使用Altium Designer進(jìn)行PCB通孔設計

2021-04-25

使用Altium Designer進(jìn)行PCB通孔設計

在PCB制造的早期，人們只使用了貫穿整個(gè)板厚的通孔。隨著(zhù)表面貼裝技術(shù)的出現，引入了盲孔和埋孔，并要求復雜的通孔設計實(shí)踐。在本文中，我們將介紹使用Altium Designer電子設計自動(dòng)化軟件進(jìn)行通孔設計的基礎知識。

經(jīng)由在PCB的不同層連接，并且由一個(gè)桶，墊，以及環(huán)形環(huán)。典型的通孔在頂層，底層，內層和穿過(guò)該焊盤(pán)的孔上都具有焊盤(pán)。因此，在設計通孔時(shí)，將定義焊盤(pán)尺寸和孔尺寸。不同類(lèi)型的通孔如下：

通孔–該通孔從電路板的頂層到底層。

盲孔–這種類(lèi)型的孔從頂層或底層到緊鄰的層，并且不穿過(guò)整個(gè)電路板。

埋孔–該孔位于電路板的兩個(gè)內層之間。

將通孔導入電路板后，它會(huì )分配給信號/網(wǎng)絡(luò )。這可能是電源，地名或信號名。 

在接下來(lái)的部分中，我們將討論定義和設計焊盤(pán)，孔尺寸和過(guò)孔類(lèi)型的方法。

通過(guò)屬性 

PCB編輯器對象屬性是用于定義所放置對象的視覺(jué)樣式，內容和行為的選項。每種對象類(lèi)型的屬性設置可以通過(guò)兩種不同的方式進(jìn)行測量：

預先放置設置–可以預先在邏輯上定義的過(guò)孔的對象屬性可以在PCB編輯器上作為可編輯的默認設置進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。這在“首選項”對話(huà)框的默認頁(yè)面上可用，可以通過(guò)工作區右上角的按鈕進(jìn)行檢索。下一步是在圖元列表中選擇via對象，以在右側顯示選項。

通孔設計的預放置設置

放置后設置–在工作空間中選擇放置過(guò)孔時(shí)，可以在“過(guò)孔”對話(huà)框和屬性面板中編輯每個(gè)過(guò)孔對象屬性。

通過(guò)設計的貼裝后設置

定義via參數

在這里，我們定義了vias參數，如下所示：

定義通孔的大小和形狀

網(wǎng)絡(luò )–利用下拉列表選擇包含過(guò)孔的網(wǎng)絡(luò )。處于活動(dòng)狀態(tài)的電路板設計的每個(gè)網(wǎng)絡(luò )都將顯示在下拉列表中。如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )，請單擊“分配網(wǎng)絡(luò )”按鈕以打開(kāi)網(wǎng)絡(luò )名稱(chēng)對話(huà)框。在這里，您可以通過(guò)輸入網(wǎng)絡(luò )名稱(chēng)在設計工作區中選擇所需的網(wǎng)絡(luò )。

名稱(chēng)–選擇一個(gè)或多個(gè)通孔時(shí)，通過(guò)單擊下拉列表顯示通孔名稱(chēng)。這將顯示在層堆棧中定義的每個(gè)通孔跨度。板上實(shí)現的所有通孔必須來(lái)自層堆棧中定義的通孔跨度。 

模板–顯示用于過(guò)孔的當前模板。要選擇另一個(gè)模板，可以使用下拉菜單。如果存在與模板關(guān)聯(lián)的庫，則也會(huì )顯示該庫。

庫–顯示存儲在當前庫中的過(guò)孔模板。如果從焊盤(pán)庫（* .PvLib）放置過(guò)孔，它將在指定字段中包含庫名稱(chēng)。放置后，將啟用該圖標，指示放置的過(guò)孔屬性已在庫中定義并且不再可編輯。如果未啟用該圖標，則仍可以編輯內容。

傳播延遲-此字段顯示傳播延遲，傳播延遲是信號頭從發(fā)送器移動(dòng)到接收器所花費的時(shí)間。 

（X / Y）座標

X （第一個(gè)字段）–此特定字段顯示通孔中心到當前原點(diǎn)的當前X位置。您需要更改字段值以更改相對于當前原點(diǎn)的過(guò)孔位置。該字段值可以以英制或公制單位添加，并且可以根據要求進(jìn)行更改。在木板模式下，屬性面板其他區域中的單位設置可以決定未指定的默認單位。

孔信息

用于定義通孔參數的字段如下：

孔尺寸–此字段用于顯示通孔的當前孔尺寸。此參數指定在制造過(guò)程中要鉆孔的毫米或密耳直徑?？椎男螤羁梢允菆A形，正方形或帶槽的，并且孔的大小可以設置為0到1000 mil。對于機械孔（無(wú)銅），可以將孔的尺寸設置為大于通孔。您可以編輯字段值以根據要求更改大小。單位設置與XY字段中說(shuō)明的設置相同。

公差– 可以通過(guò)設置孔的公差屬性來(lái)確定板的配合和極限。您可以指定孔的最小和最大公差，并且Altium Designer中沒(méi)有特定的默認孔公差值。

如何在Altium Designer中設置通孔的大??？ 

通孔的大小和形狀定義如下：

簡(jiǎn)單-此選項用于選擇簡(jiǎn)單通孔。  

直徑–在此字段中輸入所需的通孔直徑。每層的通孔直徑均相同。

散熱–選中此框可引入緩解導熱所需的散熱。選中此復選框后，單擊“多邊形連接樣式”對話(huà)框，在其中可以選擇連接樣式：“釋放連接”，“直接連接”或“不連接”

通過(guò)尺寸設置

頂部-底部-底部-此選項可用于為頂層，內部信號層和底層選擇不同的直徑。

顯示的層–單擊顯示的層以設置該特定層的通孔尺寸。所選的圖層將突出顯示。

直徑–單擊下拉列表，然后為所選層輸入所需的通孔直徑

熱釋放–設置此變量的過(guò)程類(lèi)似于簡(jiǎn)單通孔中的過(guò)程。

完整堆棧-此選項用于通過(guò)對象選擇完整堆棧。

顯示的層-進(jìn)行配置的過(guò)程類(lèi)似于“上中下層”所用的過(guò)程

直徑–單擊下拉列表，然后為所選層輸入所需的通孔直徑

散熱–設置此變量的過(guò)程類(lèi)似于上下中通孔中的過(guò)程。

定義通孔類(lèi)型

可以使用“過(guò)孔類(lèi)型”選項卡定義每種過(guò)孔類(lèi)型的Z平面或跨層要求。該選項卡未定義通孔的尺寸屬性，例如直徑和孔尺寸。

通孔的尺寸屬性定義為：

通過(guò)屬性面板中的手動(dòng)編輯放置

使用PCB默認圖元手動(dòng)放置過(guò)孔（“位置”>“通過(guò)”選項）

使用交互路由或通過(guò)樣式設計規則使用路由自動(dòng)路由來(lái)放置通孔

定義通孔類(lèi)型

要定義過(guò)孔的類(lèi)型，您可以參考以下步驟：

定義新的過(guò)孔類(lèi)型將需要切換到層堆棧管理器中的“過(guò)孔類(lèi)型”選項卡。您可以在此處為設計所需的每種通孔類(lèi)型定義Z平面跨層要求。打開(kāi)通孔類(lèi)型的選項卡時(shí)，它將包含一個(gè)通孔通孔類(lèi)型。兩層板的默認通孔名為Thru 1：2。此處的約定表示通孔類(lèi)型以及通孔跨度的第一層和最后一層。此默認通孔跨度不能刪除。

要編輯通過(guò)類(lèi)型選擇的內容，可以在屬性面板中使用圖層堆棧管理器模式。如果面板不可見(jiàn)，您可以單擊應用程序右側的按鈕將其啟用。

要添加通孔類(lèi)型，請單擊添加按鈕，然后在屬性面板中選擇通孔類(lèi)型跨越的圖層。新定義的通孔類(lèi)型將具有如上所述的命名約定，并帶有孔類(lèi)型以及第一層和最后一層。根據選擇的層，軟件將自動(dòng)識別通孔類(lèi)型（埋入，盲孔和直通）并系統地命名通孔類(lèi)型。

通孔類(lèi)型的跨度可以通過(guò)配置第一層和最后一層設置來(lái)定義。

如果需要μVia，請選中μVia框。僅當過(guò)孔跨越相鄰層或相鄰層+1（也稱(chēng)為跳過(guò)過(guò)孔）時(shí)，才出現此選項。

為了使鏡像選項可用，您需要在屬性面板的“板”部分中啟用“堆棧對稱(chēng)”選項。當您需要跨過(guò)層堆疊中對稱(chēng)層的電流過(guò)孔的鏡像時(shí)，此鏡像選項很有用。

保存堆棧以更新PCB編輯器中的更改。

圖形編輯

除了位置以外，無(wú)法以圖形方式修改過(guò)孔的屬性。

要與鏈接的軌道一起移動(dòng)任何通孔，請單擊并按住，然后移動(dòng)通孔。鏈接的布線(xiàn)在移動(dòng)時(shí)將保持與通孔的連接。

要在不移動(dòng)PCB庫編輯器或PCB編輯器中鏈接的軌跡的情況下移動(dòng)任何通孔，請選擇“編輯”>“移動(dòng)”，然后單擊并按住以移動(dòng)所述通孔。

非圖形編輯

可以使用以下非圖形編輯技術(shù)：

屬性面板

可以使用PCB編輯器中的屬性面板編輯過(guò)孔屬性，該面板可編輯工作空間中選擇的所有項目。

Tab鍵可用于在放置期間訪(fǎng)問(wèn)面板

要通過(guò)放置的孔的屬性進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，請執行以下操作：

雙擊過(guò)孔。

右鍵單擊過(guò)孔，然后從上下文菜單中選擇屬性。

如果“屬性”面板已經(jīng)處于活動(dòng)狀態(tài)，則在“通過(guò)”上單擊一次以將其選中。

編輯多個(gè)對象

在屬性面板中，可以使用所選任何對象的屬性設置來(lái)編輯多個(gè)對象?？梢酝ㄟ^(guò)列表或過(guò)濾器面板甚至“查找相似對象”對話(huà)框手動(dòng)選擇相同對象類(lèi)型的倍數。 

顯示帶有起始和終止層的盲孔

通過(guò)顏色

使用視圖配置面板，可以配置過(guò)孔顏色。過(guò)孔銅環(huán)顯示在“層”部分的“多層”設置中。系統顏色部分的通孔設置中提供了通孔顏色。也可以通過(guò)切換所需的設置來(lái)禁用孔顯示。

顯示通孔

如何在Altium Designer中選擇所有通孔？ 

您可以按以下方式使用放置的過(guò)孔（已定義的過(guò)孔）：

通過(guò)切換過(guò)孔跨度顯示，可以在過(guò)孔類(lèi)型中顯示過(guò)孔跨度中的層號。這在視圖配置面板的“視圖選項”選項卡中可用。

通過(guò)堆棧2d

通過(guò)3D堆棧

對于堆疊的過(guò)孔，顯示的層號是堆棧中每個(gè)過(guò)孔的開(kāi)始和結束層。
使用堆疊過(guò)孔：

在使用堆疊的過(guò)孔時(shí)，要形成連續的連接，請單擊并拖動(dòng)堆疊以將其整體移動(dòng)，并帶有附加的布線(xiàn)。

要選擇堆棧中最上方的通孔，請單擊一次所需的通孔。要選擇同一堆棧中的其他過(guò)孔，請單擊一下而不移動(dòng)光標。

要使用隨附的路由移動(dòng)選定的通孔，請使用ctrl鍵并單擊并將其拖動(dòng)到所需的位置。
要選擇特定堆棧中的所有通孔，請單擊一次以選擇一個(gè)，然后按Tab鍵將選擇內容應用于堆棧中的所有通孔。

網(wǎng)路資訊

網(wǎng)絡(luò )信息是用于識別和指定網(wǎng)絡(luò )的一組參數，如下所示：

網(wǎng)絡(luò )名稱(chēng)–所選網(wǎng)絡(luò )的名稱(chēng)。

網(wǎng)絡(luò )類(lèi)別–所選網(wǎng)絡(luò )類(lèi)別的名稱(chēng)。

總長(cháng)度–總信號長(cháng)度是節點(diǎn)之間總距離的精確計算。評估放置的對象可以解決重疊或堆疊的對象，焊盤(pán)內的漂移路徑以及所包含的通孔長(cháng)度。一旦已為焊盤(pán)定義引腳封裝長(cháng)度，則也將包括在內。如果網(wǎng)絡(luò )尚未完全布線(xiàn)，則還包括曼哈頓長(cháng)度或連接線(xiàn)的（X + Y）長(cháng)度。

總延遲–已路由的總長(cháng)度段中的延遲。當為通孔和焊盤(pán)定義通孔和焊盤(pán)傳播延遲值時(shí)，這包括它們。 

選定長(cháng)度– 選定對象的總長(cháng)度之和。

選定的延遲–選定對象的總延遲。當為通孔和焊盤(pán)定義通孔和焊盤(pán)傳播延遲值時(shí)，這包括它們。

網(wǎng)絡(luò )信息

如何通過(guò)Altium Designer中的設計規則進(jìn)行設置？ 

在這里，我們將介紹布線(xiàn)通孔樣式設計規則以定義通孔。

在交互式布線(xiàn)過(guò)程中放置通孔時(shí)，尺寸屬性是通過(guò)樣式設計規則由適用的布線(xiàn)定義的。要使用設計規則放置過(guò)孔，可以在規則范圍內使用一組與過(guò)孔相關(guān)的查詢(xún)關(guān)鍵字。

通過(guò)樣式設計規則

通過(guò)類(lèi)型查詢(xún)	退貨
伊斯維亞	每個(gè)過(guò)孔對象，與過(guò)孔類(lèi)型無(wú)關(guān)
依斯維亞	每個(gè)過(guò)孔從板頂層開(kāi)始，一直延伸到底層
IsBlindVia	除μVias之外，每個(gè)通孔均始于表面層（頂部/底部）并終止于內部層
IsBuriedVia	除μVias外，每個(gè)通孔均始于一個(gè)內部層，并終止于另一個(gè)內部層
IsMicroVia	每個(gè)啟用了μVia選項并連接相鄰層的通孔
IsSkipVia	每個(gè)啟用了μVia選項的通孔都跨越2層

當您在布線(xiàn)時(shí)實(shí)施圖層更改時(shí)，軟件將檢查圖層更改中的開(kāi)始和停止圖層。這是在從圖層堆棧管理器中選擇過(guò)孔類(lèi)型時(shí)。接下來(lái)，它通過(guò)樣式設計規則檢測適用于布線(xiàn)的最高優(yōu)先級，并實(shí)施過(guò)孔尺寸設置。通過(guò)規則的約束部分來(lái)應用設置，以放置過(guò)孔。

如前所述，您需要從PCB的眾多通孔中選擇通孔類(lèi)型，以?xún)?yōu)化電路板規格?？煽?，高性能的多層板要求在制造工廠(chǎng)中由專(zhuān)家設計師實(shí)施的高效通孔設計。