规划刚性与柔性区域 - 高级模式

Altium 的 PCB 设计软件中提供两种刚挠结合(Rigid-Flex)设计模式。原始模式(或标准模式)称为 Rigid-Flex,支持较简单的刚挠结合设计。如果你的设计有更复杂的刚挠结合需求,例如挠性区域重叠,那么就需要使用 Advanced Rigid-Flex 模式(也称为 rigid-flex 2.0)。该模式在 Tools 菜单中选择,位置在 Layer Stack Manager 内。

两种模式的根本区别在于:在原始模式中,通过放置一条 Split Line 将板形分割为独立的板区域,并且这条 Split Line 会作为对象保留,用来定义一个板区域在哪里结束、另一个从哪里开始。在 Advanced 模式中,每个板区域是分别放置的;或者当一个较大的区域被 Sliced(切分)后,会变成两个独立的区域对象。在 Advanced 模式中,相邻板区域的边界决定了这两个区域在哪里相接,而不是依靠 Split Line 的存在。正因为这种差异,当电路板处于 Advanced Rigid-Flex 模式时,不会有 Split Line 对象。

了解更多:Designing a Rigid-Flex PCB

View 菜单提供三种 PCB 编辑器工作模式,并配有易记的快捷键,便于你快速切换:

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

在 2D 与 3D 视图模式之间切换时,默认行为是分别保留每种视图模式各自的缩放与朝向设置。如果你希望在切换时看到电路板相同的位置与朝向,请按 Ctrl+Alt+2 或 Ctrl+Alt+3,而不是 23

你刚打开一个 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?

你可以打开 Layer Stack Manager 来检查。或者,切换到 Board Planning Mode(1 快捷键),查看 Active Bar:

标准 Rigid-Flex 模式
高级 Rigid-Flex 模式

放置 Board Region

Board Region 是一种多边形对象,使用标准的多边形对象放置技术进行放置。板形必须被精确定义,因此构成电路板的各个区域必须严格按需求创建。下面的视频演示了如何通过将边缘与预先放置的设计空间导向线对齐来创建 Board Region。该技术的优点是:可以在 Properties 面板中编辑导向线坐标,从而精确定义设计空间导向线的位置。

预定义的工作区导向线用作放置 Board Region 的参考。

Board Region 在 Board Planning Mode 中放置与修改:

  1. 选择 View » Board Planning Mode(或按 1 快捷键)进入 Board Planning Mode。默认已有的 Board Region 会显示为绿色矩形。
  2. 选择 Place » Board Region 放置新区域(或点击 Active Bar 上的 按钮)。
  3. 定位光标并单击,以锚定 Board Region 的起始顶点。Board Region 是多边形对象,类似 Region 或 Polygon,具有相同的放置(与编辑)流程。
  4. 移动光标准备放置第二个顶点。默认行为是每次单击放置两条边,并在两条边之间使用用户定义的拐角形状;按 Spacebar 可切换拐角方向。关于更改拐角模式的更多细节,请参阅下方 Placement Modes 小节。
  5. 继续移动鼠标并单击放置顶点,创建定义 Board Region 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 以闭合并完成板形定义。无需手动闭合板形,软件会自动将最后一个点与起始点连接以完成形状。
  7. 每个 Board Region 都需要命名以便唯一标识。在 Properties 面板的 Board Region mode 中的 Name 字段输入合适的名称(必须在设计空间中选中该 Board Region,面板才会显示其属性)。
  8. 每个 Board Region 都必须分配一个层叠(Layer Stack)。新建 Board Region 时会分配默认层叠,名称为 Board Layer Stack。在 Properties 面板的 Board Region 模式中分配所需的 Layer stack。Layer stack 在 Layer Stack Manager 中定义并命名。
  9. 如果最终 PCB 需要多个 Board Region,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以及分配给它的 Layer stack 名称 。Board Region 在 Properties 面板的 Board Region 模式中命名,Layer Stack 在 Layer Stack Manager 中命名。
  • 可以放置任意数量的 Board Region 来构建所需的 Board Shape。Board Region 可以重叠;注意,这并不定义一个区域侵入相邻区域的距离,该距离是在 Layer Stack Manager 中作为层叠配置的一部分来定义的。
  • Board Region 是多边形对象。要修改形状,单击一次选中它,然后在边或编辑手柄上单击并拖动。了解更多:editing a polygonal object。注意,在 Advanced Mode 中,由于 Board Region 以交互方式编辑,因此在 Board Planning Mode 的 Design 菜单中不再有任何编辑类命令。
  • 要删除 Board Region,选中它后按键盘 Delete 键。必须始终至少保留一个 Board Region,因此你无法删除最后一个。
  • 除了绘制 Board Region 之外,也可以从图元(primitives)创建它们——更多内容请参阅本页的 Converting between 2D Drawing Primitives and Board Definition Objects 小节。
  • 在放置或编辑 Board Region 时,光标会受光标捕捉设置约束,其中包括:当前 Snap Grid、可捕捉的对象(Objects for Snapping)、Workspace Guides 的存在,以及 Axes Snapping 设置——使用这些功能有助于实现所需形状。

    了解更多:Understanding the Snap Behavior

此外,你可以按 Tab 键暂停放置,并访问 Properties panel 中的 Board Region mode,从而在放置过程中即时更改其属性。点击设计空间的暂停按钮叠层()可继续放置。

Placement Modes

在重新定义板形时,有五种可用的拐角模式,其中四种还包含拐角方向子模式。重新定义过程中:

  • Shift+Spacebar 在五种可用拐角模式之间循环切换。
  • Spacebar 在两种拐角方向子模式之间切换。
  • 在任一圆弧拐角模式下,按住  键可缩小圆弧,或按住 键可增大圆弧。按住 Shift 键并同时按上述键可加速圆弧尺寸调整。
  • 1 快捷键在“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,虚线边称为前瞻段(look-ahead segment)(如下方组图中的最后一张所示)。
  • Backspace 键移除最后一个顶点。

按 Shift+Spacebar 在五种可用拐角模式之间循环切换,按 1 快捷键在每次放置两条边或一条边之间切换。 
 
 
Shift+Spacebar 在五种可用拐角模式之间循环切换,按 1 快捷键在每次放置两条边或一条边之间切换。

从 3D Body 创建 Board Region

在 3D 模式下,也可以使用 Create Board Region from 3D Body 命令从 3D Body 对象创建 Board Region。步骤如下:

  1. 确保你正在以 3D 方式查看电路板(如未处于该模式,可使用 3 键盘快捷键快速切换)。
  2. 从主菜单中选择 Design » Board Shape » Create Board Region from 3D body 命令。
  3. 将光标移到你希望用于生成 PCB 板区域的 3D 模型上并单击,或按 Enter。该模型将变为透明。
  4. 在 3D 模型上移动光标以定位一个面。当光标下方找到平坦表面时,该表面将变为不透明,并显示细蓝色边框。
  5. 找到合适的面后,单击或按 Enter ——将创建新的板区域(替换设计空间中先前定义的板区域)。
  6. 将出现 Board Outline Creation Successful 对话框以确认创建成功。该对话框允许你隐藏该模型部件并将其从 DRC 检查中禁用。它还提供选项以修改模型高度,使该面与顶面、底面对齐,或不对位置进行修改。
所选面的板外形必须与 PCB 板对齐,才能定义该板区域。 

创建 Board Cutout Region

要在板内创建内部挖空,请放置一个 Board Cutout Region(Place » Define Board Cutout,或单击 Active Bar 上的 按钮)。Board Cutout 也是多边形对象,因此其放置流程与 Board Region 本身相同。下图显示了一个带有两个 Board Cutout 的 Board Region;在制造完成后,这些将成为板上的孔洞。

放置在 Board Region 上的 Board Cutout 会在成品板上形成一个孔洞。 放置在 Board Region 上的 Board Cutout 会在成品板上形成一个孔洞。

将板外形切分为多个区域

你可以通过切割(slicing)将现有 Board Region 分成两个区域。这在 PCB 编辑器处于 Board Planning Mode 时完成。

使用 Slice Region 命令将电路板分割为三个 Board Region。

要切割一个 Board Region:

  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 Active Bar 上的  按钮)进入 Slice Board Region 模式。
  3. 选择该命令后即进入切割模式,类似于走线放置模式。从待切割区域外部开始,单击以锚定一系列定义切割线的顶点。定义切割线时,按 Shift+Spacebar 可循环切换拐角模式;按 Spacebar 可在起点与终点拐角模式之间切换;使用 Backspace 键可移除最后放置的拐角。将切割线的末端放置在 Board Region 边缘之外。完成切割线定义后,右键单击或按 Esc 结束命令。
  4. 将打开确认对话框,说明你的操作将分割的多边形(区域)数量,以及将创建的多边形(区域)数量。单击 Yes 确认创建。

创建的每个新区域都可能继承原区域中包含的一个或多个元件。若这些元件属于某个元件类,则会为每个新区域创建一个新类,并相应更新其成员关系。

从所选对象创建 Board Region

根据板形状的不同,通过创建多个 Board Region 来逐步构建形状可能更高效。如上所述,这些区域可以交互式放置,或通过描绘由 track 和 arc 对象定义的外形来创建。下方视频演示了如何从所选对象定义三个 Board Region。你会注意到,视频中使用同一个对象来定义相邻且相互接触的边,从而确保这些区域的位置完全一致。

一种常见方法是使用 tracks 和 arcs 定义区域外形,然后从所选外形创建 Board Region。

在 2D 绘图图元与板定义对象之间转换

定义 Board Shape 以及该形状所需的 Board Regions 的常见方法,是从机械 CAD 软件包导入图纸。例如,你可以导入 DWG 文件中的机械细节,从而在某个机械层上得到一组线(tracks),用于定义:板形状、形状内的各区域,以及在刚挠设计中用于定义挠性区域折弯线位置的线条。

软件包含多种命令,用于从 2D 绘图图元创建板定义对象(Region、Cutout、Bend Line),并提供配套命令将板定义对象转换回绘图图元。

对象 从所选 2D 绘图图元 从板设计对象
Board Region Create Board Region from Selected Objects
Design » Board Shape 子菜单)
Explode Region to Free Primitives
Board Cutout Create Board Cutout from Selected Primitives Explode Board Cutout to Free Primitives
Bend Line Convert Selected Line to Bend Line Explode Bend Line

说明:

  • 两个方向的命令都可在相关 View 模式的 Tools » Convert 子菜单中找到(但“从所选对象创建 Board Region”命令位于 Design » Board Shape 子菜单中)。
  • 要将 2D 绘图图元转换为板定义对象,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 Region 或 Cutout,图元必须形成闭合形状。请查看下方警告框以了解该形状的要求。
  • 要将板定义对象转换为 2D 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,但如果已选中某个对象,则会对该对象执行操作。
    • 如果存在多个 Board Regions,当 Region 被分解为图元时该 Region 会消失;如果仅存在一个 Board Region,则会创建图元且所选 Board Region 将保留(必须始终保留一个 Board Region)。
    • 2D 绘图对象会创建在 Board Shape 机械层上。如果板中不存在该 Layer Type 的层,则会新增一个机械层并将其 Layer Type 设为 Board Shape。了解更多:Mechanical Layers and Layer Types
    • 虽然没有实际的命令可将已分解的对象重新分组,但你可以使用 Undo 命令 来实现这一点。
所有基于由线(tracks)和圆弧构成的外形来创建多边形形状的命令,都会尝试沿所选对象的中心线来查找形状。如果某个 track/arc 段的端点坐标与下一个 track/arc 段的端点坐标不完全一致,则边界识别算法会失败,并显示一条消息指出失败位置。随后会提示改用描边(tracing)算法。请注意,描边算法沿 track/arc 对象的外边缘进行跟随,因此生成的形状会与基于中心线创建的形状略有不同;仅当你的设计能够接受这种差异带来的影响时才选择该选项。

修改 Board Regions

当 PCB 配置为标准刚挠模式时,两个相邻区域的交界位置由一条可移动的蓝色分割线来定义。高级刚挠模式不采用这种方法;相反,每个区域都是一个独立的、封闭的多边形形状。作为多边形形状,每个区域都可以根据需要使用标准的 多边形形状编辑技术 进行调整。请注意,并非所有多边形编辑命令都可用于修改 Board Region,包括“添加多边形”和“减去多边形”等命令。

如果你重塑某个 Board Region 并使其与相邻区域发生重叠,软件将假定在该重叠区域内,层数最多的那个区域才是实际存在的区域。

关于编辑多边形对象需要记住的要点:

  • 当你在顶点或多边形边上单击并拖动时,有 3 种可用的重塑模式:滑移(sliding)、断开(breaking)和曲化(incurvating)——在拖动过程中按 Shift+Spacebar 可在这些模式间循环切换。当前模式会显示在状态栏和 Heads-Up 显示中。
  • 光标吸附行为由当前的光标吸附设置控制,其中包括 当前的 Snap Grid、可用于吸附的对象(Objects for Snapping)、是否存在 Workspace Guides,以及 Axes Snapping 设置——使用这些功能来帮助你获得所需的形状。更多信息请参阅 理解吸附行为

分配层叠并编辑 Board Region 名称

Related page: 定义层叠

创建新板时,它将只有一个区域,名称为 Default Layer Stack Region。该区域会被分配默认层叠 ,其名称为 Board Layer Stack

当你将板形状拆分为多个区域时,每个新区域也会被分配默认层叠。一旦在 Layer Stack Manager 中定义了所需的层叠,那么就可以为每个区域分配其层叠 ,并且还可以为其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 的形式显示其名称以及分配给它的层叠名称 。如果所选层叠启用了挠性(flex-enabled),还会通过 (flex) 进行标识。为层叠启用挠性设置是在 Layer Stack Manager 中完成的。

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,使其成为活动层(如果看不到层选项卡,按 L 打开 View Configuration panel 并启用它)。
  3. 双击 Board Region 以打开 Board Region 对话框,或单击一次 Board Region 并打开 Properties 面板。如果无法选中该区域并打开对话框,请确保 Selection Filter 没有将 Regions 排除在外。
  4. 通过在 Layer stack 下拉列表中选择所需的层叠来分配 Layer Stack。
  5. 根据需要编辑 Name

Board Region 的名称以及分配的 Layer stack 会显示在该区域的几何中心位置。当分配的层叠被配置为可挠性时,也会显示 (Flex)。
Board Region 的名称以及分配的 Layer stack 会显示在该区域的几何中心位置。当分配的层叠被配置为可挠性时,也会显示 (Flex)。

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