PCB设计与布线基础技术 · 基础技术 · 重点理解

foundation-13 板框与机械空间:Board Outline、Keepout与Origin

把实体边界、对象使用限制与定位基准分开,判断同一教学板真正可用的空间。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

器件装对了,整块板却可能塞不进外壳,或者连接器对不上开口。屏幕上画了一个框,框里面就都可以放器件、铺铜和走线吗? 本课先把“板在哪里”与“哪些对象允许放在哪里”分开。

快速理解 · 一块板有实体边界,也有使用限制

Board Outline(板框) 对应板的真实外形。Board Edge(板边) 是实体边缘:外边界是板边,板内挖出的开口同样有边。轮廓里面若有槽或开口,那里也没有连续板材。

Keepin(允许区) 与 Keepout(禁止区) 则是在设计数据中表达空间限制。它们要回答限制谁、哪些层、什么条件;不能看到一条彩色线就把它当作另一条板框。

切换“实体边界”和“布线边界”,再看坐标与侧面。每次只回答:这里改变的是实体、允许范围,还是位置的表达方式?

同一教学板:从真实边界找到可用空间
实体板框决定材料外边界;槽口也有内边界J1安装孔长槽内部开口连接器对准外壳接口板边不是任意装饰线;板内空洞也不能当作可用板材。蓝色虚线:本例的布线允许区域J1实线板框与蓝色区域职责不同避让槽、孔及硬件所需空间这里只示意区域;实际边距、层别与适用对象按要求定义。同一个矩形,限制谁必须说清楚受限区域本例:器件限高不是自动禁止所有层的铜较高器件器件、走线、铺铜限制分别核对;不能仅凭区域颜色推断。原点与网格帮助定位,不代替设计要求原点XYR1指定参考点坐标同样的格点并不保证器件能装下,也不证明铜间隔合格。侧面再看一次:顶视图放得下,还不够这里与外壳碰撞板厚、上下空间、器件高度一起检查旋转或移位之后,重新核对接口、孔、边界和装配空间。

外轮廓和内部开口决定哪里还有板材。连接器要对准外部接口;孔周围还要留螺钉、垫片和工具所需空间,不能只避开孔本身。

为什么?深入理解 · 相同位置可以有不同对象的限制

先辨认限制的是哪一种对象

Route Keepin(布线允许区) 关心布线允许的范围;Route Keepout(布线禁止区) 则规定需要避让的位置。本课先认识类别,具体哪些走线或过孔受检查、适用哪些层,要看工具中实际设置。

Package Keepin / Keepout(器件允许区 / 禁止区) 面向器件放置;Copper Keepout(铜区域禁止区) 面向相应铜区域。一个限高区域不必自动等同于所有层禁布铜;一个禁止走线的区域也不能代替完整的器件碰撞检查。

允许区与板框可能接近,甚至在某设计中重合,但职责依然不同。铜到实体边缘仍需满足相应要求,不能靠“已经在允许区里面”证明一切间隔都正确。具体量取方法在后面的宽度与间距课学习。

结构条件来自产品,不能只由屏幕空白决定

Mechanical Constraint(机械约束) 包括板的平面尺寸、厚度、上下可用空间、螺钉和垫片范围,以及插头和工具能否到达。Connector Position(连接器位置) 往往受外壳开口或另一块板限制,不能为了缩短连接就随意挪开。

回顾 Mounting Hole / Slot / Cutout(安装孔 / 槽 / 开口):孔本身放得下,不代表螺钉头或工具放得下。Plated Slot / Non-Plated Slot(镀铜槽 / 非镀铜槽) 还区分槽壁导电要求;开口和槽的内部边缘也要留出规定空间,不能只检查外板边。

网格和原点服务定位

Grid(网格) 可以帮助摆齐或捕捉位置;显示网格与实际定位步距还可能分别设置。Origin(原点) 给坐标一个起点。换成更密的网格,不会让不合法的空间变合法。

Coordinate(坐标) 必须与原点、单位、轴向和观察面一起理解。Rotation(旋转) 改变朝向,不改变焊盘编号身份;也不能把旋转误当作顶底面镜像。位置数值通常对应器件的指定参考点,不一定是外壳左下角。

工程应用 · 从结构资料到软件中的边界
  1. 拿到结构外形和接口要求,确认 Board Size / Board Thickness(板尺寸 / 板厚)、孔、槽、开口及各自的位置。
  2. 确认固定器件和连接器的插接方向,再核对板上方、下方及螺钉周围的空间。
  3. 按对象和层分别表达允许区、禁止区及限高要求,不用一条任意图形代替所有约束。
  4. 与结构、制造和装配数据约定坐标基准、单位、面别和角度,修改后再次检查。

三种“定位”不要混成一个东西

Datum(基准) 是测量和定位参考;Tooling Hole(工艺定位孔) 是配合夹具的实体孔。软件原点可以按约定关联某个基准,但原点本身不是一个钻孔。

Fiducial(光学定位标记) 是给机器“看”的定位标记,不是拿定位销穿入的孔。位置、数量和周围空白需要结合装配要求,不能把书中的一个示例当作所有板的固定配置。

在软件中怎样识别

在 EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化) 中先看对象所在类别及属性。项目已核验的17.4界面使用 Board Geometry / Design Outline(板几何 / 设计外形) 表达设计外形,与布线允许区是不同对象;本课只辨认这些概念,不增加未经实机验证的菜单操作。

现在只需要记住

实体板框回答“哪里有板”;空间约束回答“谁可以放哪里”;坐标回答“相对于什么基准在哪里”。 三者都正确,才能进入器件摆放。

后续深入:第7阶段:布局前先看边界。本章下一课把这些空间条件用于布局判断。

已经画好实体板框,是否就等于定义好了器件、走线和铺铜的所有允许空间?
提示

实体边界、对象限制、定位工具各有职责。

资料依据与示意边界

依据用户提供《印制电路板(PCB)设计基础》(Christopher T. Robertson著、刘雷波译)印刷第70~74、85、92~94、102页作原创解释。图示不按比例,不是软件截图;教材历史工艺数值不作为本课制造规则。

允许区和禁止区的现代对象区分,复用项目已有17.4核验记录;不照搬教材旧版软件的画线方法或制造数值。

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06封装未学习
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08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

11项目实战待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

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