PADS Layout的敷铜.doc

本章小结第12章 PADS Layout的敷铜敷铜就是将设计好的电路板覆盖上一层铜箔。PADS Layout的敷铜功能强大而且具有较大的灵活性。一旦掌握了敷铜的一些基本操作后，就可以快速地建立并编辑用于屏蔽的绝缘铜皮区域、电源和地线层等区域。本章将介绍敷铜的一些基础方法和高级技巧。12.1 敷铜参数的设置以及命令的介绍在PADS Layout中进行敷铜操作时，会根据需要对一些敷铜参数进行设置和修改。这些参数的设置主要是针对敷铜过程中的一些常规选项进行设置，例如线宽、板层等，敷铜命令相对较少，比较容易操作。下面介绍敷铜的参数的设置及其敷铜命令。12.1.1 敷铜参数的设置敷铜操作是在PADS Layout的绘图工具栏中选择敷铜命令实现的。因此敷铜操作中的参数设定也是在绘图工具栏中选择命令进行操作的。首先单击绘图图标，打开绘图工具栏，再单击绘图工具栏上的图标，弹出“Options”对话框，选择Drafting选项卡，如图12-1所示。图12-1 Options对话框在图12-1中Hatch（影线）和Flood（灌制）区域的设置是针对敷铜操作而言的，也就是说在敷铜的参数设定中只要对这两项进行设置就可以了。注意在敷铜时点击右键可以对其参数进行修改设置，为了便于理解这些设置内容会在后面作简要说明。下面对这两项内容进行说明： 一、 Hatch（影线）影线的设置可分为两部分。(1) 观察影线的效果。 Normal（显示影线）。 No Hatch（无影线）。 See Through（采用宽的影线网络）。(2) 影线的方向（在有影线的前提下）。 Orthogonal（直线）。 Diagonal（45斜线）。二、 灌制（Flood）（Flood）灌制的设置可分为两部分。(1) 量化。 Min Hatch（最小灌制区域，键入的数值为面积）。 Smoothing（灌铜区域的拐角转化为圆角的半径，键入一个较大的值会得到一个更圆滑的圆角）。(2) 灌铜模式。 Hatch Outline（显示影线区域轮廓）。 Pour Outlinev（显示整个敷铜区域轮廓）。在上面介绍的参数设置内容中读者可以根据需要自行进行设置，因为没有统一规范这里不做具体说明。完成参数设置后，单击按钮，即可关闭对话框。12.1.2 敷铜命令的介绍在进行敷铜操作时，会用到绘图工具栏中的几个工具命令，下面对这些命令进行详细的介绍。一、 敷铜：敷铜命令，目的是为了扩大信号连线网络的面积，从而提高网络的信号传导能力。敷铜命令提供了铜箔面的绘制和修饰功能。事实上，敷铜命令可以理解为是一种特殊的2D Line（二维线）操作，因为同样可以绘制多边形、圆形等图形，只不过这种绘制图形的操作是为了在一定的图形中敷铜。所以，完全可以按照绘制2D Line图形的操作细节来绘制一个敷铜区域。所有的绘制功能以及复制、修改、移动和删除都和一般2DLine图形的绘制细节一致。要给一个网络敷铜，需要进行如下的步骤：(1) 在单击敷铜功能图标后，在工作表中单击右键，在弹出的菜章中选择“Rectangle”和“Orthogonal”命令。此命令表示绘制的铜箔是水平方向上的矩形。(2) 在工作表上需要添加敷铜的位置单击鼠标左键，拖动鼠标到相应的位置，再一次单击鼠标左键完成敷铜的绘制。同时弹出“Add Drafting”对话框，如图12-2所示，绘制的敷铜图形如图12-3所示。图12-2 Add Drafting对话框图12-3 矩形敷铜图形从上面的对话框中可以看到，这实际上是一个对于图形的修改对话框。对话框中的选项包括Width（敷铜的宽度）、Layer (所在板层) 等。而在这个对话框中主要的是选中给哪个网络敷铜。选中一个网络以后，单击按钮，给网络敷铜的动作就完成了。此时对话框中的按钮net也从无效状态变为有效状态。可以从中了解到敷铜网络的一些属性，比如连接了哪些网络，有多少个过孔等等。需要注意的是，将做好的铜箔移动到一个非电层会从敷铜区域中删除信号连线，所以必须重新恢复这些连线。二、 挖铜：铜移除，即挖铜命令。从铺好的铜箔中挖去一块的操作。挖铜与敷铜之间可以相互结合。在很多时候，为了设计上的需要，我们需要在铜箔中定义一个区域，在这个区域中并不产生铜箔，这一片区域就叫做“cut out(挖铜箔)”区域。顾名思义就是在铜箔中挖去一块，是一个很形象的称谓。单击图标，进入挖铜的工作模式。在工作区单击鼠标左键，在弹出的菜单中选择“Circle”选项，在图12-3所示的铜箔里单击鼠标左键，确定挖空区的圆心，拖动鼠标到相应位置，再一次单击鼠标左键结束挖铜。此时看不到挖铜操作后出现的圆形，仍然显示图12-3所示的图形。用鼠标选中该图形，单击右键，在弹出的菜单中选择“Combine”命令，即可显示挖铜后的图形，如图12-4所示。图12-4 挖铜后的图形三、 灌铜管理器敷铜管理器可以灌制新的敷铜区域、改变敷铜区域的影线设置，并创建连接到分割/混合板面的新板面。执行Tools/Pour Manager菜单命令，弹出“Pour Manager”对话框，如图12-5所示。图12-5 Pour Manager对话框(1) 从“Pour Manager”对话框中分别选择Flood（灌制）、Hatch（影线）和Plane Connect（板面连接）3个面板进行相应的设置。(2) 当完成了设置动作以后，单击（Start）开始灌制、影线或者连接板面的过程。(3) 单击按钮，弹出“Options”对话框，如图12-6所示。图12-6 Options对话框对话框参数设置出现的相应面板取决于敷铜管理器对话框中选择的面板，其对应关系如下： Flood：这时选择Setup打开的是Thermals面板，利用这个面板可以设置与花孔有关的灌制参数； Hatch Tab：这时选择Setup打开的是Drafting面板，利用这个面板可以设置绘制图形的影线和灌制参数； Plane Connect Tab：这时选择Setup打开的是Split/Mixed plane面板，利用这个面板可以设置与分割/混合板面有关的灌制参数。下面对图12-5中的3个选项卡进行详细讲解。(1) Flood（灌制）。使用敷铜管理器对话框中的灌制面板可以在灌铜边框线内填充铜箔，而使用的网络设置由影线设置来定。灌制可以在灌铜边框内部但不是同一网络的铜箔、信号线和焊盘周围创建一些独立的区域，同时可以在管脚焊盘周围创建花孔连接到同一网络上。 灌制面板包括两个选项： Flood All：全部灌制，用于灌制全部灌铜边框区域 。 Fast Flood：快速灌制，灌制灌铜区域中先前未灌制的部分，这个选项只对新添加的灌铜边框有效。如前面所说，要设置生成的花孔德尺寸和形状，选择Setup进入Thermal设置面板；而要设置铜箔填充，则要使用参数设置的Drafting面板。(2) Hatch（影线）。使用敷铜管理对话框中的影线设置面板可以填充之前刚灌制过的灌铜区域，影线设置面板如图12-7所示。图12-7 影线设置面板应该在手动编辑完灌铜区域以后进行影线填充操作。因为影线并没有存储在工程文件中，所以每次打开了工程以后都要进行这个操作。影线设置面板包含两个选项： Hatch All：全部填充，在所有没有影线的区域进行填充。 Fast Hatch：快速填充，仅对最近有变化的区域进行操作。(3) Plane Connect（板面连接设置面板）。使用敷铜管理器对话框中的板面连接设置面板可以创建到混合/分割板面的连接，板面连接设置面板如图12-8所示。图12-8 板面连接设置面板在前面介绍过的板层定义对话框中有板层列表框，混合/分割板面对应的板层在其中可以看到。选择要连接的板层，或者选择所有的板层中的混合分割板面创建连接。要设置连接到混合分割板面的连接属性，可以选择Setup进入参数设置中的“Split/Mixed Plane”混合/分割设置面板，进行相应设置动作。四、 灌铜前面介绍的内容，基本上都是灌铜操作的基础，单击工具栏上的图标，即可进行灌铜操作。灌铜操作用于创建一个面板与不应该连接的信号线及管脚之间的绝缘区域，用户可以灌制一个灌铜区域来自动创建这个绝缘区域。创建一个灌铜区域的步骤如下：(1) 用安全距离隔离设置保证网络之间的距离是安全的（一般使用缺省设置，具体设置将在后面结合具体的设计来介绍）。(2) 在绘制图形对话框中选择灌铜功能按钮来定义一个区域。(3) 执行Tools/Pour Nanager菜单命令，弹出敷铜管理器对话框。(4) 在这个对话框中选择Flood设置面板。(5) 单击按钮，进入Thermals设置面板并设置有关的尺寸和形状，如图12-9所示，单击按钮，关闭对话框。图12-9 Thermals设置面板五、 灌铜隔离单击工具栏上的图标，即可进行灌铜隔离操作。此命令用于在灌铜区域中创建一个不可以灌制的区域的操作。六、 板面单击工具栏上的图标，即可进入板面区域。所谓板面，是指一个比较大的铜箔区域，这个区域提供了到一些特定网络的连接，比如电源（Power）和地（Ground）。板面一般位于内部板层，尽管有时也可以设置外部板层。在一个设计中可以用到若干的板面区域。单击工具栏上的图标，即可进行分离板面操作。板面区域可以是整个的板层 或者仅仅是板层的一个部分；两个或者更多的板面可以共同位于一个板层，而每个板面为不同的网络服务，这就是所谓的板面分离。板面区域定义的铜箔需要与不相干的过孔及信号线相互绝缘。建立一个板面并且连接合适的网络通常是走线设计的第一件要做的工作。其方法有如下两种：(1) 定义整个板层为板面。1. 执行Setup /Layer Definition菜单命令，弹出“Layers Setup”对话框，如图 12-10所示。2. 单击按钮，弹出“Component Layer Associations”对话框，如图12-11所示。用网络相关命令定义一个或多个网络通过花孔连接到这个板层。图12-10 Layers Setup对话框图12-11 Component Layer Associations对话框利用这种方法，可以分配一个网络名到板层区域。关于铜箔和其他的板层信息细节将不会显示，铜箔区域和花孔等连接仅仅在最后的装配输出图纸中出现。(2) 绘制一个灌铜区域。当需要使板面与通过的信号线绝缘的时候应该使用这种方法。灌铜区域不需要定义整个板层为板面，而是在板层上绘制一个灌铜区域，然后将要连接的网络分配给这个区域。这种情况下，一个网络指可以拥有一个区域。当灌制该区域的时候，可以看到铜箔影线和花孔。12.2 铜层的设计与绘制在了解了敷铜参数和命令后，下面将详细介绍敷铜操作。 建立敷铜的外边框。 灌制敷铜的边框。 编辑敷铜的填充。12.2.1 建立敷铜的外边框一、 准备工作首先打开设计文件，单击图标，或执行File/Open菜单命令打开previewsplit.pcb 文件。（previewsplit.pcb 文件在PADS安装目录PADS ProjectsSamples下）。当提示Save old file before reloading?出现后，单击按钮， 在 “File Open”对话框中双击名为previewsplit.pcb 的文件，如图12-12所示。图12-12 File Open对话框二、 定义敷铜边框(1) 单击图标，打开绘图工具栏。在绘图工具栏上单击灌铜图标。键入G25，设置设计栅格为25，如图12-13所示，键入L1，设置当前层为主元件面层，将敷铜边框画在第一层，如图12-14所示。图12-13 设置设计栅格对话框图12-14 设置层面对话框(2) 单击右键，在弹出的菜单中选择Polygon命令，如图12-15所示。图12-15 选择Polygon命令(3) 在（X2500、Y1875），（X2500、Y325）和（X3000、Y325）处按鼠标左键，建立一个矩形。(4) 在（X3000、Y1875）处双击鼠标完成操作，此时工作窗口中的所选区域会出现白色矩形边框，如图12-16所示，并弹出“Add Drafting”对话框，如图 12-17所示。图12-16 敷铜边框图12-17 Add Drafting对话框(5) 改变已经存在的Width值为12，在 Net Assignment网络指派框内，选择GND。单击按钮，关闭对话框。从绘图工具栏中单击图标，退出敷铜方式。单击右键，选择Select Anything选项，如图12-18所示。在建立的矩形的右边边框上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Pull Arc选项，如图12-19所示。(6) 向敷铜边框的右边拉出圆弧，使得它和板子的边框相对应，单击鼠标完成操作，如图12-20所示。至此，敷铜的外边框建立完成。图12-18 选择Select Anything选项图12-19 选择Pull Arc选项图12-20 拉出圆弧操作12.2.2 灌制敷铜边框首先选中整个敷铜边框，按住Shift的同时单击敷铜边框的任意一点即可选中。灌制敷铜边框的步骤如下：(1) 当敷铜边框还处于被选择状态时，单击右键，从弹出的菜单中选择 Flood 选项，弹出“Proceed With Flood?”提示对话框，单击按钮，如图 12-21所示。图12-21 PADS Layout提示对话框(2) 在所有敷铜边框被灌注后，将看到已经覆了铜的区域。如图12-22所示。图12-22 敷铜区域12.2.3 编辑敷铜填充图12-23 Pour Manager对话框填充区域是根据填充边框建立的区域，可以采用和编辑铜皮边框一样的方法，编辑这些填充边框。通过选择它们然后从弹出的菜单中选择命令执行相应的操作。当改变填充边框以后，必须重新生成内部的具体填充内容。使用下面的方法可以重新生成内部的具体填充内容：(1) 执行Tools/ Pour Manager菜单命令，弹出“敷铜管理器”对话框，选择Hatch（影线）选项卡，如图12-23所示。(2) 选择 Hatch All（填充所有）或者Fast Hatch（快速填充）。Hatch All将重新填充所有的区域，包括以前灌注过的或者被修改的。Fast Hatch将重新填充被修改的，但不包括已经填充的。单击按钮，执行重新填充过程。单击按钮，退出敷铜管理器。12.3 敷铜的高级功能上几节已经介绍了敷铜的参数设置以及铜层的设计与绘制，敷铜不仅有上述功能，它还有一些更高级的功能，下面就来具体了解下这些高级功能。12.3.1 通过鼠标点击指派网络当画完一个Copper Pour 的外形Outline 之后，选中整个Outline的外形，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Properties选项，弹出“Drafting Properties”对话框，如图12-24所示。图12-24 Drafting Properties对话框这种指派网络的方法是单击此窗口右下角的Assign Net by Click 按钮，然后缩小此对话框到PCB 板图上直接查找需要的指派的网络位置，单击鼠标左键即可完成网络的选择，而不需要到网络列表中查找。当按下此按钮时，可以观察到PADS Layout 工作界面的左下角出现的提示，如图12-25所示。提示可以通过点击相应网络的管脚、过孔、铜皮或走线等来指派网络。图12-25 提示12.3.2 Flood over via 的设置如果在灌铜时，需要将过孔全覆盖，单击“Add Drafting”对话框右上角的按钮，将弹出“Flood &Hatch Opt”对话框，如图12-26所示。图12-26 Flood &Hatch Opt对话框选中“Flood over vias”，如图12-27所示，是正常的热焊盘的灌铜效果，如图12-28所示是Flood over via 的灌铜效果。图12-27 正常的热焊盘的灌铜效果图12-28 Flood over via 的灌铜效果注意这项设置只针对被设定的这块灌铜，而且它只影响过孔，对焊盘如需此效果，需要另外设置。12.3.3 定义Copper Pour 的优先级当有多个灌铜区域重叠时，可以设定各个灌铜区域的优先级等级来进行灌铜。如图 12-29所示为两个互相重叠的灌铜区域，可以分别设定他们的优先级进行灌铜，为了区别两个网络，我们用不同颜色加以区别。图12-29 两个部分互相重叠的Copper Pour单击右键，在弹出的菜单选择Select Shapes选项，如图12-30所示。选中左边黄色的外边框，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 Properties 选项，弹出“Drafting Properties”对话框，如图12-31所示。图12-30 选择Select Shapes选项图12-31 Drafting Properties对话框在对话框中的右上角位置单击按钮，弹出“Flood & HatchOpt”对话框，在其右下角位置的Flood Priority 处输入1，如图12-32所示。设置完成，单击按钮，在弹出的“PADS Layout”提示对话框中，单击按钮。如图12-33所示。图12-32 Flood & HatchOpt对话框图12-33 Proceed with flood？对话框对右边绿色一块灌铜区域进行同样的操作，将其优先级值设定为2。现在开始灌铜，执行Tools/Pour Manager菜单命令，弹出“Pour Manager”对话框，单击Flood选项，选中Flood All选项，如图12-34所示，单击按钮，灌铜结果如图12-35所示，黄色Copper Pour 优先于绿色的。图12-34 Pour Manager对话框图12-35 黄色Copper Pour 优先于绿色使用无模命令输入PO，可以看到显示的是外框线的形式，这时再次编辑黄色的优先级，与前面类似的操作，将其优先级设定为3。再做一次灌铜操作，灌铜效果如图12-36所示，绿色Copper Pour 优先于黄色。图12-36 绿色Copper Pour 优先于黄色从以上的操作可以看出，设置的数字越低，其优先级越高。注意可以设置的优先级数字范围从0到250。12.3.4 贴铜功能贴铜与灌铜的不同点在于，贴铜在画完敷铜的外形框之后，对其内部全部敷铜；而灌铜的外形框完成之后，进行灌制，它将以完全间距的距离避开不同网络的焊盘、过孔等目标，而对于同一网络的目标，采用花孔或者Flood over 进行连接。单击工具栏中的绘图图标，从绘图工具盒中单击敷铜图标。单击右键，从弹出的菜单中选择Polygon选项，如图12-37所示。这时单击鼠标左键，开始敷铜外边框的绘制，绘制完成一个封闭的多边形以后