如何在封装库中创建3D器件模型

电子工程师 2019-04-30 4637

EDA/IC设计

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描述

在今天的PCB设计过程中，您需要将机械设计工作流程集成到电气设计工具中。在ECAD和MCAD世界之间来回传递不准确的设计数据不仅对设计团队造成挫折，而且还可以大大增加将PCB设计到其元器件中所需的设计旋转数量。无论电气设计工具的实际3D功能如何，如果您没有准确的元器件3D建模，您就无法准确分析机械间隙。。

不同的EDA环境对3D建模的支持水平不足。有些甚至没有，所有机械信息都需要由MCAD工具提供。其他使用过时的方法，如DXF或IDF来交换信息。Altium Designer PCB设计软件支持嵌入STEP模型，以提供精确的建模信息，不仅可以传递给MCAD世界，还可以直接在主机ECAD工具中使用。

获取和嵌入STEP模型是一个相当简单的过程，如本文档所详述。但是，有时您可能无法或根本不想使用STEP模型。您可能没有内部MCAD部门、没有任何3D MCAD工具，或者也许您的组织不允许任何外部来源的CAD数据，从而阻止您下载模型。其他安全限制可能会阻止您完全访问互联网。

幸运的是，Altium Designer为您提供了直接在工具中创建元器件的机械细节的方法。这在理想情况下在PCB库本身（.PcbLib）中完成，但是也可以在板级（.PcbDoc）上完成。本文将向您展示如何创建3D模型并提供创建常见元器件的提示。

内部3D模型类型

Altium Designer提供三种基本3D形状类型，用于创建机械模型：挤压，圆柱和球体。它们中的每一个可以单独使用或彼此组合使用。挤压模型可能是最常用的。要创建一个这种模型，绘制任何多边形的形状，然后给这个形状一个高度值即可。该形状将被向上（或向下）挤出该高度。

圆柱体和球体类型的创建。输入圆柱体的半径，高度和旋转值，系统相应地绘制形状。球只需要半径。使用这些简单的形状，可以创建各种表面贴装和通孔元器件，范围从简单到惊人的复杂。它们只需要输入尺寸。系统使用这些尺寸自动绘制形状。圆柱体可用于产生诸如通孔电阻器和电解盖体之类的模型。它们也可以用于固定通孔针或线桩本身。

创建模型

即使我们正在使用3D模型，创建它们的最佳方法是2D布局模式（View » 2D Layout Mode）。然后，我们可以稍后切换到3D，对模型进行修改。每个模型类型都以相同的方式开始。首先Place»3D Body。然后选择适用的“3D模型类型”选项：

封装库

挤压模型

要创建一个挤压模型，唯一必需的字段是“总体高度”。其他区域是可选的，可以稍后进行编辑。

封装库

在绘图模式下，单击确定将返回到设计工作区。之后，使用标准的Altium Designer方法创建一个完全封闭的多边形区域作为模型形状。单击以开始形状，然后拖动鼠标，然后再次单击以添加后续角落。用鼠标右键单击鼠标或点击“Escape”键，使形状变亮。如果需要添加第二个形状，“3D体”对话框将重新显示。如果只需要一个形状，单击取消按钮。

创建所需多边形的一些要点：

在开始形状之前，使用“G”快捷键设置捕捉网格

使用“Shift + E”在不同的“对齐。..”模式之间切换

“Shift + Space Bar”改变角落模式（例如，正交，对角线，圆弧等）

单独的空格键改变要添加的下一个段的方向

在绘图过程中点击“删除”键将删除输入的最后一个角/顶点

完成形状后，将以2D工作区模式显示交叉阴影区域，该模式指示身体，如下例中的粉红色阴影区域：

切换到3D模式（View » 3D Layout Mode）将显示3D模型：

在3D模式下，元器件主体可以在X / Y平面内移动，方法是单击主体并拖动它。拖动时，可以使用空格键旋转，也可以使用“X”或“Y”快捷键沿X或Y轴旋转。

可以通过双击主体进行进一步的编辑，以返回到“3D体”对话框。从那里，您可以改变模型的其他方面，例如其颜色或其高度（即板表面上方的高度，模型将坐在哪里）。这些编辑也可以在2D模式下进行，但在某些情况下在3D模式下立即进行视觉反馈是有帮助的。另一方面，编辑形状本身的轮廓应该始终以2D模式进行。

使用现有的轮廓创建挤压的形状

工作的一部分，进入创建元器件的模式可能包括丝网印刷或其他机械轮廓数据，并定义元器件的身体形状。例如，以BGA封装为例：

黄色叠层（丝印）轮廓很可能与实际元器件体相同的形状和尺寸。那么为什么不重复使用这些信息，代替手动重画呢？ Altium Designer包含基于现有2D形状创建挤压3D体的功能。

在引脚库（.PcbLib）中，转到Tools » Manage 3D Bodies for Current Component… 生成的对话框显示在引脚库中找到的列表形状：

封装库

请注意，列出的一些形状被描述为“从。..上的基元创建的多边形形状”这些是存在于占用空间内的实际2D线或弧。也有“从……的边界矩形上创建的形状”。在这种情况下，系统查看特定层上的任何现有对象（包括铜层），并在最外围点绘制一个矩形。

基本形状的预览显示在右侧预览区域（上面的粉红色框）。在我们的BGA示例中，我们将使用“TopOverlay上的基元创建的多边形”，这是我们实际的丝印轮廓。

请注意，模型状态更改为“In Component”，左侧引脚预览现在会显示覆盖在地形图案上的形状。这给了我们一个一般的想法，我们是否选择了正确的形状。

“总体高度”列设置身高，就像在第一个例子中手动创建挤出多边形一样。像以前一样，另一个区域（如身体颜色）是可选的，可以稍后更改。单击关闭将形状添加到元器件，如下图所示：

Tools » Manage 3D Bodies for Library… menu.菜单命令提供对库中所有元器件的列表的访问。它还包括一个“批量更新”模式，用于从库中每个元器件的同一层添加形状。例如，

也许这些引脚都是用其中一个机械层上的2D“边框”创建的。该轮廓可以在批处理过程中一次性添加到库中的所有（或某些）元器件。

将3D模型添加到PCB

如果没有特定板的现有PCB封装库，或者如果需要进行一次性高度编辑，则PCB编辑器环境还提供相同的“管理3D模型”功能。进入Tools Manage 3D Bodies for Components

on Board…提供了一个类似的对话框“Manage 3D Bodies for Library”。此外，您可以在菜单通过右键单击元器件并导航到 Component Actions » Manage 3D Bodies，将3D体添加到单个元器件。其功能与库编辑器的“.Management 3D Bodies for Current Component”相同。

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