立创EDA学习笔记（5）——PCB设计

2021-12-11 本文已影响0人 Leung_ManWah

一、画布设置

1.1 画布属性

PCB画布属性和原理图画布属性大部分一致。点击PCB空白处在右边面板可以修改画布的尺寸单位，网格等。目前支持 mm，inch，mil 三种单位，精度至小数点后三位。

重点在单位中进行 mil 和 mm 的切换。

其他

线宽：这里设置默认布线线宽。

拐角：设置默认布线的拐角方向。有：45°，90°，圆弧，任意角度。

覆铜区：这里可设置铺铜区域是否可见。选择否之后铺铜将消失，仅保留铺铜的边框。生成Gerber时，必须先将其设为可见。

二、PCB工具

有导线，焊盘，过孔，文本，圆弧，圆，拖动，通孔，图片，画布原点，量角器，连接焊盘，覆铜，实心填充，尺寸，矩形，组合/解散。

2.1 导线

在原理图中使用 快捷键“W” 绘制导线，在PCB绘制导线的也是 快捷键“W”。

信号层的导线是在PCB设计中进行电气连接的图元。立创EDA的导线可以绘制在丝印层，机械层等非信号层。

2.2 焊盘

放置焊盘的是 快捷键“P”。

焊盘属性：

形状：圆形) , 矩形, 椭圆形和多边形。如下图所示，选择多边形可以通过“编辑坐标点”创建复杂的形状。
层：如果放置的焊盘是SMD类型或想它出现在单层，那么层请选择顶层或底层；若需要放置通孔类型焊盘，那么层请选择多层，焊盘将在顶层和底层出现，它会连接全部铜箔层包括内层。当是单层焊盘的时候不支持设置钻孔。
网络：如果PCB由原理图转来，此处会默认生成网络；若是单独放置的焊盘，此处为空。你可以无需为它设置网络，当走线连接到它时，将自动为它添加网络。网络会自动转为大写字母。
旋转角度：你可以设置你想要的任意角度。
孔形状：多层焊盘属性。内孔形状。有圆形，槽形。普通的插件封装以及电容等都是圆形钻孔，但某些特殊元件的安装脚需要长方形、长圆形或其他类型的通孔。这些长方形、长圆形或者其他类型通孔都算作槽孔。当设置为槽孔的时候，生成Gerber时，是在对应的位置通过多个钻孔拼接组成，如果你的钻孔是圆的，请不要设置为槽形，避免在生产DFM检测的时候出现钻孔重叠报错。
孔直径：多层焊盘属性。内孔直径。这是通孔焊盘的钻孔直径， 若是贴片类型焊盘请设置为0。
金属化：该多层焊盘内壁是否金属化，金属化后的焊盘将连接所有的铜层。当使用焊盘制作一个内壁无铜的螺丝孔时，需选择否。
助焊扩展：单层焊盘属性。该属性影响开钢网的焊盘上锡区域的大小。如果想设一个焊盘不在钢网开孔，则可以设置该值为负数，数值通常设置比焊盘对角线大即可。
阻焊扩展：该属性影响绿油在焊盘上区域开窗的大小。如果想设一个焊盘不在开窗（覆盖绿油），则可以设置该值为负数，数值通常设置比焊盘对角线大即可。

2.3 过孔

当你绘制一个双层板或多层板时你可以放置过孔，使顶层和底层导通。

使用技巧：

在走线上放置两个过孔，然后就可以将两个过孔间的走线切换至其他层，或者移除。
布线过程中，使用快捷键换层可以自动添加过孔。顶层：快捷键T，底层：快捷键B
快捷键V 添加过孔。
立创EDA的过孔默认盖油，如果想改为开窗不盖油，可以点击属性面板的“创建开窗区”按钮，过孔将转换为多层焊盘，以实现开窗。

注意：

立创EDA不支持内层填埋孔和盲孔，所有的过孔均可以在顶层和底层看见。

焊盘和过孔不能太小，需保持外径比内径 >= 4mil。否则板厂做不出来。

2.4 文本

立创EDA支持普通的英文字母文本，如果需要不同的字体需要自己加载字体。

2.5 圆弧

你可以使用圆弧工具画出不同大小的圆弧，创建布局酷炫的走线图案。可通过两个圆弧合并成一个圆。

立创EDA提供了两种画圆弧的工具：

两点圆弧：先确定圆弧起点，然后确定终点及半径。
中心圆弧：先确定圆心，然后确定半径及起点，再确定末点。

2.6 圆

在PCB工具里面提供的圆工具所画的圆，只能支持在丝印层和文档层绘制，如果你想在顶层或底层绘制一个圆，你必须使用圆弧工具绘制。

2.7 移动

该功能与原理图工具的移动几乎一致。快捷键D。

当使用该工具移动封装时，连接的走线会与其他封装分离并跟随移动，表现与直接鼠标批量选择后移动一致。

其他关于封装移动的提示：

当单选一个封装时，用鼠标移动，走线会拉伸跟随，不会分离；
当单选一个封装时，用方向键移动，走线会与封装分离，仅移动封装。

2.8 通孔

由于很多用户不知道如何通过焊盘，过孔来创建通孔，故立创EDA特意提供了一个通孔功能。可在属性设置其直径大小。

如果你想画槽孔，你可以使用实心填充(类型：槽孔(非金属化孔))，或者你绘制一条导线，然后右键它，选择“转为槽孔”菜单。

2.9 图片

在PCB和封装库画布下，立创EDA支持添加图片，可以很方便添加图形丝印logo等。

点击插入图片功能，会打开一个窗口，你可以添加你需要的图片，立创EDA支持 JPG, BMP, PNG, GIF, 和SVG格式的图片。

2.10 量角器

立创EDA提供一个量角器方便位置角度的确定。

绘制方法：

点击后先确定原点，
再确认长度，
最后确认角度。

2.11 连接焊盘

当创建一个无原理图的PCB时，封装焊盘之间由于没有网络，所以不会出现飞线。使用“连接焊盘”功能可以使它们连接起来，帮助你减少出错。

点击后，你点击两个无网络的封装焊盘，即可自动为它们设置相同网络名，并产生飞线：

2.12 铺铜

如果你想保留整块铜箔区域使其接地或者接电源，你可以使用“铺铜”功能。

点击后可以围绕你想铺铜的区域绘制铺铜区，一般沿着板子边框或在板子边框外部绘制，顶层和底层需要分别绘制。一块板子可以绘制多个铺铜区，并分别设置。

进入绘制模式时，可以使用 快捷键L 和 空格键 改变绘制路径的模式和方向，与绘制导线类似。

选中铺铜线框，可以在右边修改其属性。

2.13 实心填充

立创EDA提供了一个名叫实心填充的功能。你可以绘制所需的填充信息，该功能与铺铜有类似的地方，但是实心填充不能与不同网络的元素产生间隙。

2.14 尺寸与量测

尺寸标识与距离测量对于PCB和封装库来说非常重要，立创EDA提供了两种方法。

绘制尺寸或者量测距离均受画布右侧属性“吸附”影响，可以关闭吸附进行任意位置绘制或量测。

2.14.1 尺寸工具

该工具有三种单位，跟随画布单位设置。
当你选中尺寸的末端端点，你可以对其进行拉伸和缩小。并可以对其属性进行设置。

绘制方法：

点击尺寸工具，进入绘制模式；
左击选择起点；
移动鼠标左击选择终点；
移动鼠标左击选择标注的高度。
点击右键退出绘制模式。

2.14.2 量测工具

使用 快捷键M 或者通过 顶部菜单 - 编辑 - 量测距离，然后点击你想量测的两个点。单位跟随画布单位设置。

2.15 矩形

矩形工具与实心填充很相似，不能设置为NPTH层，也不能设置类型。

矩形不能旋转角度。

2.16 组合与解散

与原理图的组合/解散功能类似，原理图的是对符号库符号作用，PCB的是对封装起作用。
使用方法原理图的组合/解散功能一致。

使用方法：

放置焊盘，绘制丝印层的导线
框选焊盘和丝印后，点击组合/解散图标
弹窗设置封装编号和名称，完成组合
解散封装为焊盘等游离图元操作类似。

三、层与元素

3.1 PCB层工具

层定义：

顶层/底层：PCB板子顶面和底面的铜箔层，信号走线用。
内层：铜箔层，信号走线和铺铜用。可以设置为信号层和内电层。
顶层丝印层/底层丝印层：印在PCB板的白色字符层。
顶层锡膏层/底层锡膏层：该层是给贴片焊盘制造钢网用的层，帮助焊接，决定上锡膏的区域大小。做的板子不需要贴片的话这个层对生产没有影响。也称为正片工艺时的助焊层。
顶层阻焊层/底层阻焊层：板子的顶层和底层盖油层，一般是绿油，绿油的作用是阻止不需要的焊接。该层属于负片绘制方式，当你有导线或者区域不需要盖绿油则在对应的位置进行绘制，PCB在生成出来后这些区域将没有绿油覆盖，方便上锡等操作，该动作一般被称为开窗。
边框层：板子形状定义层。定义板子的实际大小，板厂会根据这个外形进行生产板子。
顶层装配层/底层装配层：元器件的简化轮廓，用于产品装配和维修。用于导出文档打印，不对PCB板制作有影响。
机械层：记录在PCB设计里面在机械层记录的信息，仅做信息记录用。生产时默认不采用该层的形状进行制造。一些板厂再使用AD文件生产时会使用机械层做边框，当使用Gerber文件在嘉立创生产该层仅做文字标识用。比如：工艺参数；V割路径等。在立创EDA，该层不影响板子的边框形状。
文档层：与机械层类似。但该层仅在编辑器可见，不会生成在Gerber文件里。
飞线层：PCB网络飞线的显示，这个不属于物理意义上的层，为了方便使用和设置颜色，故放置在层管理器进行配置。
孔层：与飞线层类似，这个不属于物理意义上的层只做通孔(非金属化孔)的显示和颜色配置用。
多层：与飞线层类似，金属化孔的显示和颜色配置。当焊盘层属性为多层时，它将连接每个铜箔层包括内层。
错误层：与飞线层类似，为DRC(设计规则错误)的错误标识显示和颜色配置用。

切换层的快捷键如下：

T：切换至顶层
B：切换至底层
1：切换至内层1
2：切换至内层2
3：切换至内层3
4：切换至内层4
*(星号)：循环切换信号层
+，-：往上逐个切层，或或往下逐个切层
SHIFT+S：循环隐藏非当前层（会保留多层）

3.2 元素筛选工具

点击“元素”切换至元素筛选功能。

四、边框

在放置封装前，需要先绘制板子边框。边框需在“边框层”绘制。先切换至“边框层”，再使用导线或圆弧进行绘制。

当使用原理图转PCB时，立创EDA会自动生成一个边框，该边框内面积大小是总封装面积的1.5倍。
若你不喜欢该边框，你可以将它删除后自己重新绘制。工具栏上的“全局删除”功能可以进行快速删边框。

如果你需要创建一个复杂的边框，你可以通过导入一个DXF文件生成。DXF可以由CAD等软件进行绘制生成。

五、布线

5.1 导线

在原理图中使用 快捷键W 绘制导线，在 PCB 绘制导线的也是 快捷键W。

5.1.1 导线属性

当你选中一条导线时，可以在右边属性面板修改它对应的属性。

5.1.2 布线和取消布线

单击左键开始绘制导线；再次单击左键确认布线；单击右键取消布线；再次点击右键提出绘制导线模式。

5.1.3 选择导线或线段

鼠标点击导线选择时，单击选择整条完整导线，再次单击则选中单一线段。

5.1.4 顶层布线和底层布线快速切换

在顶层绘制导线的同时，使用切换至底层的 快捷键B，可自动添加设置的过孔，走线并自动切换至底层继续布线。在底层则使用 快捷键T 切换至顶层继续布线。当你在一个层无法顺利布线连接的时候，需要考虑调整器件布局，添加过孔换层绘制。

5.1.5 快速调节走线大小

在布线过程中使用 快捷键 “+”，“ - ” 可以很方便地调节当前的走线的大小。按 TAB键 修改线宽参数。

布线时，如果你想布一段线段后，下一段线增大线宽，可以按 “SHIFT+W” 快速切换导线宽度。

5.1.6 调整导线位置、角度和方向

点击选择一个线段，可以拖动调整其位置。

当导线的拐角是直角，并且布线拐角是 45 的时候，可以拖动直角节点的旁边进行拖动导线成为斜角。不能直接拖动节点，直接拖动节点将拖动整条导线。

在布线过程中可以使用 快捷键L 进行布线角度切换，或者在画布右边属性面板的“布线拐角”，支持线条 45 度，线条 90 度，圆弧 45 度，圆弧 90 度，自由角度拐角布线。

使用 空格键 改变当前布线的方向。

5.1.7 显示DRC安全边界

布线时，有一圈DRC间距外圈，根据DRC的间距大小变化，可以在 “顶部菜单 - 设计 - 设计规则…” 里面关闭。

5.2 自动布线

5.2.1 云端自动布线

自动布线并不够好！建议手动布线！可以使用 “布线环绕” 功能代替，在画布右边属性面板设置布线拐角即可。
当你设计一个简单的PCB板子时，或者设计要求不高希望自动布线时，那么你可以使用自动布线功能。

在进行自动布线前，你需要：

设置PCB边框,
并且确保边框已经完整闭合，
并确保全部封装均在边框内，
焊盘的编号和网络没有特殊字符。
其他请查看后文的布线失败提示。

点击 “顶部菜单 - 布线 - 自动布线”，打开自动布线设置界面。设置里面的单位跟随当前画布的单位。

5.2.2 本地自动布线

查看立创EDA使用教程 - PCB设计 - 布线 - 本地自动布线

六、铺铜

如果你想保留整块铜箔区域使其接地或者接电源，你可以使用“铺铜”功能。

点击后可以围绕你想铺铜的区域绘制铺铜区，可以直接在板子边框外部绘制，不需要沿着板子边框，立创EDA会自动裁剪多余的铜箔。

顶层和底层需要分别绘制。一块板子可以绘制多个铺铜区，并分别设置。

6.1 重建铺铜区

若你对PCB做了修改，或者铺铜属性做了修改，那么你可以不用重新绘制铺铜区，对其重建铺铜填充即可。

6.2 放置过孔

当设计需要放置大量过孔（缝合孔）时，可以使用该按钮。必须是有两个不同层的相同网络铺铜时，交集的区域进行自动放置过孔，如果只有一个层有铺铜，则该功能无效。可以设置过孔的大小和间距。放置后为普通过孔。

6.3 铺铜网络

你的铺铜的网络必须和当前层有网络一样的焊盘或过孔才可以，否则会被认为是孤岛被移除。点击铺铜线框，在右边属性面板修改网络。比如你的焊盘网络是VCC，你铺铜网络就需要设置为VCC。

6.4 使用技巧

使用 快捷键E 开始绘制铺铜。
使用 快捷键L 在绘制铺铜过程中改变拐角。
使用 快捷键空格键 在绘制铺铜过程中改变方向。
使用 快捷键 Shift+B 重建所有铺铜区。
使用 快捷键 Shift+M 隐藏所有铺铜区。
绘制铺铜时，使用快捷键 Delete或BackSpace键退回上次铺铜位置。
如果你在绘制PCB时，不希望删除铺铜线框，又希望铺铜先隐藏，可以在右边属性面板把铺铜区设置为：不可见（快捷键SHIFT+M）。生成Gerber时务必需要把铺铜区设为可见。
可以通过拖拽铺铜线框上的控制点(红色)进行调整铺铜形状；右键可以删除控制点；两个控制点之间有一个虚拟控制点（蓝色），虚拟点不能被删除，当拖拽它的时候将转为真实控制点。

七、实心填充

立创EDA提供了一个名叫实心填充的功能。你可以绘制所需的填充信息，该功能与铺铜有类似的地方，但是实心填充不能与不同网络的元素产生间隙。

进入绘制模式时，可以使用 快捷键 “L” 和 空格键 改变绘制路径的模式(圆形，90度，45度，任意角度)和方向，与绘制导线类似。

绘制后点击实心填充的区域可以在右边修改其属性。

类型：全填充，槽孔，无填充。

全填充：通过设置网络且类型为实心填充，可以很容易将多个焊盘连接起来，效果与前面的铺铜类似。
无填充：该类型仅将铺铜区的铜箔挖空，铺铜将不再对该区域铺铜，挖空不影响导线的走线。注意当你要挖空一个区域时，这个实心填充的网络不能与铺铜的网络相同。铺铜后效果与照片/3D预览效果如下图所示。挖空后你需要按 SHIFT+B 重建铺铜。铺铜后，不能删除这个无填充的实心填充元素！！
槽孔：当设置实心填充类型为槽孔(也叫非镀铜通孔或非金属化孔)时，其所属的层也会自动切换至多层。实际PCB生产时会将PCB板挖穿(槽孔)。铺铜后效果与照片预览效果如下图所示。

八、泪滴

立创EDA支持全部类型焊盘的泪滴生成。

入口：顶部菜单 - 工具 - 泪滴

点击弹出的对话框，可很方便地设置泪滴所需要的参数。

九、设计规则检查

立创EDA提供一个可实时运行的设计规则检查(DRC: Design Rule Check)功能。当你完成设计后进行DRC检查可以看出不符合的地方，并进行修改。

9.1 设计规则设置

可在 顶部主菜单栏 > 工具 > 设计规则… 打开设置对话框。
也可以通过：画布右键 - 设计规则…

设置里面的单位跟随当前画布的单位。

规则：默认规则是Default，点击“新增”按钮，你可以设置多个规则，规则支持自定义不同的名字，每个网络只能应用一个规则，每个规则可以设置不同的参数。
线宽：当前规则的走线宽度。PCB的导线宽度不能小于该线宽。
间距：当前规则的元素间距。PCB的两个具有不同网络的元素的间距不能小于这个间距。
孔外径：当前规则的孔外径。PCB的孔外径不能小于该孔外径，如通孔的外径，过孔的外径，圆形多层焊盘的外径。
孔内径：当前规则的孔内径。PCB的孔内径不能小于该孔内径，如过孔的内径，圆形多层焊盘的孔内径。
线长：当前规则的导线总长度。PCB的同网络的导线总长度不能大于该长度，否则报错。如果输入框留空则无限制长度。总长度包括导线，圆弧。
实时设计规则检测：当你开启后在画图的过程中就会进行检测是否存在DRC错误，存在则显示X警示标识。
当打开实时设计规则检测功能，在你设计出现超出规则的错误时会直接出现高亮的X标识提示错误位置。
当PCB比较大的时候开启这个功能可能会有卡顿现象。
检查元素到铺铜的距离：默认开启，检测元素到铺铜的间隙。如果不开启该项，移动了封装之后必须要重建铺铜SHIFT+B，否则DRC无法检测出与铺铜短路的元素。
检查元素到边框的距离：开启后在后面输入检测的距离值，元素到边框的值小于这个值会在设计管理器报错。
布线与放置过孔时应用规则：开启后，在画布放置与规则相同的过孔时，过孔的大小应用规则设置的参数，导线绘制同理。
布线时显示DRC安全边界：默认开启，绘制导线时，导线外面的一圈线圈，线圈的大小根据规则的间距。