使用(yòng)Altium Designer进行PCB通孔设计

2021-04-25

使用(yòng)Altium Designer进行PCB通孔设计

在PCB制造的早期，人们只使用(yòng)了贯穿整个板厚的通孔。随着表面贴装技术的出现，引入了盲孔和埋孔，并要求复杂的通孔设计实践。在本文(wén)中，我们将介绍使用(yòng)Altium Designer電(diàn)子设计自动化软件进行通孔设计的基础知识。

经由在PCB的不同层连接，并且由一个桶，垫，以及环形环。典型的通孔在顶层，底层，内层和穿过该焊盘的孔上都具有(yǒu)焊盘。因此，在设计通孔时，将定义焊盘尺寸和孔尺寸。不同类型的通孔如下：

通孔–该通孔从電(diàn)路板的顶层到底层。

盲孔–这种类型的孔从顶层或底层到紧邻的层，并且不穿过整个電(diàn)路板。

埋孔–该孔位于電(diàn)路板的两个内层之间。

将通孔导入電(diàn)路板后，它会分(fēn)配给信号/网络。这可(kě)能(néng)是電(diàn)源，地名或信号名。 

在接下来的部分(fēn)中，我们将讨论定义和设计焊盘，孔尺寸和过孔类型的方法。

通过属性 

PCB编辑器对象属性是用(yòng)于定义所放置对象的视觉样式，内容和行為(wèi)的选项。每种对象类型的属性设置可(kě)以通过两种不同的方式进行测量：

预先放置设置–可(kě)以预先在逻辑上定义的过孔的对象属性可(kě)以在PCB编辑器上作為(wèi)可(kě)编辑的默认设置进行访问。这在“首选项”对话框的默认页面上可(kě)用(yòng)，可(kě)以通过工作區(qū)右上角的按钮进行检索。下一步是在图元列表中选择via对象，以在右侧显示选项。

通孔设计的预放置设置

放置后设置–在工作空间中选择放置过孔时，可(kě)以在“过孔”对话框和属性面板中编辑每个过孔对象属性。

通过设计的贴装后设置

定义via参数

在这里，我们定义了vias参数，如下所示：

定义通孔的大小(xiǎo)和形状

网络–利用(yòng)下拉列表选择包含过孔的网络。处于活动状态的電(diàn)路板设计的每个网络都将显示在下拉列表中。如果没有(yǒu)网络，请单击“分(fēn)配网络”按钮以打开网络名称对话框。在这里，您可(kě)以通过输入网络名称在设计工作區(qū)中选择所需的网络。

名称–选择一个或多(duō)个通孔时，通过单击下拉列表显示通孔名称。这将显示在层堆栈中定义的每个通孔跨度。板上实现的所有(yǒu)通孔必须来自层堆栈中定义的通孔跨度。 

模板–显示用(yòng)于过孔的当前模板。要选择另一个模板，可(kě)以使用(yòng)下拉菜单。如果存在与模板关联的库，则也会显示该库。

库–显示存储在当前库中的过孔模板。如果从焊盘库（* .PvLib）放置过孔，它将在指定字段中包含库名称。放置后，将启用(yòng)该图标，指示放置的过孔属性已在库中定义并且不再可(kě)编辑。如果未启用(yòng)该图标，则仍可(kě)以编辑内容。

传播延迟-此字段显示传播延迟，传播延迟是信号头从发送器移动到接收器所花(huā)费的时间。 

（X / Y）座标

X （第一个字段）–此特定字段显示通孔中心到当前原点的当前X位置。您需要更改字段值以更改相对于当前原点的过孔位置。该字段值可(kě)以以英制或公制单位添加，并且可(kě)以根据要求进行更改。在木(mù)板模式下，属性面板其他(tā)區(qū)域中的单位设置可(kě)以决定未指定的默认单位。

孔信息

用(yòng)于定义通孔参数的字段如下：

孔尺寸–此字段用(yòng)于显示通孔的当前孔尺寸。此参数指定在制造过程中要钻孔的毫米或密耳直径。孔的形状可(kě)以是圆形，正方形或带槽的，并且孔的大小(xiǎo)可(kě)以设置為(wèi)0到1000 mil。对于机械孔（无铜），可(kě)以将孔的尺寸设置為(wèi)大于通孔。您可(kě)以编辑字段值以根据要求更改大小(xiǎo)。单位设置与XY字段中说明的设置相同。

公差– 可(kě)以通过设置孔的公差属性来确定板的配合和极限。您可(kě)以指定孔的最小(xiǎo)和最大公差，并且Altium Designer中没有(yǒu)特定的默认孔公差值。

如何在Altium Designer中设置通孔的大小(xiǎo)？ 

通孔的大小(xiǎo)和形状定义如下：

简单-此选项用(yòng)于选择简单通孔。  

直径–在此字段中输入所需的通孔直径。每层的通孔直径均相同。

散热–选中此框可(kě)引入缓解导热所需的散热。选中此复选框后，单击“多(duō)边形连接样式”对话框，在其中可(kě)以选择连接样式：“释放连接”，“直接连接”或“不连接”

通过尺寸设置

顶部-底部-底部-此选项可(kě)用(yòng)于為(wèi)顶层，内部信号层和底层选择不同的直径。

显示的层–单击显示的层以设置该特定层的通孔尺寸。所选的图层将突出显示。

直径–单击下拉列表，然后為(wèi)所选层输入所需的通孔直径

热释放–设置此变量的过程类似于简单通孔中的过程。

完整堆栈-此选项用(yòng)于通过对象选择完整堆栈。

显示的层-进行配置的过程类似于“上中下层”所用(yòng)的过程

直径–单击下拉列表，然后為(wèi)所选层输入所需的通孔直径

散热–设置此变量的过程类似于上下中通孔中的过程。

定义通孔类型

可(kě)以使用(yòng)“过孔类型”选项卡定义每种过孔类型的Z平面或跨层要求。该选项卡未定义通孔的尺寸属性，例如直径和孔尺寸。

通孔的尺寸属性定义為(wèi)：

通过属性面板中的手动编辑放置

使用(yòng)PCB默认图元手动放置过孔（“位置”>“通过”选项）

使用(yòng)交互路由或通过样式设计规则使用(yòng)路由自动路由来放置通孔

定义通孔类型

要定义过孔的类型，您可(kě)以参考以下步骤：

定义新(xīn)的过孔类型将需要切换到层堆栈管理(lǐ)器中的“过孔类型”选项卡。您可(kě)以在此处為(wèi)设计所需的每种通孔类型定义Z平面跨层要求。打开通孔类型的选项卡时，它将包含一个通孔通孔类型。两层板的默认通孔名為(wèi)Thru 1：2。此处的约定表示通孔类型以及通孔跨度的第一层和最后一层。此默认通孔跨度不能(néng)删除。

要编辑通过类型选择的内容，可(kě)以在属性面板中使用(yòng)图层堆栈管理(lǐ)器模式。如果面板不可(kě)见，您可(kě)以单击应用(yòng)程序右侧的按钮将其启用(yòng)。

要添加通孔类型，请单击添加按钮，然后在属性面板中选择通孔类型跨越的图层。新(xīn)定义的通孔类型将具有(yǒu)如上所述的命名约定，并带有(yǒu)孔类型以及第一层和最后一层。根据选择的层，软件将自动识别通孔类型（埋入，盲孔和直通）并系统地命名通孔类型。

通孔类型的跨度可(kě)以通过配置第一层和最后一层设置来定义。

如果需要µVia，请选中µVia框。仅当过孔跨越相邻层或相邻层+1（也称為(wèi)跳过过孔）时，才出现此选项。

為(wèi)了使镜像选项可(kě)用(yòng)，您需要在属性面板的“板”部分(fēn)中启用(yòng)“堆栈对称”选项。当您需要跨过层堆叠中对称层的電(diàn)流过孔的镜像时，此镜像选项很(hěn)有(yǒu)用(yòng)。

保存堆栈以更新(xīn)PCB编辑器中的更改。

图形编辑

除了位置以外，无法以图形方式修改过孔的属性。

要与链接的轨道一起移动任何通孔，请单击并按住，然后移动通孔。链接的布線(xiàn)在移动时将保持与通孔的连接。

要在不移动PCB库编辑器或PCB编辑器中链接的轨迹的情况下移动任何通孔，请选择“编辑”>“移动”，然后单击并按住以移动所述通孔。

非图形编辑

可(kě)以使用(yòng)以下非图形编辑技术：

属性面板

可(kě)以使用(yòng)PCB编辑器中的属性面板编辑过孔属性，该面板可(kě)编辑工作空间中选择的所有(yǒu)项目。

Tab键可(kě)用(yòng)于在放置期间访问面板

要通过放置的孔的属性进行访问，请执行以下操作：

双击过孔。

右键单击过孔，然后从上下文(wén)菜单中选择属性。

如果“属性”面板已经处于活动状态，则在“通过”上单击一次以将其选中。

编辑多(duō)个对象

在属性面板中，可(kě)以使用(yòng)所选任何对象的属性设置来编辑多(duō)个对象。可(kě)以通过列表或过滤器面板甚至“查找相似对象”对话框手动选择相同对象类型的倍数。 

显示带有(yǒu)起始和终止层的盲孔

通过颜色

使用(yòng)视图配置面板，可(kě)以配置过孔颜色。过孔铜环显示在“层”部分(fēn)的“多(duō)层”设置中。系统颜色部分(fēn)的通孔设置中提供了通孔颜色。也可(kě)以通过切换所需的设置来禁用(yòng)孔显示。

显示通孔

如何在Altium Designer中选择所有(yǒu)通孔？ 

您可(kě)以按以下方式使用(yòng)放置的过孔（已定义的过孔）：

通过切换过孔跨度显示，可(kě)以在过孔类型中显示过孔跨度中的层号。这在视图配置面板的“视图选项”选项卡中可(kě)用(yòng)。

通过堆栈2d

通过3D堆栈

对于堆叠的过孔，显示的层号是堆栈中每个过孔的开始和结束层。
使用(yòng)堆叠过孔：

在使用(yòng)堆叠的过孔时，要形成连续的连接，请单击并拖动堆叠以将其整體(tǐ)移动，并带有(yǒu)附加的布線(xiàn)。

要选择堆栈中最上方的通孔，请单击一次所需的通孔。要选择同一堆栈中的其他(tā)过孔，请单击一下而不移动光标。

要使用(yòng)随附的路由移动选定的通孔，请使用(yòng)ctrl键并单击并将其拖动到所需的位置。
要选择特定堆栈中的所有(yǒu)通孔，请单击一次以选择一个，然后按Tab键将选择内容应用(yòng)于堆栈中的所有(yǒu)通孔。

网路资讯

网络信息是用(yòng)于识别和指定网络的一组参数，如下所示：

网络名称–所选网络的名称。

网络类别–所选网络类别的名称。

总長(cháng)度–总信号長(cháng)度是节点之间总距离的精确计算。评估放置的对象可(kě)以解决重叠或堆叠的对象，焊盘内的漂移路径以及所包含的通孔長(cháng)度。一旦已為(wèi)焊盘定义引脚封装長(cháng)度，则也将包括在内。如果网络尚未完全布線(xiàn)，则还包括曼哈顿長(cháng)度或连接線(xiàn)的（X + Y）長(cháng)度。

总延迟–已路由的总長(cháng)度段中的延迟。当為(wèi)通孔和焊盘定义通孔和焊盘传播延迟值时，这包括它们。 

选定長(cháng)度– 选定对象的总長(cháng)度之和。

选定的延迟–选定对象的总延迟。当為(wèi)通孔和焊盘定义通孔和焊盘传播延迟值时，这包括它们。

网络信息

如何通过Altium Designer中的设计规则进行设置？ 

在这里，我们将介绍布線(xiàn)通孔样式设计规则以定义通孔。

在交互式布線(xiàn)过程中放置通孔时，尺寸属性是通过样式设计规则由适用(yòng)的布線(xiàn)定义的。要使用(yòng)设计规则放置过孔，可(kě)以在规则范围内使用(yòng)一组与过孔相关的查询关键字。

通过样式设计规则

通过类型查询	退货
伊斯维亚	每个过孔对象，与过孔类型无关
依斯维亚	每个过孔从板顶层开始，一直延伸到底层
IsBlindVia	除µVias之外，每个通孔均始于表面层（顶部/底部）并终止于内部层
IsBuriedVia	除µVias外，每个通孔均始于一个内部层，并终止于另一个内部层
IsMicroVia	每个启用(yòng)了µVia选项并连接相邻层的通孔
IsSkipVia	每个启用(yòng)了µVia选项的通孔都跨越2层

当您在布線(xiàn)时实施图层更改时，软件将检查图层更改中的开始和停止图层。这是在从图层堆栈管理(lǐ)器中选择过孔类型时。接下来，它通过样式设计规则检测适用(yòng)于布線(xiàn)的最高优先级，并实施过孔尺寸设置。通过规则的约束部分(fēn)来应用(yòng)设置，以放置过孔。

如前所述，您需要从PCB的众多(duō)通孔中选择通孔类型，以优化電(diàn)路板规格。可(kě)靠，高性能(néng)的多(duō)层板要求在制造工厂中由专家设计师实施的高效通孔设计。