支持拼板

传统上,设计工程师只把 CAM 工具用于验证:在将这些文件转交给制造厂之前,先以可视化方式检查 Gerber 和钻孔输出。经验丰富的设计人员会认识到,为了让可用的电路板能够可靠地回板,设计后还必须完成一些重要工作。这些工作需要与制造与装配单位进行精准且开放的沟通。

Altium Designer 的 CAM Editor 为设计人员提供了促进这种沟通所需的一切:不仅有可靠的验证工具,还提供了板厂与装配厂所使用的完整 CAM 工具集,其中包括拼板以及定义铣边/外形边界的工具。

许多 PCB 设计人员会疑惑为什么要包含这些工具。我们的回答是:我们很难界定你作为设计者的工作到底在哪里结束。有些人只要能拿到符合下单要求的成品,就愿意审核完设计后把如何最大化利用板面空间交给板厂去处理;也有人希望参与得更深。比如,你可能希望拼板方案不仅适合制造厂,也同样适合装配厂。

拼板

Panelization 对话框Panelization 对话框

拼板是通过自动化流程创建的:你需要确定拼板尺寸,以及多份板数据在拼板空间内的排列方式。你还可以指定数据的存储方式。我们强烈建议使用可用的偏移代码之一,因为它们能让文件保持小巧且易于管理。图形与钻孔信息在拼板中只会定义一次,随后通过一组 step 指令来实现重复。

定位工具

拼板遵循 CAM Editor 的通用编辑模式。开始时,你可以执行 Tools » Panelize PCB 命令,然后选择要包含在拼板中的对象(或使用 ESL 键盘快捷键全选),再通过右键或使用 Shift+9 键盘快捷键来执行命令。该操作会打开 Panelization 对话框。

Panelization 对话框Panelization 对话框

最初出现的 Panelization 对话框包含基于你正在拼板的板外形范围(由所选对象定义)计算得出的信息。在对话框顶部,所选对象的水平与垂直范围会显示在 Image Size 字段中。随后会显示 Panel SizeSpacingParts Count 的数值。

这些字段都是动态联动的。如果启用 Calculate 选项,系统会根据你输入的拼板尺寸与间距值,显示可容纳的最大列数与行数。你可以通过让板与板更紧凑、或减小拼板边缘的边框宽度来增加列数和/或行数;也可以通过增大拼板尺寸来容纳更多板。

关闭 Calculate 选项则可以反向使用该系统:你可以直接输入希望在拼板中容纳的列数与行数,系统会根据你在 Parts Count Spacing 字段中输入的数值显示相应的拼板尺寸。由于得到的拼板尺寸可能是非规则数值,这种方法通常只用于确定最小拼板需求;之后你会希望重新开启 Calculate 选项,并输入制造与装配单位支持的拼板尺寸。

板阵列可以在拼板中居中,也可以贴靠在左下角。

点击 Show Preview 按钮会在对话框中打开预览窗口,你可以在其中查看拼板在板材上的呈现效果。对拼板间距的更改会同步更新到预览窗口,便于你在继续之前获得所需的间距。

当所有选项按需设置完成后,点击 OK 即可执行拼板,拼板阵列会出现在主设计工作区中。阵列以原始所选对象为起点,并向上、向左放置。

  • 你可以用以下两种方法之一精确定义拼板阵列的间距:
    • Offset - 该方法允许你相对于图像尺寸(即所选对象的尺寸)来指定行与列之间的间距。当你在 Offset 字段中指定数值时,需要将所需间距加到 Image Size 字段的数值上,并把合计值作为偏移量输入。例如,若图像尺寸为 0.5 in 且需要 200mil 间距,则需要在对应的 Offset 字段中输入 0.7。
    • Gap - 该方法允许你直接指定行与列之间的间距,因此不依赖图像尺寸。例如,若需要 200mil 间距,则需要在对应的 Gap 字段中输入 0.2。
  • 使用 Calculate 选项可基于指定的 Panel SizeSpacing 来确定最佳拼板数量。
  • 启用 Use Step & Repeat 选项将允许使用嵌入式 Step and Repeat 代码,以减少包含多次重复信息的文件大小。启用后,设计工作区中只会完整显示原始拼板,其余投影副本会显示为空白框。
  • 每次使用拼板命令时,CAMtastic 面板的图层列表中都会新增一个图层。这是 vent_border 图层,并在 Layers Table 对话框(Tables » Layers)中被指定为 Temporary 类型。如果你希望在后续阶段快速为拼板添加开槽/排气孔(venting),应保留该边框。

朝正确方向迈进的步骤

显而易见,如果你把电路板的 8 份完整拷贝“盖章”到同一张拼板上,生成的文件至少会大 8 倍。只要数据是 exploded(即在描述文件中为每个新位置都完整重写),这种情况就会发生。通常,这类文件真正的负担并不来自文件大小本身,而是每次屏幕重绘都会变慢 8 倍。

CAM Editor 提供两种偏移代码,帮助你在拼板时避免文件膨胀到难以管理的程度:传统的 Step & Repeat 命令以及 ODB++ Steps

Step & Repeat

当在 Panelization 对话框中启用 Use Step & Repeat 选项时,你先前选择的数据会被移动到拼板的左下角。其他拼板区域的显示方式与预览中非常相似:以空框形式呈现,空框显示被复制数据的水平与垂直范围。这些空框会出现在包含 Step & Repeat 信息的每个图层上。

由于每个 step 中存储的数据在拼板时就被固定下来,因此最好在你完全确定原始数据不会再变化之后再使用 Step & Repeat 代码。当然这也是理想情况,因为拼板通常在验证完成后进行。但如果你在拼板之后发现必须做一些小修改,该怎么办?

可以编辑 Step & Repeat 数据,但并不容易。你可以在拼板左下区域可见的数据中添加新的 flash、draw 或文本。然后可使用 Edit » Step/Repeat » Add Objects 命令将这些新增对象添加到拼板其余(重复)区域。 启动该命令后,光标会变成一个方框,并进入对象添加模式。操作流程如下:

  1. 点击要添加的对象使其被选中。点击对象之外的区域可拖拽选择框,以便一次选中多个对象。选择是累加的。
  2. 选中所有需要的对象后,右键单击。
  3. 接着选择你希望将所选对象添加到的具体 Step & Repeat 阵列。只需将光标移到阵列原始框(左下角)中、属于该阵列选择的一任意对象上并点击即可。阵列中的框会调整尺寸,以容纳新增对象以及原始对象。只有阵列的原始(左下角)框会包含可见对象——其他框仍保持为空。
  4. 继续选择对象以添加到其他 Step & Repeat 阵列,或右键单击,或按 Esc 退出。

添加对象很可能导致阵列中的框相互重叠。你可以使用 Modify Step_Repeat 对话框修改框之间的距离(或间隙)。为此, 从主菜单选择 Edit » Step/Repeat » Modify 命令。启动命令后,光标会变成一个方框,并进入阵列修改模式。修改阵列的操作流程如下:

  1. 选择要修改的具体 Step & Repeat 阵列。只需将光标移到阵列原始框(左下角)中、属于该阵列选择的一任意对象上并点击——将出现 Modify Step_Repeat 对话框。使用该对话框可修改阵列的行数与列数,并用以下两种方法之一设置阵列间距:

    • Distance - 该方法允许你相对于图像尺寸(即所选对象的尺寸)来指定行与列之间的间距。当你在 Distance 字段中指定数值时,需要将所需间距加到 Image Size 字段的数值上,并把合计值作为距离输入。例如,若图像尺寸为 0.5 inches 且需要 200mil 间距,则需要在对应的 Distance 字段中输入 0.7
    • Gap - 此方法允许你指定行与列之间的直接间距,因此不依赖图像大小。例如,如果你需要 200mil 的间距,就需要在相应的 Gap 字段中输入 0.2
    单击 Show Preview 按钮可展开对话框以显示阵列预览窗口,你可以在其中查看修改后的阵列外观。预览会在你更改阵列设置时同步更新。
  2. 按需完成对阵列的修改后,单击 OK——Step & Repeat 阵列将按照所指定的修改进行更改。
  3. 继续选择并修改更多 Step & Repeat 阵列,或右键单击,或按下 Esc 退出。

删除操作会更复杂一些:需要先使用 Edit » Step/Repeat » Remove Objects 命令从面板中重复的(不可见)区域移除对象,然后再使用 Edit » Clear 命令从面板的可见区域删除同样的对象。 启动 Edit » Step/Repeat » Remove Objects 命令后,光标会变成一个方框,并进入对象移除模式。移除操作按以下步骤进行:

  1. 在目标 Step & Repeat 阵列的原始框架(左下角)内选择要移除的对象。可将光标直接移到要选取的现有对象上并单击以加入选择;或者在对象之外单击并拖拽出一个选择区域,以一次性选择多个对象。选择是累加的。
  2. 选完所有需要的对象后,右键单击。对象将从阵列中移除,阵列的各个框架会根据剩余对象重新调整大小。
  3. 继续从其他 Step & Repeat 阵列中选择要移除的对象,或右键单击,或按下 Esc 退出。
如果你从阵列的原始框架中移除了所有对象,该阵列将等同于被删除。

由于同一组对象必须在两个不同命令下被选择两次,出错的可能性很高,不过 CAM Editor 确实提供了重新选择上一轮选择集的能力。这个难点还会因阵列化的 Step & Repeat 框保持为空而加剧——在使用 Edit » Step/Repeat » Explode 命令将数据“爆炸”为基本图元信息之前,这些空框不会提供任何关于其内容的提示。 启动该命令后,光标会变成一个方框,并提示你选择要爆炸的特定 Step & Repeat 阵列。只需将光标放到阵列原始框架(左下角)中属于该阵列选择的一任意对象上并单击。阵列中的所有框架都会填充从原始框架复制来的信息,同时框架边界会被移除。继续爆炸其他 Step & Repeat 阵列,或右键单击,或按下 Esc 退出。

爆炸数据时,文件大小可能会显著增加,具体取决于被重复的信息量。

ODB++ Steps

ODB++ 解决了在 Step & Repeat 代码中遇到的问题。你创建的每个 step 都会成为一个新列,对应当前层的行。你添加的 step 越多,用于存储数据的矩阵就越大。一个 step 可以在另一个 step 中插入一次或多次——这正是你在启用 Create ODB++ Step 选项进行拼板时发生的情况。使用 Create ODB++ Step 选项时,除了设计空间的默认 step(cam_work)之外,还会新建两个 step:

  • 一个用于你选择用于拼板的数据(campcb)
  • 一个用于面板本身(campanel)。
    你可以在 CAM 面板的 Steps 选项卡中双击 step 名称来查看每个 step 的内容。
    包含所选数据的 step 会自动作为子 step 插入到面板 step 中,显示格式为:
    [n]: StepName (Rows, Columns),
    其中 [n] 是分配给被插入 step 的下一个可用编号,从 1 开始;Rows Columns 取自 Panelization 对话框的 Parts Count 区域。

在设计空间中查看面板 step 的内容时,被插入的(数据)step 会显示为 RowsxColumns 的空白白色矩形。与 Step & Repeat 阵列不同,对象数据在任何阵列分区中都不可见。每个被插入 step 的实例都会显示一个白色十字,用于标示如果你选择展开 step 阵列,数据内容将被插入的位置。

在完成工作之前,你应当在面板 step 上右键单击并选择 Refresh Inserts。这可确保面板上插入的 steps 反映源数据的当前状态,从而保证你在拼板后所做的任何编辑都会体现在最终面板中。

要访问 Steps Table 对话框(可在其中查看当前文档的 ODB++ Step 信息),请从主菜单选择 Tables » Steps 命令。 当你在 Steps Table 对话框中单击 OK  时,CAMtastic  面板上的 Steps  选项卡将被刷新。你可以在该选项卡中通过右键单击并从上下文菜单选择相应命令来添加/修改 Steps。 在将 ODB++ 文件导入 CAMtastic Editor 时,Steps Table 对话框会自动出现。

其他拼板策略

自动化工具可以帮助你在面板上最大化相同板子的数量,但如果你的拼板需求更复杂呢?如何在面板上添加钻孔 coupon 或工艺定位孔(tooling holes)?如果你想对数据进行 step-and-turn,使面板翻转后两面都一致,从而让你通过同一台贴片机将面板跑两次、实现双面贴装呢?或者你想通过在同一面板上排布不同板子来优化面板空间呢?

所有这些需求都可以通过在 CAM Editor 中使用 ODB++ steps 来实现。起点是自动拼板流程,因为它是唯一一种可以使用 Create ODB++ Step 选项而不是 Use Step & Repeat 选项来创建面板外形的方法。

Step 插入

 Enter Value 和 Add Insert to ODB Step 对话框 Enter ValueAdd Insert to ODB Step 对话框

你可以在面板上的板阵列旁插入额外的 steps。例如,板厂可能会在某条可掰断边条(break-away rails)上放置一个钻孔 coupon,以便目视检查预期孔径与实际加工板上的孔径是否一致。用于在钻孔与铣边时固定面板的工艺定位孔,可能需要放在面板的其他位置,而不是放在各个板实例内部。

首先,你需要创建一个新的 step。可在 CAM 面板的 Steps 选项卡中,通过右键菜单访问 Add Step 命令来完成。新 step 拥有相同的所有层,但这些层在新 step 中都是空的。你也可以通过同一个右键菜单在 steps 之间复制或移动数据。否则,当新 step 处于当前状态时,你可以在现有层上放置新对象,而这些对象将只存在于该 step 中。

例如,要创建一个钻孔 coupon,你可以新建一个 step,然后在钻孔层上将设计中用到的每一种钻刀工具按一行逐个 flash 出来。在顶层丝印上,你可以为每个孔径放置一些文字或其他识别标记。

你还应当在你在 Layers 表中指定为 Border 类型的那一层上,使用主菜单中的 Tables » Layers 在数据周围绘制一条闭合多段线。这将用于为 ODB++ 生成一个 profile,该文件允许 steps 相互插入,同时不会因 venting patterns(排气/开窗图案)而破坏其外延范围。

你可以为需要添加到面板上的每个 coupon 或对象分别创建一个 step。然后在面板的父 step(例如 campanel)处于当前状态时,将它们按测量位置插入到父 step 中。为此,请使用右键菜单中的 Add Insert 命令。如果你在最初创建该面板时应用了 venting pattern,应先将其移除,再重新应用。这样做后,venting pattern 将会遵循每个 step 的 profile border。

Step and Turn


Step-and-turn 拼板是一种可简化装配厂流程的技术。通常,顶面和底面都有元件的板子需要两台贴片机:一台用于面板顶面的元件,另一台用于面板底面的元件。然而,如果面板翻转后顶面与底面完全一致,那么面板就可以通过同一台装配设备跑两次。

需要区分“板子的顶面”和“面板的顶面”:该方法要求面板右侧的板与左侧的板在翻转(上下颠倒)后相同;同时还要求层类型的叠层是对称的。面板顶面的一半将包含板子的顶层图像,另一半将以镜像格式包含板子的底层图像。

要在 CAM Editor 中实现这一点,你必须先将所有板数据复制到一个新的 step。你可以通过从主菜单选择 Edit » Layers » Swap Layers Data 来使用 Swap Layers Data 功能,以确定翻转后的层数据将放置到哪里。结果是:你的顶层将同时包含顶层与底层的图像,但这些图像仍会保留在不同的 steps 中。

如果你还没有从原始设计创建面板(panel),现在可以进行创建,并确保面板中居中的列数或行数为偶数。单击生成的 campanel 步骤旁边的加号,然后在插入的步骤上右键单击以修改它。更改行或列的数值,使一半的板子消失。现在,插入你创建的新步骤,以完全相同的方式进行拼板(panelizing),但要使用一个计算得到的基准点(base point),将新的阵列放置在与你之前消除的那些步骤相同的位置。确保此步骤启用了 Mirror 选项。

该 Modify Insert in ODB Step对话框 Modify Insert in ODB Step对话框

同一面板上的不同板

在面板上翻转板子,其实只是 ODB steps 强大能力的一个非常狭窄的应用。之所以可以翻转板子,是因为同一层在其不同 step 中可以包含不同的数据,然后这些 step 可以在同一设计空间中并排放置。这种底层的自由度引出了一个问题:为什么一个面板必须用同一块板进行阵列?答案是,在 CAM Editor 中并不存在这样的限制。

希望在同一面板上放置不同板子的原因多种多样。加工厂会希望最大化面板的利用率,但板子越大,实现这一点就越困难。小板子即使来自不同来源,也可以填充可用空间并降低制造成本。反过来,一个产品也可能由多块板组成,设计人员会更希望把它们一起在同一面板上加工。

当然,也存在一些约束。你只能对共享相同信号层与内电源/地平面叠层(stackup)的板子进行拼板。它们还需要兼容的钻孔层集合。

CAM Editor 的默认行为是在加载新的图像或钻孔文件时创建新层。这个方法不足以将不同板子拼在一起,因为你需要让不同板的数据存在于同一层上,但位于不同的 step 中。为此,在 Preferences 对话框的 CAM Editor - Import/Export page 上提供了一个选项,允许你将额外的 Gerber/Drill 文件导入到现有层中。

启用该选项后,当你在这些层已经导入之后再导入额外的 Gerber、钻孔或 IPC 数据文件时,将会看到一个映射对话框。

Map Layers to Import to Existing Layers 对话框Map Layers to Import to Existing Layers 对话框

Maps Layers to Import to Existing Layers 对话框左侧包含新文件,右侧包含现有层。CAM Editor 会根据扩展名和 Layer Types Detection Template(通过在主菜单中选择 Tables » Layer Type Detection 访问)来建议匹配关系,但你可以按需调整。任何你不想映射到现有层的文件,都可以设置为创建新层,或在导入过程中直接丢弃。

在进行此映射过程之前,必须先创建一个新的 ODB step 并将其设为当前 step。否则,层数据会全部叠加在一起,无法将一块板的数据与其他板的数据分离。

排气(Venting)

Venting 和 Edit Pattern - Venting 对话框Venting Edit Pattern - Venting 对话框

你可以在面板的未使用区域添加排气(venting)图案,这有助于让化学蚀刻液在面板上更均匀地分布。CAM Editor 的自动拼板会在面板边缘与各板实例之间的所有空间填充你选择的排气图案。

该图案可以是栅格(raster)、矢量(vector)、实心(solid)或基于形状(shape-based)。你可以从通用形状选项中选择并自定义尺寸,或选择一个现有 DCode 作为排气图案的基础。该图案只会应用到信号层与平面层(这些在 Layers Table in the Types 列中定义)。

如果你在最初拼板数据时创建了排气,然后又添加了 ODB++ step(例如 coupon、工艺孔,甚至翻转板或替代板),最好刷新排气图案。方法是先移除排气再重新添加。相关命令会在你右键单击面板(campanel)的 step 条目时出现,该条目位于 CAM 面板的 Steps 选项卡中。请记得将面板 step 设为当前 step,这些命令才会变为可用。

要为当前已拼板的 PCB 添加排气图案,请从主菜单选择 Tools » Venting 命令。该命令的使用方式取决于你在拼板时是否保留了 vent_border 层。

  • With a vent_border layer present – 启动命令后,将出现 Venting 对话框。默认会选择所有信号层与平面层进行排气。要取消选择某层,只需单击该层条目。

    对话框左侧显示将要应用的当前已定义排气图案。单击 Edit Pattern 按钮打开 Edit Pattern - Venting 对话框,在其中定义你希望使用的具体排气图案。

    按需定义排气图案与需要排气的层后,单击 OK 将把排气图案应用到面板上 vent_border 之外的所有区域。

  • With no vent_border layer present – 如果没有 vent_border 层,面板边框仍然存在,但面板上的各个 PCB 将没有用于计算排气区域的边界。因此你需要为面板上的每个 PCB 添加边框,本质上是创建你自己的 vent_border 层。添加一个新层并使用 polyline 命令为面板上的每个 PCB 绘制边界,是实现这一点的最快方法之一。

    启动命令后,光标会变成一个小方块,并提示你选择面板与 PCB 边框。只需拖拽一个选择框覆盖整个面板。此时所有 PCB 边框与面板边框都会被选中。右键单击——将出现 Venting 对话框。按需定义排气图案与需要排气的层,然后单击 OK。排气图案将应用到由面板边框与 PCB 边框之间定义的区域内。

  • 使用 Edit Pattern - Venting 对话框按需定义排气图案。如果 Fill Type 设置为 Polygon (Raster),则该对话框中的其他所有设置都会被禁用。面板边框将以实心多边形图案填充。
  • 如果 Fill Type 设置为 Vector,你可以选择使用实心图像或 shape/Dcode。你可以选择一个形状并输入用于填充的尺寸,或者指定使用一个现有光圈(aperture)。如果你选择使用 Shape/Dcode,则可以指定所用形状的 XY 间距。
  • 使用多边形图案会导致在光圈列表中新增两个 Dcode。它们会显示为条目 PoexPoin
  • 如果你为矢量图案使用的形状与尺寸不是现有光圈,它们将以可用的下一个 Dcode 添加到光圈列表中。

Film Wizard

要在单个菲林框(film box)内对选定的 Gerber 层进行拼板,从而使你能够将当前文档的 Gerber 层输出到菲林,请使用主菜单中的 Tools » Film Wizard 命令。

首先,确保仅将你希望包含在面板中的 Gerber 层设置为 ON。

启动命令后,将出现 Film Wizard 对话框。使用该对话框定义菲林尺寸以及其上各层的阵列。你可以从 Film Description 下拉字段中选择一个预定义的尺寸/阵列定义,或输入你自己的定义。

对话框的 Individual Film Size 区域会根据指定的尺寸/阵列设置,显示阵列中每个图像可用的菲林面积。

单击 Neg/Mirror 按钮将打开 Film Wizard - Select Layers 对话框。使用该对话框选择你希望在菲林上镜像(mirrored)或制作为负片(negatives)的层。

定义好菲林选项后,在 Film Wizard 对话框中单击 OK  将创建菲林层。随后会出现一个对话框,提示你选择是否删除旧对象。如果选择 Yes,将创建菲林面板并删除原始层。如果选择 No,将创建菲林面板并保留所有原始层,但这些原始层会被设置为 OFF。

  • 通常你只会将信号层与平面层放到菲林上。在大多数情况下,平面层会制作为负片。
  • 如果你指定了自己的菲林尺寸/阵列数量设置,Add Description 按钮将变为可用。单击该按钮会将该定义添加到 Wizard 中,下次使用该命令时即可从 Film Description 下拉字段中选择。
  • 确保 Individual Film Size 至少与实际图像外形范围(image extents)一样大。否则你仍可继续,但会出现警告对话框提示这一点,拼板结果可能不理想。
  • 删除原始层是一项无法撤销的操作。
  • 创建的菲林层会添加到 CAMtastic  面板的层列表中,并命名为 film1film2film3 等。
  • 菲林层的数量通过以下方式计算:用已启用层(你想放到菲林上的层)的数量,除以单张菲林上 XY 阵列中的元素数量。例如,如果你启用了 10 个层,阵列为 1x2,则创建的菲林层数量将为 5。
  • 启用的层会根据层列表顺序放置到菲林层上。因此,以 10 层和 1x2 阵列为例,前两层会放在 film1 层上,接下来的两层放在 film2 层上,依此类推。对于更大的阵列,层会从左上角开始,以逆时针方向放置。

板边

如何将板子从拼板中分离,是制造厂和装配厂都需要考虑的问题。例如,装配厂可能更希望在贴装元件之前保持拼板完整,这就要求拼板在装配过程中足够坚固以维持整体,但同时又要有一定程度的预切割/弱化处理,以便装配完成后能轻松从拼板上掰下而不产生问题。

V-Cut(V 形划槽)

V-cut 是一种可行方案,它会在拼板的顶层和底层、各板块之间加工 V 形槽,留下很薄的连接筋(web)。该工艺的所有细节,例如刀片角度、连接筋厚度,以及是否采用跳刀/断续划槽(jump-scoring,槽线局部断开以增强拼板强度),都必须传达给划槽机操作员。

目前,划槽机需要编程。编程数据通常来自你填写的非 CAD 表单,其中标明拼板配置中的数据点和线条。不过,有些划槽公司能够从 Gerber 文件中提取钻孔和线条信息,在这种情况下,你就可以在 CAM Editor 中按你的需求设计划槽线。无论如何,将划槽线放在顶层丝印层上可以为机台操作员提供视觉提示,并与提取到的信息以及你提供的明确数据配合使用。

NC 铣边(NC Routing)

不过,传统的板边处理方法是使用铣刀(routing bits)完成。通过在特定位置将铣刀下刀进入板材,沿预先确定的路径拖动,然后抬刀退出,即可形成平滑的板边。


在准备铣边信息时,有几个重要因素需要考虑,包括钻/铣刀具的尺寸与形状、铣削路径,以及下刀点与抬刀点。

要生成并检查这些指令,需要将 CAM Editor 配置为 NC Routing 模式,可从 View 菜单或 CAM 面板进入。在该模式下,你可以通过在主菜单中选择 Tables » NC Tools,基于设计中选定的 flash 来为你的 Tool Table 创建新的钻孔工具。启动该命令后,会出现 Tool Table 对话框。默认情况下,表格会包含基于已导入 NC Drill 文件的工具列表;否则将显示为空。使用该表格添加/编辑工具定义。最多可定义 99 个工具,每个工具具有唯一的 Dcode,从 D9500 开始。使用 Save  和 Open  按钮分别保存当前工具表定义,或加载之前保存的定义。工具数据存储在 Mill/Rout Table Settings 文件(*.mts)中。将鼠标悬停在表格网格的各列中,会弹出工具提示,显示该条目的更多信息。

随后,你可以使用 Rout 菜单中的命令,利用这些或其他现有刀具来定义铣削路径。

使用 View » Display Symbols 菜单中的以下命令来切换与铣削路径相关元素的显示:

  • Drill – 切换当前文档中钻孔符号的显示。钻孔符号用于辅助快速定位钻孔点。钻孔符号显示为白色十字,标记钻孔点中心。
  • Direction Arrows – 切换铣削路径方向箭头的显示。
  • Centerline Path – 切换铣削路径原始中心线的显示——即未应用刀具补偿偏移的路径。只有在 Fill  模式关闭时,该命令的效果才明显。
  • Plunge – 切换当前文档中铣削路径下刀点符号的显示。下刀点是铣刀在设计中开始铣削某条路径时的初始进入点。
  • Retract – 切换当前文档中铣削路径抬刀点符号的显示。抬刀点是铣刀完成某条路径铣削后退出的点。

要重绘选定的铣削路径,以便你准确查看实际制板时铣刀将如何走刀,可从主菜单选择 View » Redraw a Rout Path 命令。启动命令后,光标会变成一个小方块,并提示你选择一个已铣削的对象。只需将光标放在任意已铣削对象上并单击。系统会先重绘路径的下刀段。继续单击即可逐段重绘铣削路径,直到到达抬刀点。这就是制板时铣刀将使用的精确路径。注意:你可能会发现只启用铣削层并关闭其他所有层会更容易查看。

创建铣削路径(Create Rout Path(s))

要从当前文档中选定的线段创建铣削路径,请从主菜单选择 Rout » Create Rout Path(s) 命令。 

首先,确保已定义钻孔工具。如果你之前加载过 NC Drill 文件,设计所需的工具会自动加载,并显示在 Tool Table 对话框(Tables » NC Tools)中。如果当前未定义任何工具,当你尝试启动该命令时会弹出对话框提示,你需要通过导入钻孔文件或手动输入来定义工具。

按需定义好工具后,启动命令会打开 Select Mill/Drill Tool 对话框。该对话框提供一个下拉列表,列出当前为该设计定义的所有钻孔工具。选择你希望用于铣削的工具并单击 OK。光标会变成一个小方块,并提示你选择要铣削的对象。将光标放在单个对象上并单击即可将其加入选择,或使用多种可用的选择工具之一。当按需选完所有对象后,右键单击。

所选对象将被转换为铣削路径,并创建一个铣削层,添加到 CAMtastic 面板的 Layers 列表中。随后会出现 Create Rout Path(s) 对话框,你可以在其中更改用于铣削的工具及其偏移量。你还可以切换铣削路径方向——下刀点将变为抬刀点,反之亦然。这些更改是虚拟的,只有在单击 OK 按钮后才会永久应用。

  • 铣削通常与走线相关。很多时候,焊盘也会被包含在选择中,并在铣削路径上被遇到。使用 Rout Pads Options 对话框(Rout » Rout Pads Options)中的选项来决定应如何处理这些焊盘。默认情况下,圆形焊盘会被转换为钻孔点。
  • 彼此独立连接的线段将各自拥有自己的下刀点和抬刀点。若要只有一个下刀点和抬刀点,你必须先将各个线段连接起来。相反地,也可以通过将路径打断为多个段来为铣削路径添加下刀点和抬刀点。
  • 铣削层将包含所有铣削路径,并在启用时显示若干与铣削相关的符号。这些符号反映下刀点与抬刀点,以及每条路径的方向。
  • 以下光圈(aperture)不能用于铣削路径: Custom、 Diamond、 Donut、 Target 和 Thermal
  • 注意不要在信号层/电源地平面层上对走线和焊盘进行铣削。
  • 创建铣削路径时,会在默认位置插入下刀点和抬刀点。这些点以及工具、偏移量和铣削方向,都可以在任何阶段通过相应的 Modify Rout Path(s) 命令进行修改。

修改铣削路径(Modify Rout Path(s))

要修改当前文档中选定的铣削路径,请从主菜单选择 Rout » Modify Rout Path(s) 命令。

首先,确保铣削层是唯一处于开启状态的层,并且在设计空间中可见。

启动命令后,光标会变成一个小方块,并提示你选择要修改的铣削路径。将光标放在单个对象上并单击即可将其加入选择,或使用多种可用的选择工具之一。当按需选完所有对象后,右键单击。

将出现 Modify Rout Path(s) 对话框,你可以在其中更改用于铣削的工具及其偏移量。你还可以切换铣削路径方向——下刀点将变为抬刀点,反之亦然。这些更改是虚拟的,只有在单击 OK 按钮后才会永久应用。

  • 铣削层包含所有铣削路径,并在启用时显示若干与铣削相关的符号。这些符号反映下刀点与抬刀点,以及每条路径的方向。
  • 当修改单条铣削路径时, Modify Rout Path(s) 对话框中的 Plunge  和 Retract  按钮将可用。使用这些按钮可按需更改下刀点和抬刀点的位置。

铣削焊盘选项(Rout Pads Options)

在 Rout Pads Options 对话框中,您可以定义当沿着铣削路径遇到焊盘时需要遵循的选项。要访问该对话框,请从主菜单中选择 Rout » Rout Pads Options 命令。根据需要设置可用选项。

默认情况下,圆形焊盘将被转换为钻孔点。

自动边框铣削

铣削路径可以手动定义,但应尽可能使用自动工具。将板框线段连接成一条单一的、闭合的多段线,比尝试手动精确放置铣削路径要省事得多,尤其是当板框包含圆弧时。

首先,确保 PCB 边框是一条单一的闭合边界。您可能需要使用 Join command 来实现这一点。

Rout 菜单中使用 Auto-Rout PCB Border 命令,基于 PCB 边框在整块板外形周围创建一条铣削路径。启动命令后,光标会变成一个小方块,并提示您选择边框的一个角点,用于放置该路径的下刀点(plunge)和抬刀点(retract)。只需将光标移到边框上并单击——所选角点将是距离您单击位置最近的那个。再次强调,如果此时似乎无法选择 PCB 外形上的任何顶点,请确认您的边框是一个闭合的多段线对象。

随后系统会提示您选择铣削方向。会相对于所选边框角点提供一条辅助指引线以帮助您判断。将光标移到您希望铣削的大致方向并单击——将出现 Auto Rout PCB 对话框。使用该对话框选择用于铣削边框的刀具,并指定下刀点与抬刀点的延伸量。

按需定义铣削选项后,单击 OK。铣削路径将被创建并添加到铣削层。

Auto Rout PCB dialogAuto Rout PCB dialog

您选择作为铣削路径起点的顶点应位于设计的左下角,否则如果您选择了延伸线,这些延伸线可能会实际切入板内。您可以按照状态栏指示,在外形上单击第二个位置,以此确定铣削路径的方向。右键结束将弹出 Auto Rout PCB 对话框,您可以在其中选择钻刀工具以及下刀点和抬刀点的延伸值。

如果您为所选工具(在 Tool Table 中)未定义刀具补偿偏移值,系统可以自动为您生成。将创建一个新层(*.rte),其中包含 PCB 外形的铣削路径。
接下来您可以沿铣削路径添加连接桥(tab),其作用是让钻刀从拼板中抬起,并沿路径前进指定距离后再次下刀。放置铣削连接桥类似于跳刀 V-Cut 线段:它们会在某些位置让板子与拼板保持连接,便于之后再掰断分离。

  • 当将光标定位到铣削路径上需要插入连接桥的位置时,务必单击铣削路径本身。在填充模式下,铣削路径可能由实际铣削路径和一条偏移路径组成。结果是填充路径的中心可能并非实际铣削路径,因此单击不会插入任何连接桥。此时建议切换到轮廓模式(Shift+F)。将显示铣削路径及其偏移(补偿)路径:前者为实线,后者为虚线。
  • 方向点必须设置在与边框边缘相邻的位置。
  • 如果您为用于铣削的刀具未定义刀具补偿,将出现一个对话框询问是否要分配默认值。该默认值将与刀具本身的尺寸相同。
  • 要使用此命令,必须至少定义一个钻刀工具。如果尚未定义任何工具,启动该命令会弹出对话框提醒您,并引导您进入 Tool Table 对话框(Tables » NC Tools),您可以从文件加载钻孔数据,或手动输入工具定义。
  • 铣削层将被创建(如果尚不存在),其名称基于用于 PCB 边框的源图层名称。

手动铣削工具

圆可以创建为顺时针或逆时针实体,以便您确定半径。下刀点位于圆心,圆完整铣削后刀具将抬刀。槽孔的自动化程度较低,因为您必须确保从下刀点开始,并在希望通过右键放置抬刀点时返回到该点,才能使槽孔完整。文字铣削类似于槽孔铣削,但每个字母都有预定义路径(包括下刀点和抬刀点);您只需提供一段文字并指明字母高度。

当然,铣削指令不一定是拼板后的特性。任何在板内定义的铣削对象(例如内部槽孔),只要您将其纳入拼板,就会与其他拼板数据一起被包含。

要在当前文档中手动放置铣削路径,请从主菜单选择 Rout » Manual Rout 命令。该命令基于多段线放置。多段线在需要闭合线条或在线条中插入圆弧时非常有用,而这些使用标准直线无法实现。 

启动命令后,将出现 Select Mill/Drill Tool 对话框。从可用工具列表中选择您希望用于铣削的刀具。单击 OK 后,您将进入多段线放置模式,光标旁会浮动显示一个实心圆,表示所选刀具尺寸。放置按以下步骤进行:

  1. 将光标定位到工作区所需位置并单击,以锚定多段线起点。
  2. 移动光标并再次单击,以放置多段线的下一个顶点。
  3. 继续放置更多顶点,每次单击一次,直到形成所需的多段线形状。
  4. 右键弹出菜单,提供多种可在多段线放置模式下应用的命令。菜单中提供以下命令:

    • End - 结束该特定多段线的放置但不闭合。
    • Close - 通过从最后一个点连线到起点来闭合线条,并结束该特定多段线的放置。
    • Change to Line - 将放置模式切换为直线。
    • Change to Arc - 将放置模式切换为圆弧。
    • Draw Arc Clockwise - 从前一顶点按顺时针方向绘制圆弧。
    • Draw Arc C-Clockwise - 从前一顶点按逆时针方向绘制圆弧。
    • Undo Polyline Changes - 删除当前多段线,并保持在多段线放置模式。
    • Snap Change - 在多段线放置期间启用/禁用捕捉模式。
    • Cancel Action - 删除当前多段线并退出多段线放置模式。
  5. 如果结束或闭合多段线,或撤销更改,您将仍处于放置模式。继续放置更多多段线对象,或按 Esc 退出多段线放置模式。或者,右键并从弹出菜单中选择 Cancel Action

  • 多段线至少需要两个不同的顶点才能结束。
  • 多段线至少需要三个不同的顶点才能闭合。
  • 多段线将绘制在当前图层上。当前图层显示在 CAMtastic 面板中(位于图层列表顶部)。在图层列表中双击任意图层会将其设为当前图层。
  • 要进行手动铣削,必须事先定义工具,否则会弹出对话框提醒您,并将您引导至 Tool Table 对话框(Tables » NC Tools),您可在其中添加工具定义。
  • 生成工具的最快方式是从 PCB 设计文档生成 NC Drill 文件。将其导入 CAMtastic Editor,并把工具定义添加到 Tool Table 对话框中。

为选定的铣削路径添加连接桥

要在当前文档中沿选定的铣削路径添加连接桥,请从主菜单选择 Rout » Add Tabs 命令。启动命令后,将出现 Enter Value 对话框。使用该对话框以当前选定的工作区单位(英寸或 mm)输入连接桥尺寸值。单击 OK 后,您将返回主设计窗口,光标会变成一个小方块,并提示您选择连接桥位置。只需将光标定位到铣削路径上您希望插入连接桥的点并单击。

连接桥将被插入,从而有效地将铣削路径分割为两段,每段都会被分配各自的下刀点和抬刀点。

继续沿铣削路径添加更多连接桥,或右键,或按 Esc 退出。

当将光标定位到铣削路径上需要插入连接桥的位置时,务必单击铣削路径本身。在 Fill 模式下,铣削路径可能由实际铣削路径和一条偏移路径组成。结果是填充路径的中心可能并非实际铣削路径,因此单击不会插入任何连接桥。此时建议切换到 Outline 模式(Shift+F)。将显示铣削路径及其偏移(补偿)路径:前者为实线,后者为虚线。

将直线转换为圆弧

要在当前文档中将指定布线路径中的线段转换为圆弧,请从主菜单中选择 Rout » Convert Lines to Arc 命令。启动命令后将进入转换模式,操作顺序如下:

  1. 选择圆弧的起点。将光标移到布线路径的某个顶点上并单击,以锚定该点。
  2. 选择圆弧的终点。同样,将光标移到布线路径的另一个顶点上并单击,以锚定第二个点。移动光标时会出现一条辅助线。
  3. 选择圆弧上的中间点。将光标移到布线路径的第三个顶点上并单击——线段将被圆弧替换。圆弧大小由连接起点与终点的辅助线长度,以及所选中间点到该直线的距离共同决定。
  4. 继续将其他布线路径中的更多线段转换为圆弧,或右键单击,或按 Esc 退出。
  • 如果布线路径由线段组成,则在成功使用该命令之前,必须先将这些线段连接起来。
  • 要使该命令生效,你希望放置圆弧的布线路径中必须至少有三个顶点——例如一条形成直角的多段线,其中起点和终点是多段线的两端,而圆弧的中间点是多段线的拐角点。

将线段转换为圆

要在当前文档中将闭合边界布线路径转换为布线圆,请从主菜单中选择 Rout » Convert Lines to Circle 命令。启动命令后,系统会提示你选择一个闭合边界。只需将光标移到你希望转换为圆的布线路径边界的任意部分并单击——该闭合边界布线路径将被一个圆替换。圆心定义为能够包围该闭合边界形状的外接矩形的中心点,半径则由该中心点到外接矩形边缘的水平距离定义。

继续将更多闭合边界布线路径转换为布线圆,或右键单击,或按 Esc 退出。

如果布线路径是由线段构成的闭合边界,则在成功使用该命令之前,必须先将这些线段连接起来。

铣削边界

另一个自动工具“Mill Boundary”会以类似方式检测边界(同样需要闭合多段线),但它会生成往复的走刀图案来铣掉整个区域,而不是沿边缘切割并让其从板或拼板中脱落。要在当前文档中为铣削闭合边界创建路径,请从主菜单中选择 Rout » Mill Boundary 命令。启动命令后,光标会变成一个小方块,并提示你选择要为其创建铣削路径的闭合边界对象。只需依次将光标移到每个闭合边界上并单击。按需选完所有闭合边界后,右键单击。

将出现 Milling 对话框。使用该对话框定义你希望将铣削路径放置到哪个层。你可以选择当前层、新建层,或文档中的某个现有层。使用 Select Tool  字段选择你要用于铣削路径的可用钻孔工具。Delete Old Objects 选项允许你选择保留原始边界对象以便对比。

  • 如果边界由单独放置的线段组成,则在成功使用该命令之前,必须先将这些线段连接起来。
  • 如果你选择将铣削路径添加到新层,将使用图层列表中的下一个可用层号(例如 layer29)。

将视图从填充切换为轮廓(Shift+F),以查看为铣削路径确定的实际走刀路径。顺铣(Climb milling)是指铣削路径沿着刀齿凹侧的同方向移动;反方向铣削称为逆铣(conventional)。

当你为铣削工具指定的 Z 轴参数小于拼板厚度时,铣削区域是一项特别有价值的功能。这样你可以在板上加工出凹槽,例如在安装特殊元件时可能需要的那种。

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