范围。
  • 为选定的多边形添加多边形类。
  • 基于选定的多边形或板框创建新的多边形。

关于 Polygon Pour Manager 对话框的说明:

  • 多边形在放置时会自动命名; 您可以根据设计需要对其重命名。请注意,Name 可用于限定针对某个多边形的设计规则的作用范围。
  • 在 Pour Order 区域中,您可以使用 Move Up、Move Down 和 Auto Generate 按钮重新排列多边形的浇注顺序。您也可以通过鼠标拖放来更改顺序,对于包含大量多边形铺铜的设计,这种方式要快捷得多。
  • 当一个多边形完全包含在另一个多边形内部时,浇注顺序可能非常重要。通常,应按从最小多边形到最大多边形的顺序排列。
  • Auto Generate 按钮会逐层将多边形按面积从小到大 排序。
  • 单击 Repour 按钮后,您可以选择重新浇注已修改的多边形、选定的多边形、存在违规的多边形或所有多边形,也可以选择 Force Repour All Polygons。您可以在状态栏中查看更新进度。

完成所有多边形的编辑和管理后,单击 OK。更改将在此时生效。如果在 Preferences 对话框的 PCB 编辑器 - 常规页面上启用了 Repour Polygons After Modification 选项,多边形将自动重新浇注。如果同时启用了 Repour all dependent polygons after editing 选项,还会重新浇注相关联的多边形。如果未启用这些选项,则不会重新浇注多边形铺铜。在这种情况下,请使用 Tools » Polygon Pours 子菜单中相应的重新浇注命令。

浏览多边形

在 PCB 面板的 Polygons 模式下,其三个主要区域会发生变化,以反映当前 PCB 设计的多边形层次结构(从上到下依次为):

  • Polygon Classes。
  • 类中的各个 Polygons。
  • 构成多边形的各个 Polygon Primitives。

要全面控制和编辑多边形类,请使用主菜单中的 Design » Classes 命令打开 对象类资源管理器对话框。在此对话框中,您可以查看或修改类所包含的多边形、重命名该类,或添加其他类。

有关如何使用类的更多信息,请参阅在原理图和 PCB 中使用类 页面。

在 PCB 面板中,右键单击某个多边形条目并选择 Properties(或双击该条目),即可打开 Properties 面板的多边形铺铜模式,您可以在其中根据需要查看或修改属性。同样,右键单击某个多边形图元条目并选择 Properties(或直接双击该条目),即可进入相应的 Properties 面板模式,您可以在其中根据需要查看或修改该图元的属性。

在 PCB 面板的 Polygon Primitives 区域中,各种多边形图元类型是否显示或包含在列表中,取决于右键菜单中相应启用选项的设置。

多边形报告

要了解 PCB 中多边形铺铜的更多信息,请使用 Properties 面板的 Board Information 区域(在设计空间中未选中任何对象时可访问),或列出某个多边形铺铜及其子对象的属性。在 PCB 上检测到的多边形数量显示在 Board Information 区域的 Primitives & Others 区域中。请注意,此总数不仅包括多边形铺铜,还包括内电层和分割平面。要查看多边形属性的详细列表,请使用 PCB List 面板。

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