如何在封裝庫中創(chuàng)建3D器件模型

在今天的PCB設(shè)計過程中，您需要將機(jī)械設(shè)計工作流程集成到電氣設(shè)計工具中。在ECAD和MCAD世界之間來回傳遞不準(zhǔn)確的設(shè)計數(shù)據(jù)不僅對設(shè)計團(tuán)隊造成挫折，而且還可以大大增加將PCB設(shè)計到其元器件中所需的設(shè)計旋轉(zhuǎn)數(shù)量。無論電氣設(shè)計工具的實際3D功能如何，如果您沒有準(zhǔn)確的元器件3D建模，您就無法準(zhǔn)確分析機(jī)械間隙。。

不同的EDA環(huán)境對3D建模的支持水平不足。 有些甚至沒有，所有機(jī)械信息都需要由MCAD工具提供。 其他使用過時的方法，如DXF或IDF來交換信息。Altium Designer PCB設(shè)計軟件支持嵌入STEP模型，以提供精確的建模信息，不僅可以傳遞給MCAD世界，還可以直接在主機(jī)ECAD工具中使用。

獲取和嵌入STEP模型是一個相當(dāng)簡單的過程，如本文檔所詳述。 但是，有時您可能無法或根本不想使用STEP模型。 您可能沒有內(nèi)部MCAD部門、沒有任何3D MCAD工具，或者也許您的組織不允許任何外部來源的CAD數(shù)據(jù)，從而阻止您下載模型。 其他安全限制可能會阻止您完全訪問互聯(lián)網(wǎng)。

幸運的是，Altium Designer為您提供了直接在工具中創(chuàng)建元器件的機(jī)械細(xì)節(jié)的方法。 這在理想情況下在PCB庫本身（.PcbLib）中完成，但是也可以在板級（.PcbDoc）上完成。 本文將向您展示如何創(chuàng)建3D模型并提供創(chuàng)建常見元器件的提示。

內(nèi)部3D模型類型

Altium Designer提供三種基本3D形狀類型，用于創(chuàng)建機(jī)械模型：擠壓，圓柱和球體。它們中的每一個可以單獨使用或彼此組合使用。擠壓模型可能是最常用的。要創(chuàng)建一個這種模型，繪制任何多邊形的形狀，然后給這個形狀一個高度值即可。該形狀將被向上（或向下）擠出該高度。

圓柱體和球體類型的創(chuàng)建。輸入圓柱體的半徑，高度和旋轉(zhuǎn)值，系統(tǒng)相應(yīng)地繪制形狀。球只需要半徑。使用這些簡單的形狀，可以創(chuàng)建各種表面貼裝和通孔元器件，范圍從簡單到驚人的復(fù)雜。它們只需要輸入尺寸。 系統(tǒng)使用這些尺寸自動繪制形狀。圓柱體可用于產(chǎn)生諸如通孔電阻器和電解蓋體之類的模型。 它們也可以用于固定通孔針或線樁本身。

創(chuàng)建模型

即使我們正在使用3D模型，創(chuàng)建它們的最佳方法是2D布局模式 （View ? 2D Layout Mode）。然后，我們可以稍后切換到3D，對模型進(jìn)行修改。每個模型類型都以相同的方式開始。首先Place?3D Body。然后選擇適用的“3D模型類型”選項：

擠壓模型

要創(chuàng)建一個擠壓模型，唯一必需的字段是“總體高度”。其他區(qū)域是可選的，可以稍后進(jìn)行編輯。

在繪圖模式下，單擊確定將返回到設(shè)計工作區(qū)。之后，使用標(biāo)準(zhǔn)的Altium Designer方法創(chuàng)建一個完全封閉的多邊形區(qū)域作為模型形狀。單擊以開始形狀，然后拖動鼠標(biāo)，然后再次單擊以添加后續(xù)角落。用鼠標(biāo)右鍵單擊鼠標(biāo)或點擊“Escape”鍵，使形狀變亮。如果需要添加第二個形狀，“3D體”對話框?qū)⒅匦嘛@示。如果只需要一個形狀，單擊取消按鈕。

創(chuàng)建所需多邊形的一些要點：

在開始形狀之前，使用“G”快捷鍵設(shè)置捕捉網(wǎng)格

使用“Shift + E”在不同的“對齊。..”模式之間切換

“Shift + Space Bar”改變角落模式（例如，正交，對角線，圓弧等）

單獨的空格鍵改變要添加的下一個段的方向

在繪圖過程中點擊“刪除”鍵將刪除輸入的最后一個角/頂點

完成形狀后，將以2D工作區(qū)模式顯示交叉陰影區(qū)域，該模式指示身體，如下例中的粉紅色陰影區(qū)域：

切換到3D模式（View ? 3D Layout Mode）將顯示3D模型：

在3D模式下，元器件主體可以在X / Y平面內(nèi)移動，方法是單擊主體并拖動它。 拖動時，可以使用空格鍵旋轉(zhuǎn)，也可以使用“X”或“Y”快捷鍵沿X或Y軸旋轉(zhuǎn)。

可以通過雙擊主體進(jìn)行進(jìn)一步的編輯，以返回到“3D體”對話框。 從那里，您可以改變模型的其他方面，例如其顏色或其高度（即板表面上方的高度，模型將坐在哪里）。這些編輯也可以在2D模式下進(jìn)行，但在某些情況下 在3D模式下立即進(jìn)行視覺反饋是有幫助的。 另一方面，編輯形狀本身的輪廓應(yīng)該始終以2D模式進(jìn)行。

使用現(xiàn)有的輪廓創(chuàng)建擠壓的形狀

工作的一部分，進(jìn)入創(chuàng)建元器件的模式可能包括絲網(wǎng)印刷或其他機(jī)械輪廓數(shù)據(jù)，并定義元器件的身體形狀。例如，以BGA封裝為例：

黃色疊層（絲印）輪廓很可能與實際元器件體相同的形狀和尺寸。 那么為什么不重復(fù)使用這些信息，代替手動重畫呢？ Altium Designer包含基于現(xiàn)有2D形狀創(chuàng)建擠壓3D體的功能。

在引腳庫（.PcbLib）中，轉(zhuǎn)到Tools ? Manage 3D Bodies for Current Component… 生成的對話框顯示在引腳庫中找到的列表形狀：

請注意，列出的一些形狀被描述為“從。..上的基元創(chuàng)建的多邊形形狀”這些是存在于占用空間內(nèi)的實際2D線或弧。也有“從……的邊界矩形上創(chuàng)建的形狀”。在這種情況下，系統(tǒng)查看特定層上的任何現(xiàn)有對象（包括銅層），并在最外圍點繪制一個矩形。

基本形狀的預(yù)覽顯示在右側(cè)預(yù)覽區(qū)域（上面的粉紅色框）。 在我們的BGA示例中，我們將使用“TopOverlay上的基元創(chuàng)建的多邊形”，這是我們實際的絲印輪廓。

請注意，模型狀態(tài)更改為“In Component”，左側(cè)引腳預(yù)覽現(xiàn)在會顯示覆蓋在地形圖案上的形狀。 這給了我們一個一般的想法，我們是否選擇了正確的形狀。

“總體高度”列設(shè)置身高，就像在第一個例子中手動創(chuàng)建擠出多邊形一樣。像以前一樣，另一個區(qū)域（如身體顏色）是可選的，可以稍后更改。 單擊關(guān)閉將形狀添加到元器件，如下圖所示：

Tools ? Manage 3D Bodies for Library… menu.菜單命令提供對庫中所有元器件的列表的訪問。 它還包括一個“批量更新”模式，用于從庫中每個元器件的同一層添加形狀。 例如，

也許這些引腳都是用其中一個機(jī)械層上的2D“邊框”創(chuàng)建的。 該輪廓可以在批處理過程中一次性添加到庫中的所有（或某些）元器件。

將3D模型添加到PCB

如果沒有特定板的現(xiàn)有PCB封裝庫，或者如果需要進(jìn)行一次性高度編輯，則PCB編輯器環(huán)境還提供相同的“管理3D模型”功能。 進(jìn)入Tools Manage 3D Bodies for Components

on Board…提供了一個類似的對話框“Manage 3D Bodies for Library”。此外，您可以在菜單通過右鍵單擊元器件并導(dǎo)航到 Component Actions ? Manage 3D Bodies，將3D體添加到單個元器件。 其功能與庫編輯器的“.Management 3D Bodies for Current Component”相同。