支持拼板

概览

Altium Designer 的 CAMtastic 编辑器不仅能验证输出,还提供了拼板工具,让您在拼板时兼顾制造和装配要求。本文介绍如何配置拼板尺寸、板间距和板件数量,预览布局,以及使用偏移代码来简化重复电路板数据的管理。此外,还将介绍如何在步进重复阵列中添加、移除和修改对象。继续阅读,进一步掌控您的拼板工作流程。

- 了解拼板尺寸、间距以及“计算”选项如何决定一块拼板可容纳的电路板数量。
- 理解“偏移”和“间隙”两种间距设置方式,并在应用前预览排布。
- 了解步进重复功能如何减少重复数据,以及如何在拼板后更新阵列。
使用 AI 深入了解:

传统上,设计工程师仅使用 CAM 工具进行验证,在将 Gerber 和钻孔输出文件发送给制板厂之前,对其进行目视检查。经验丰富的设计人员通常深知设计完成后的工作十分重要,只有做好这些工作,才能可靠地获得功能正常的电路板。这些工作需要与制板和装配部门进行准确、开放的沟通。

Altium Designer 的 CAM 编辑器为设计人员提供了促进这种沟通所需的一切,不仅包括可靠的验证工具,还包括制板厂和装配厂所使用的全套 CAM 工具,其中包括用于拼板和定义铣削边界的工具。

许多电路板设计人员可能会疑惑,为什么要包含这些工具。我们的回答是,很难明确界定您作为设计人员的工作到哪里结束。有些人只想检查自己的设计,让制板厂负责最大限度地提高板材利用率,只要收到的电路板符合订单要求即可。另一些人则可能希望更多地参与其中。例如,您可能希望拼板不仅能满足制板厂的要求,也能更好地适应装配厂的需求。

拼板

Panelization 对话框Panelization 对话框

拼板通过自动化流程创建,在此过程中,您可以确定拼板尺寸,以及电路板数据的多个副本在拼板空间内的排列方式。您还可以指定数据的存储方式。我们强烈建议您使用一种可用的偏移代码,因为这样可以减小文件体积,使其易于管理。图形和钻孔信息只需在拼板中定义一次,后面再附上一组步进指令即可。

定位工具

拼板操作遵循 CAM 编辑器的常规编辑模式。首先,执行 Tools » Panelize PCB 命令,然后选择要包含在拼板中的对象(或使用 E、S、L 键盘快捷键选择所有对象),再单击鼠标右键或使用 Shift+9 键盘快捷键来执行命令。此操作序列将打开 Panelization 对话框。

Panelization 对话框Panelization 对话框

最初显示的 Panelization 对话框包含根据待拼板电路板的范围(由所选对象定义)计算得出的信息。对话框顶部的 Image Size 字段显示所选对象的水平和垂直范围。随后显示的是 Panel Size、Spacing 和 Parts Count 的值。

所有这些字段都会动态更新。如果启用 Calculate 选项,系统会根据您输入的拼板尺寸和间距值,显示可容纳的最大列数和行数。通过缩小电路板之间的间距,或减小拼板边缘的留边,您可能可以增加拼板上的列数和/或行数。您也可以通过增大拼板尺寸来容纳更多电路板。

关闭 Calculate 选项后,您可以反向进行计算,即输入希望在拼板上容纳的列数和行数,系统会根据您在 Parts Count 和 Spacing 字段中输入的值,显示计算得出的拼板尺寸。由于计算出的拼板尺寸通常不是规整的数值,因此这种方法一般仅用于确定最小拼板尺寸要求。之后,您应重新启用 Calculate 选项,并输入制板厂和装配厂支持的拼板尺寸。

电路板阵列可以在拼板内居中放置,也可以靠左下角放置。

单击 Show Preview 按钮将在对话框内打开预览窗口,您可以在其中查看拼板在图纸上的布局效果。对拼板间距的更改会实时更新到预览窗口中,方便您在继续操作之前获得所需的间距。

按要求定义所有选项后,单击 OK 即可执行拼板,拼板阵列将显示在主设计工作区中。阵列以最初选定的对象为起点,向上、向左排列。

  • 您可以使用以下两种方法之一,精确定义拼板阵列的间距:
    • Offset - 此方法允许您相对于图形(即所选对象)的尺寸指定行间距和列间距。在 Offset 字段中指定值时,需要将所需间距加到 Image Size 字段的值上,并将两者之和作为偏移量输入。例如,如果图形尺寸为 0.5 英寸,而所需间距为 200mil,则需要在相应的 Offset 字段中输入 0.7。
    • Gap - 此方法允许您直接指定行间距和列间距,因此不依赖于图形尺寸。例如,如果所需间距为 200mil,则需要在相应的 Gap 字段中输入 0.2。
  • 使用 Calculate 选项,根据指定的 Panel Size 和 Spacing 确定最佳单板数量。
  • 启用 Use Step & Repeat 选项后,即可使用嵌入式步进重复代码,减小多次包含相同信息的文件的体积。使用此选项时,设计工作区中只会完整显示原始单板,其他所有预计生成的副本均显示为空白框。
  • 每次使用拼板命令时,CAMtastic 面板的图层列表中都会添加一个新图层。这就是 vent_border 图层,在 Layers Table 对话框(Tables » Layers)中,其类型被指定为 Temporary。如果您希望后续能够快速向拼板添加通风铜网,应保留此边框。

合理使用步进

不难理解,如果将电路板的八个完整副本放到一个拼板上,生成的文件至少会增大到原来的八倍。只要数据采用 exploded方式,即针对每个新位置在描述文件中完整重写一次,就会出现这种情况。通常,这类文件带来的主要负担并非文件体积本身,而是每次屏幕重绘所需的时间会增加到八倍。

CAM Editor 提供两种偏移代码,帮助您在拼板时避免文件膨胀到难以管理的程度,分别是传统的 Step & Repeat 命令和 ODB++ Steps。

步进重复

在 Panelization 对话框中启用 Use Step & Repeat 选项后,之前选择的数据会移动到拼板的左下角。拼板的所有其他部分与拼板预览中的显示方式基本相同:以空白框表示,显示所复制数据的垂直和水平范围。这些方框会显示在每个包含 Step & Repeat 信息的图层上。

由于每个步进中存储的数据在拼板时就已固定,因此最好等到完全确定原始数据不会再发生变化时,再使用 Step & Repeat 代码。当然,这是理想情况,因为拼板通常是在验证完成后进行的。但是,如果在完成拼板后发现仍需进行一些小幅修改,该怎么办呢?

可以编辑 Step & Repeat 数据,但操作并不容易。可以向拼板左下部分显示的数据中添加新的闪光、绘线或文本。然后,使用 Edit » Step/Repeat » Add Objects 命令将这些新增对象添加到拼板的其余(重复)部分。 启动该命令后,光标将变为方形,并进入对象添加模式。具体操作步骤如下:

  1. 单击要添加的对象,将其选中。在没有对象的位置单击并拖动,可通过框选一次选中多个对象。选择结果可累积。
  2. 选中所有所需对象后,单击鼠标右键。
  3. 现在,选择要将所选对象添加到的步进重复阵列。只需将光标置于阵列原始单元(左下角)中属于该阵列的任意对象上,然后单击即可。阵列中各单元的尺寸将进行调整,以容纳新增对象和原有对象。只有阵列的原始单元(左下角)会显示对象,其他所有单元仍将保持空白。
  4. 继续选择要添加到其他步进重复阵列的对象,或单击鼠标右键,或按 Esc 退出。

添加对象很可能导致阵列中的单元相互重叠。可以使用 Modify Step_Repeat 对话框修改单元之间的距离(或间隙)。为此, 请从主菜单中选择 Edit » Step/Repeat » Modify 命令。启动该命令后,光标将变为方形,并进入阵列修改模式。修改阵列的具体操作步骤如下:

  1. 选择要修改的步进重复阵列。只需将光标置于阵列原始单元(左下角)中属于该阵列的任意对象上,然后单击,即可打开 Modify Step_Repeat 对话框。使用此对话框修改阵列的行数和列数,并通过以下两种方法之一设置阵列间距:

    • Distance - 此方法允许您根据图像(即所选对象)的尺寸指定行间距和列间距。在 Distance 字段中指定数值时,需要将所需间距加到 Image Size 字段中的数值上,并将两者之和作为距离输入。例如,如果图像尺寸为 0.5 英寸,而所需间距为 200mil,则需要在相应的 Distance 字段中输入 0.7。
    • Gap - 此方法允许您直接指定行与列之间的间隙,因此不受图像尺寸影响。例如,如果所需间距为 200mil,则需要在相应的 Gap 字段中输入 0.2。
    单击 Show Preview 按钮展开对话框,显示阵列预览窗口,以便查看阵列修改后的效果。更改阵列设置时,预览会随之更新。
  2. 按需修改阵列后,单击 OK,步进重复阵列将根据指定的修改进行更新。
  3. 继续选择并修改其他步进重复阵列,或单击鼠标右键,或按 Esc 退出。

删除操作稍微复杂一些:需要先使用 Edit » Step/Repeat » Remove Objects 命令从拼板的重复(不可见)部分移除对象,然后再使用 Edit » Clear 命令从拼板的可见部分删除这些相同的对象。 启动 Edit » Step/Repeat » Remove Objects 命令后,光标将变为方形,并进入对象移除模式。移除操作的具体步骤如下:

  1. 在目标步进重复阵列的原始单元(左下角)中,选择要移除的对象。只需将光标置于要选中的现有对象上,然后单击即可。也可以在没有对象的位置单击并拖动,通过框选一次选中多个对象。选择结果可累积。
  2. 选中所有所需对象后,单击鼠标右键。这些对象将从阵列中移除,阵列各单元的尺寸也将根据剩余对象重新调整。
  3. 继续选择要从其他步进重复阵列中移除的对象,或单击鼠标右键,或按 Esc 退出。
如果移除阵列原始单元中的所有对象,实际上就会删除该阵列。

由于必须针对两个不同命令,分别选择同一组对象,因此很容易出错。不过,CAM 编辑器提供了重新选中上一次所选对象的功能。阵列中的 Step & Repeat框始终为空,无法提示其中的内容,这进一步增加了操作难度;只有使用 Edit » Step/Repeat » Explode 命令将数据打散为图元信息后,才能看到其内容。 启动该命令后,光标将变为方形,系统会提示您选择要打散的步进重复阵列。只需将光标置于阵列原始单元(左下角)中属于该阵列的任意对象上,然后单击即可。阵列中的所有单元都将填入从原始单元复制的信息,单元边框也将被移除。继续打散其他步进重复阵列,或单击鼠标右键,或按 Esc 退出。

打散数据时,文件大小可能会显著增加,具体取决于重复信息的数量。

ODB++ 步骤

ODB++ 解决了 Step & Repeat 代码中存在的问题。每创建一个步骤,都会新增一个与当前各层所在行相对应的列。添加的步骤越多,可用于存储数据的矩阵就越大。一个步骤可以在另一个步骤中插入一次或多次,这正是启用 Create ODB++ Step 选项进行拼板时所执行的操作。使用 Create ODB++ Step 选项时,除了设计空间的默认步骤 (cam_work) 外,还会创建两个新步骤:

  • 一个用于存放您为拼板选择的数据 (campcb)
  • 另一个用于存放拼板本身 (campanel)。
    在 CAM 面板的 Steps 选项卡中双击步骤名称,即可查看各步骤的内容。
    包含所选数据的步骤会自动作为子步骤插入拼板步骤中,并以下列格式显示:
    [n]: 步骤名称(行数,列数),
    其中,[n] 是分配给所插入步骤的下一个可用编号,从 1 开始;Rows 和 Columns 取自 Panelization 对话框的 Parts Count 区域。

在设计空间中查看拼板步骤的内容时,插入的(数据)步骤将显示为“行数 × 列数”个空白矩形。与 Step & Repeat 阵列不同,阵列各区域中均不显示对象数据。插入步骤的每个实例都会显示一个白色十字,用于标示在您选择展开步骤阵列时,数据内容将被插入的位置。

在完成工作之前,应右键单击拼板步骤并选择 Refresh Inserts。这可确保拼板中插入的步骤反映源数据的当前状态,使您在拼板后所做的任何编辑都体现在最终拼板中。

要访问 Steps Table 对话框以查看当前文档的 ODB++ 步骤信息,请从主菜单中选择 Tables » Steps 命令。在 Steps Table 对话框中单击 OK 时,CAMtastic  面板上的 Steps 选项卡将刷新。您可以在此选项卡中右键单击,并从快捷菜单中选择相应命令来添加或修改步骤。将 ODB++ 文件导入 CAMtastic 编辑器时,系统会自动显示 Steps Table 对话框。

其他拼板策略

自动化工具可以帮助您在拼板上尽可能多地排布相同的电路板,但如果拼板要求更复杂,该怎么办?如何在拼板上添加钻孔测试条或工艺定位孔?如果您希望对数据进行正反拼板,使拼板翻转前后完全相同,从而将拼板送入同一台贴片机两次即可完成双面元件贴装,该怎么办?又或者,您希望将不同的电路板排布在同一拼板上,以优化空间利用率,该如何操作?

在 CAM Editor 中使用 ODB++ 步骤即可满足所有这些要求。首先需要执行自动拼板流程,因为只有通过该流程,才能使用 Create ODB++ Step 选项而非 Use Step & Repeat 选项来创建拼板外形。

步骤插入

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

您可以在拼板上的电路板阵列旁插入其他步骤。例如,电路板制造商可以在某条可掰断工艺边上放置钻孔测试条,以便目视对比预期孔径与成品电路板上的实际孔径。工艺定位孔用于在拼板各层钻孔和铣切时固定拼板,可能需要放置在拼板上的其他位置,而不是电路板实例内部。

首先,您需要创建一个新步骤。具体方法是:在 CAM 面板的 Steps 选项卡中,通过右键菜单访问 Add Step 命令。新步骤包含所有相同的层,但这些层在新步骤中均为空。您可以通过同一个右键菜单在步骤之间复制或移动数据。也可以在新步骤处于当前状态时,在现有层上放置新对象,这些对象将仅存在于该步骤中。

例如,要创建钻孔测试条,您可以先创建一个新步骤,然后在钻孔层上,将设计中使用的每种刀具对应的孔逐一排列成一行。在顶层丝印层上,可以为每种钻孔尺寸放置文字或其他识别标记。

您还应从主菜单中选择 Tables » Layers,在“层”表中指定为 Border 类型的层上,围绕数据绘制一条闭合多段线。它将用于为 ODB++ 生成 profile;该文件允许将步骤相互嵌套插入,同时防止通风网格图案侵入步骤范围。

对于需要添加到拼板中的每个测试条或对象,您都可以分别创建一个步骤。在拼板步骤处于当前状态时,可将这些步骤逐一插入到拼板父步骤(例如 campanel)中经过测定的位置。为此,请使用右键菜单中的 Add Insert 命令。如果您在最初创建拼板时应用了通风网格图案,应先将其移除,再重新应用。这样,通风网格图案就会避开每个步骤的外形边界。

正反拼板


正反拼板是一种可简化装配厂作业流程的技术。通常,对于顶面和底面均有元件的电路板,需要使用两台贴片机,一台用于贴装拼板顶面的元件,另一台用于贴装底面的元件。但是,如果拼板翻转后顶面与底面完全相同,就可以让拼板通过同一台贴片机两次来完成贴装。

必须区分电路板顶面与拼板顶面,因为这种方法要求拼板右侧的电路板与左侧相同,只是上下翻转。同时,它还要求层类型叠层结构对称。拼板顶面的一半将包含电路板的顶面图形,另一半则包含镜像形式的电路板底面图形。

要在 CAM Editor 中实现此操作,必须先将所有电路板数据复制到新步骤中。您可以从主菜单中选择 Edit » Layers » Swap Layers Data,使用 Swap Layers Data 功能确定翻转后的层数据将放置到何处。最终,顶层将同时包含顶层和底层图形,但这些图形仍分别保存在不同的步骤中。

如果您尚未使用原始设计创建拼板,现在即可创建,并确保拼板中居中排布的列数或行数为偶数。单击生成的 campanel 步骤旁的加号,然后右键单击插入的步骤进行修改。更改行数或列数,使一半的电路板消失。接下来,插入您创建的新步骤,以相同方式进行拼板,但需使用经过计算的基点,将新阵列放置到之前移除的步骤所在位置。确保为此步骤启用 Mirror 选项。

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

在同一拼板上排布不同的电路板

在拼板上翻转电路板,实际上只是 ODB 步骤强大功能的一种非常有限的应用。之所以能够翻转电路板,是因为同一层可以在其各个步骤中保存不同的数据,然后将这些步骤并排放置在同一设计空间中。这种底层的灵活性引出了一个问题:为什么拼板中必须阵列排布相同的电路板?答案是,CAM Editor 中并不存在这样的限制。

在同一拼板上排布不同电路板的原因有很多。制造商希望尽可能提高拼板的利用率,但电路板越大,实现起来就越困难。小型电路板即使来自不同来源,也可以填补可用空间,从而降低制造成本。另一方面,单个产品可能由多块电路板组成,设计人员可能更希望将它们放在同一拼板上一起制造。

当然,也存在一些限制。只有信号层和内电层叠层相同的电路板才能拼板。此外,它们还需要具有兼容的钻孔层组。

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。这种方式不适用于将不同电路板拼在一起,因为不同电路板的数据需要位于同一层上,但分属不同的步。为此,Preferences 对话框的 CAM 编辑器 - 导入/导出页面提供了一个选项,允许您将其他 Gerber/钻孔文件导入现有层。

启用此选项后,如果已导入这些层,那么每当您再导入其他 Gerber、钻孔或 IPC 数据文件时,都会显示一个映射对话框。

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 对话框左侧列出新文件,右侧列出现有层。CAM 编辑器会根据扩展名和 Layer Types Detection Template 建议匹配关系,您也可以根据需要进行调整。通过从主菜单中选择 Tables » Layer Type Detection 可访问 Layer Types Detection Template。对于不想映射到现有层的文件,可以将其设置为创建新层,也可以将其完全排除在导入过程之外。

在执行此映射过程之前,必须创建一个新的 ODB 步,并将其设为当前步。否则,所有层数据都会叠加在一起,无法将某块电路板的数据与其他电路板的数据分离。

工艺铺铜

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

您可以在拼板的未使用区域添加工艺铺铜图案,以帮助蚀刻液均匀分布在整个拼板上。CAM 编辑器的自动拼板功能会使用您选择的工艺铺铜图案,填充拼板边缘与各电路板实例之间的所有空白区域。

此图案可以是光栅、矢量、实心或基于形状的图案。您可以选择通用形状并自定义尺寸,也可以选择现有 D 码作为工艺铺铜图案的基础。此图案仅应用于信号层和内电层(这些层在 Layers Table in the Types 列中定义)。

如果您在最初拼板时创建了工艺铺铜,之后又添加了 ODB++ 步,例如测试条、工艺孔,甚至翻转或替换的电路板,最好刷新工艺铺铜图案。具体方法是先移除工艺铺铜,然后重新添加。在 CAM 面板的 Steps 选项卡中,右键单击拼板步条目(campanel),即可看到相应命令。请记得将拼板步设为当前步,以激活这些命令。

要为当前已拼板的 PCB 添加工艺铺铜图案,请从主菜单中选择 Tools » Venting 命令。此命令的使用方式取决于您在 PCB 拼板时是否保留了 vent_border 层。

  • With a vent_border layer present – 启动命令后,将显示 Venting 对话框。默认情况下,所有信号层和内电层都被选中以进行工艺铺铜。要取消选择某一层,只需单击其条目。

    对话框左侧显示当前定义的、将要应用的工艺铺铜图案。单击 Edit Pattern 按钮可打开 Edit Pattern - Venting 对话框,在其中定义您希望使用的具体工艺铺铜图案。

    根据需要定义工艺铺铜图案及要铺铜的层后,单击 OK 即可将工艺铺铜图案应用于拼板上 vent_border 以外的所有区域。

  • With no vent_border layer present – 如果没有 vent_border 层,拼板边框仍然存在,但拼板上的各个 PCB 没有可用于计算工艺铺铜区域的边界。因此,您需要为拼板上的每个 PCB 添加边框,这实际上相当于自行创建一个 vent_border 层。最快的方法之一是添加一个新层,然后使用折线命令围绕拼板上的每个 PCB 绘制边界。

    启动命令后,光标将变为一个小方块,并提示您选择拼板边框和 PCB 边框。只需拖出一个选择框,将整个拼板框选起来。此时,所有 PCB 边框和拼板边框都会被选中。右键单击,将显示 Venting 对话框。根据需要定义工艺铺铜图案及要铺铜的层,然后单击 OK。工艺铺铜图案将应用于拼板边框与 PCB 边框之间的区域。

  • 使用 Edit Pattern - Venting 对话框根据需要定义工艺铺铜图案。如果将 Fill Type 设置为 Polygon (Raster),则此对话框中的所有其他设置都将被禁用。拼板边框内将填充实心多边形图案。
  • 如果将 Fill Type 设置为 Vector,您可以选择使用实心图像或形状/D 码。您可以选择一种形状并输入用于填充的尺寸,也可以指定使用现有光圈。如果选择使用 Shape/Dcode,则可以指定所用形状的 X、Y 间距。
  • 使用多边形图案会在光圈列表中添加两个新的 D 码,它们显示为 Poex 和 Poin 条目。
  • 如果矢量图案使用的形状和尺寸不是现有光圈,则会使用下一个可用的 D 码将其添加到光圈列表中。

胶片向导

要在单个胶片框内对所选 Gerber 层进行拼版,以便将当前文档的 Gerber 层输出到胶片上,请使用主菜单中的 Tools » Film Wizard 命令。

首先,确保仅打开您希望包含在拼版中的 Gerber 层。

启动命令后,将显示 Film Wizard 对话框。使用此对话框定义胶片尺寸及其上的层阵列。您可以从 Film Description 下拉字段中选择一种预定义的尺寸/阵列配置,也可以自行输入。

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胶片面积。

单击 Neg/Mirror 按钮将打开 Film Wizard - Select Layers 对话框。使用此对话框选择要在胶片上进行镜像或制作为负片的层。

定义胶片选项后,在 Film Wizard 对话框中单击 OK 即可创建胶片层。随后将显示一个对话框,提示您选择是否删除旧对象。如果选择 Yes,则会创建胶片拼版,并删除原始层。如果选择 No,则会创建胶片拼版,所有原始层都会保留,但会被关闭。

  • 通常只会将信号层和内电层输出到胶片上。在大多数情况下,内电层会制作为负片。
  • 如果您指定了自己的胶片尺寸/阵列数量设置, Add Description 按钮将变为可用。单击此按钮会将该定义添加到向导中,下次使用此命令时,即可从 Film Description 下拉字段中选择该定义。
  • 请确保单张胶片尺寸至少与实际图像的范围一样大。否则,您仍可继续操作,但会出现警告对话框,提醒您注意这一情况。拼板结果可能不尽如人意。
  • 删除原始层的操作无法撤销。
  • 创建的胶片层会添加到 CAMtastic 面板的层列表中,并依次命名为 film1、 film2、 film3 等。
  • 胶片层的数量等于已启用层(要输出到胶片上的层)的数量除以单张胶片上 XY 阵列中的元素数量。例如,如果有 10 个已启用层,阵列为 1x2,则会创建 5 个胶片层。
  • 已启用层按照层列表中的顺序排列在胶片层上。因此,对于 10 个层和一个 1x2 阵列,前两个层会放置在 film1 层上,接下来的两个层会放置在 film2 层上,依此类推。对于更大的阵列,各层从左上角开始按逆时针方向放置。

板边

如何将电路板从拼板上分离,是制板厂和组装厂都需要考虑的问题。例如,组装厂可能希望在完成元器件装配之前保持拼板完整。这就要求拼板足够牢固,在组装过程中不会散开,同时又要有适当的穿孔,以便之后能够轻松地将电路板从拼板上掰下。

V 型切割

V 型切割是一种可行的方案,它在拼板顶面和底面的电路板分界处切出 V 形槽,仅留下一层薄薄的连接部分。此工艺的所有细节,例如刀片角度、连接部分厚度,以及是否采用跳切(部分区域不切槽,以增强拼板的牢固度),都必须告知切槽机操作员。

目前,切槽机需要进行编程。编程数据通常来自您填写的非 CAD 表单,其中标明了拼板配置中的数据点和线。不过,有些切槽服务商能够从 Gerber 文件中提取钻孔和线条信息,这种情况下,您可以在 CAM Editor 中按照自己的要求设计切槽线。无论采用哪种方式,将切槽线放在顶层丝印层上都能为机器操作员提供直观提示,供其结合提取的信息和您明确提供的信息使用。

数控铣削

不过,传统的板边加工方法是使用铣刀。通过在指定位置将铣刀切入电路板,沿预定路径移动,再抬起刀具,即可加工出平滑的板边。


准备铣削信息时,需要重点考虑几个因素,包括钻铣刀具的尺寸和形状,以及铣削路径及其下刀点和退刀点。

要生成和查看这些指令,必须将 CAM Editor 配置为数控铣削模式,可通过 View 菜单或 CAM 面板进入此模式。在此模式下,您可以根据设计中选定的闪光对象,从主菜单中选择 Tables » NC Tools,为刀具表 创建新的钻铣刀具。 启动此命令后,将出现 Tool Table 对话框。默认情况下,如果已导入 NC 钻孔文件,表中会列出基于该文件的刀具;否则,表格为空。使用此表可添加或编辑刀具定义。最多可定义 99 把刀具,每把刀具都有唯一的 D 码,从 D9500 开始。使用 Save 和 Open 按钮可分别保存当前刀具表定义或加载先前保存的定义。刀具数据存储在铣削/铣槽表设置文件(*.mts)中。将鼠标悬停在表格的各列中时,会显示工具提示,提供相应条目的更多信息。

然后,您可以使用 Rout 菜单中的命令,利用这些刀具或其他现有刀具定义铣削路径。

使用 View » Display Symbols 菜单中的以下命令,可切换铣削路径相关元素的显示状态:

  • Drill – 切换当前文档中钻孔符号的显示状态。钻孔符号用于提供视觉辅助,便于定位钻孔点。钻孔符号显示为白色十字,标记钻孔点的中心。
  • Direction Arrows – 切换铣削路径方向箭头的显示状态。
  • Centerline Path – 切换铣削路径原始中心线的显示状态,即未应用刀具补偿偏移的路径。只有在关闭 Fill 模式时,才能看到此命令的效果。
  • Plunge – 切换当前文档中铣削路径下刀点符号的显示状态。下刀点是铣刀沿设计中的路径进行铣削时最初切入的位置。
  • Retract – 切换当前文档中铣削路径退刀点符号的显示状态。退刀点是铣刀完成设计中的一条路径后退出的位置。

要重绘选定的铣削路径,以便准确查看实际制板时铣刀的运动过程,请从主菜单中选择 View » Redraw a Rout Path 命令。启动此命令后,光标将变为一个小方框,并提示您选择已铣削的对象。只需将光标移到已铣削对象上的任意位置,然后单击。系统会先重绘铣削路径的下刀部分。继续单击,即可逐段重绘铣削路径,直到到达退刀点。这就是制板时铣刀实际使用的路径。请注意,仅启用铣削层并关闭所有其他层,可能会更便于查看。

创建铣削路径

要根据当前文档中选定的走线创建铣削路径,请从主菜单中选择 Rout » Create Rout Path(s) 命令。 

首先,确保已定义钻铣刀具。如果之前已加载 NC 钻孔文件,设计所需的刀具会自动加载,并显示在 Tool Table 对话框(Tables » NC Tools)中。如果当前未定义任何刀具,尝试启动此命令时会弹出对话框提醒您,您必须通过导入钻孔文件或手动输入来定义刀具。

按需定义刀具后,启动此命令将打开 Select Mill/Drill Tool 对话框。该对话框提供一个下拉列表,其中列出了当前为设计定义的所有钻孔刀具。选择要用于铣削的刀具,然后单击 OK。光标将变为一个小方块,并提示您选择要铣削的对象。只需将光标置于各个对象上并单击,即可将其添加到选择集中,也可以使用众多可用的选择工具之一。按要求选中所有对象后,单击鼠标右键。

系统将对所选对象进行铣削,并创建一个铣削层,将其添加到 CAMtastic 面板的层列表中。随后将显示 Create Rout Path(s) 对话框,您可以在其中更改铣削所用的刀具及其偏移量。您还可以反转铣削路径的方向——下刀点将变为退刀点,反之亦然。这些更改仅为临时更改,只有单击 OK 按钮后才会永久应用。

  • 铣削通常针对走线进行。选择集中往往也会包含焊盘,并且铣削路径上也可能遇到焊盘。使用 Rout Pads Options 对话框(Rout » Rout Pads Options)中的选项来确定如何处理这些焊盘。默认情况下,圆形焊盘将转换为钻孔点。
  • 相互连接的各个线段分别具有各自的下刀点和退刀点。若要仅使用一个下刀点和一个退刀点,必须先将各个线段连接起来。反之,也可以通过将路径拆分为多个线段,为铣削路径添加下刀点和退刀点。
  • 铣削层将包含所有铣削路径,并且在启用相应显示选项后,会显示若干与铣削相关的符号。这些符号表示下刀点、退刀点以及每条路径的方向。
  • 以下光圈不能用于铣削路径: Custom、 Diamond、 Donut、 Target和 Thermal。
  • 注意不要铣削信号层/平面层上的走线和焊盘。
  • 创建铣削路径时,下刀点和退刀点将插入到默认位置。您可以随时使用相应的 Modify Rout Path(s)命令修改这些点,以及刀具、偏移量和铣削方向。

修改铣削路径

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

首先,确保仅开启铣削层,并且该层在设计空间中可见。

启动命令后,光标将变为一个小方块,并提示您选择要修改的铣削路径。只需将光标置于各个对象上并单击,即可将其添加到选择集中,也可以使用众多可用的选择工具之一。按要求选中所有对象后,单击鼠标右键。

随后将显示 Modify Rout Path(s) 对话框,您可以在其中更改铣削所用的刀具及其偏移量。您还可以反转铣削路径的方向——下刀点将变为退刀点,反之亦然。这些更改仅为临时更改,只有单击 OK 按钮后才会永久应用。

  • 铣削层包含所有铣削路径,并且在启用相应显示选项后,会显示若干与铣削相关的符号。这些符号表示下刀点、退刀点以及每条路径的方向。
  • 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。使用这些按钮可根据需要更改下刀点和退刀点的位置。

焊盘铣削选项

在 Rout Pads Options 对话框中,您可以定义沿铣削路径遇到焊盘时应采用的处理选项。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。与手动精确放置铣削路径相比,将板框线段连接为一条闭合的多段线要省事得多,尤其是在板框包含圆弧时。

首先,确保 PCB 边框为单一的闭合边界。您可能需要使用 连接命令来实现这一点。

使用 Rout 菜单中的 Auto-Rout PCB Border 命令,基于 PCB 边框创建环绕整个电路板的铣削路径。 启动命令后,光标将变为一个小方块,并提示您选择边框的一个角,以放置该路径的下刀点和退刀点。只需将光标置于边框上并单击,系统就会选择距离单击位置最近的角。 同样,如果此时似乎无法选择 PCB 轮廓上的任何顶点,请确保边框是一个闭合的多段线对象。

接下来,系统将提示您选择铣削方向。系统会相对于所选的边框角点提供一条辅助线,帮助您进行选择。将光标移向您希望铣削的大致方向并单击,即可打开 Auto Rout PCB 对话框。使用此对话框选择用于铣削边框的刀具,并指定下刀点和退刀点的延伸长度。

根据需要定义铣削选项后,单击 OK。系统将创建铣削路径并将其添加到铣削层。

Auto Rout PCB 对话框Auto Rout PCB 对话框

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,如果选择添加延伸线,这些延伸线可能会切入电路板。您可以按照状态栏的提示,在轮廓上单击第二个位置,以确定铣削路径的方向。单击鼠标右键完成操作后,将打开 Auto Rout PCB 对话框,您可以在其中选择钻孔刀具,并设置下刀点和退刀点的延伸值。

如果所选刀具尚未在刀具表中定义刀具补偿偏移值,系统可以自动为您生成。系统将创建一个新层(*.rte),其中包含 PCB 轮廓的铣削路径。
您可以继续沿铣削路径添加连接桥;在这些位置,刀具会从拼板中退刀,沿路径前进指定距离后再次下刀。放置铣削连接桥类似于设置跳跃式 V 刻槽段:它们会在某些位置保留电路板与拼板之间的完整连接,以便日后掰开分离。

  • 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,铣削路径可能包含实际铣削路径和偏移路径。因此,填充路径的中心可能并非实际铣削路径,单击该位置将无法插入连接桥。此时建议切换到轮廓模式(Shift+F)。铣削路径及所有偏移(补偿)路径都会显示出来,前者以实线表示,后者以虚线表示。
  • 方向点必须设置在紧邻边框边缘的位置。
  • 如果所选铣削刀具尚未定义刀具补偿,系统将弹出对话框,询问是否要指定默认值。此默认值将与刀具本身的尺寸相同。
  • 必须至少定义一个钻孔刀具,才能使用此命令。如果尚未定义任何刀具,启动此命令后将弹出对话框提示这一情况,并引导您进入 Tool Table 对话框(Tables » NC Tools),您可以在其中从文件加载钻孔数据,或手动输入刀具定义。
  • 系统将根据用于生成 PCB 边框的源图层名称创建铣削层(如果该层尚不存在)。

手动铣削工具

创建圆时,可以选择顺时针或逆时针方向,并指定半径。下刀点位于圆心,整个圆铣削完成后刀具将抬起。槽的自动化程度较低:要使槽完整,必须确保从下刀点开始,并在需要通过右键单击放置抬刀点时返回该位置。文字铣削与槽铣削类似,但每个字母都有预定义的路径(包括下刀点和抬刀点);您只需输入文字并指定字母高度即可。

当然,铣削指令并不一定要在拼板后添加。参与拼板的电路板中定义的任何铣削对象(例如内部槽)都会与其他拼板数据一同包含在内。

要在当前文档中手动放置铣削路径,请从主菜单中选择 Rout » Manual Rout 命令。此命令基于多段线放置操作。如果需要闭合线条,或在线条中插入圆弧,多段线会非常有用,因为标准线条无法实现这两种操作。 

启动命令后,将显示 Select Mill/Drill Tool 对话框。从可用刀具列表中选择要用于铣削的刀具。单击 OK 后,将进入多段线放置模式,光标上会附带一个表示所选刀具尺寸的实心圆。按以下操作顺序进行放置:

  1. 将光标定位到工作区中的所需位置,然后单击以固定多段线的起点。
  2. 移动光标并再次单击,放置多段线的下一个顶点。
  3. 继续逐次单击以放置更多顶点,直到形成所需的多段线形状。
  4. 单击右键可弹出菜单,其中提供了多段线放置模式下可用的各种命令。菜单中包含以下命令:

    • End - 结束当前多段线的放置,但不将其闭合。
    • Close - 从最后放置的点到起点绘制一条线,以闭合多段线,并结束当前多段线的放置。
    • 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 - 从上一个顶点开始沿顺时针方向绘制圆弧。
    • Draw Arc C-Clockwise - 从上一个顶点开始沿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 - 启用/禁用多段线放置过程中的捕捉模式。
    • Cancel Action - 删除当前多段线并退出多段线放置模式。
  5. 结束或闭合多段线,或者撤销更改后,您仍将处于放置模式。可以继续放置其他多段线对象,或按 Esc 退出多段线放置模式。也可以单击右键,然后从弹出菜单中选择 Cancel Action。

  • 多段线必须至少包含两个不同的顶点才能结束。
  • 多段线必须至少包含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 面板中图层列表的顶部。双击图层列表中的任意图层,即可将其设为当前图层。
  • 手动铣削前必须先定义刀具,否则系统将弹出对话框提示这一情况,并引导您进入 Tool Table 对话框(Tables » NC Tools),您可以在其中添加刀具定义。
  • 生成刀具的最快方法是从 PCB 设计文档生成 NC 钻孔文件。将这些文件导入 CAMtastic 编辑器后,刀具定义会添加到 Tool Table 对话框中。

向所选铣削路径添加连接桥

要沿当前文档中选定的铣削路径添加连接桥,请从主菜单中选择 Rout » Add Tabs 命令。启动命令后,将显示 Enter Value 对话框。在此对话框中,使用当前选定的工作区单位(英寸或毫米)输入连接桥尺寸。单击 OK 后,将返回主设计窗口,光标变为小方框,并提示您选择连接桥的位置。只需将光标定位到铣削路径上需要插入连接桥的位置,然后单击即可。

插入连接桥后,铣削路径实际上会被分成两段,每段都会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,或单击右键或按 Esc 退出。

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,铣削路径可能包含实际铣削路径和偏移路径。因此,填充路径的中心可能并非实际铣削路径,单击该位置将无法插入连接桥。此时建议切换到 Outline 模式(Shift+F)。铣削路径及所有偏移(补偿)路径都会显示出来,前者以实线表示,后者以虚线表示。

将直线转换为圆弧

要将当前文档中指定铣削路径的直线转换为圆弧,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,具体操作顺序如下:

  1. 选择圆弧的起点。只需将光标置于铣削路径的某个顶点上,然后单击以固定该点。
  2. 选择圆弧的终点。同样,将光标移至铣削路径中的另一个顶点上,然后单击以固定第二个点。移动光标时,会显示一条辅助线。
  3. 选择圆弧上的中间点。将光标移至铣削路径中的第三个顶点上并单击,直线将被替换为圆弧。圆弧的大小由连接起点和终点的辅助线长度,以及所选中间点到该辅助线的距离决定。
  4. 继续将其他铣削路径中的直线转换为圆弧,或右键单击,或按 Esc,退出操作。
  • 如果铣削路径由多个线段组成,则必须先将这些线段连接起来,才能成功使用此命令。
  • 要使用此命令,打算放置圆弧的铣削路径中必须至少有三个顶点。例如,对于呈直角的折线,可以将折线的两个端点作为圆弧的起点和终点,将折线的拐角点作为圆弧的中间点。

将直线转换为圆

要在当前文档中将闭合边界铣削路径转换为圆形铣削路径,请从主菜单中选择 Rout » Convert Lines to Circle 命令。启动命令后,系统将提示您选择一个闭合边界。只需将光标移至要转换为圆形的铣削路径边界的任意部分上并单击,闭合边界铣削路径就会被替换为圆。圆心为包围该闭合边界形状的外接矩形的中心,半径为该中心到外接矩形边缘的水平距离。

继续将其他闭合边界铣削路径转换为圆形铣削路径,或右键单击,或按 Esc,退出操作。

如果铣削路径是由多个线段组成的闭合边界,则必须先将这些线段连接起来,才能成功使用此命令。

边界铣削

另一个自动化工具“边界铣削”会以类似的方式检测边界(同样要求使用闭合折线),但随后会创建往复路径,将整个区域铣除,而不是沿边界切割后让该区域从电路板或拼板上脱落。从主菜单中选择 Rout » Mill Boundary 命令,可在当前文档中创建用于铣除闭合边界内部区域的路径。启动命令后,光标将变为一个小方块,系统会提示您选择要为其创建铣削路径的闭合边界对象。只需将光标依次移至各个闭合边界上并单击。按需选中所有闭合边界后,右键单击。

随后将显示 Milling 对话框。使用此对话框指定铣削路径的放置层。您可以选择当前层、新建层或文档中的某个现有层。使用 Select Tool 字段选择要用于铣削路径的可用钻孔刀具。Delete Old Objects 选项允许您保留原始边界对象,以便进行比较。

  • 如果边界由单独放置的线段组成,则必须先将这些线段连接起来,才能成功使用此命令。
  • 如果选择将铣削路径添加到新建层,将使用层列表中的下一个可用层编号(例如 layer29)。

将视图从填充切换为轮廓(Shift+F),即可查看所确定的实际铣削路径。铣削路径沿刀齿凹面所朝方向移动时称为顺铣;沿相反方向铣削则称为逆铣。

当您为铣削刀具指定的 Z 轴参数小于拼板厚度时,区域铣削功能尤其有用。这样便可在电路板上加工凹槽,例如用于安装特殊元件。

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