關(guān)于AUTOCAD結(jié)合AD18軟件抄板方法的研究

李方品

電子硬件工程師為了提高硬件開發(fā)能力，提高效率，在實(shí)際工作中不可避免要對(duì)線路板進(jìn)行抄板克隆，測(cè)繪出原理圖和BOM清單。目前國(guó)內(nèi)專業(yè)抄板軟件（quickpcb、pmpcb、delta等）有諸多缺點(diǎn)，比如不支持高分辨率圖像（800DPI-1200DPI），各層圖像對(duì)齊精度低，圖像在軟件中容易抖動(dòng)等等弊端。用上述軟件抄板，技術(shù)人員不但要花錢購(gòu)買，操作繁瑣，且商家技術(shù)支持和培訓(xùn)不到位。目的是研究能否采用AD軟件導(dǎo)入CAD文件的方法來實(shí)現(xiàn)抄板（克隆）的問題。基本操作方法是：先在CAD軟件里導(dǎo)入事先掃描并調(diào)整好的頂層和底層圖片，打開ALTUIMDESIGNER18軟件導(dǎo)入該CAD文件即可完成。結(jié)果取得的效果比想象的好，每個(gè)器件封裝、絲印、走線焊盤和其他各圖形均能準(zhǔn)確表達(dá)。得出結(jié)論：該方法不但速度快，精確度提高，操作人性化，技術(shù)人員一般都能學(xué)習(xí)和掌握，掌握后合格率達(dá)100%。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)無論對(duì)電子硬件工程師還是教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)均有深遠(yuǎn)的意義和一定的參考價(jià)值。

詳細(xì)操作、設(shè)計(jì)要點(diǎn)和技術(shù)方案如下。

1 準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備電腦、掃描儀、AUTOCAD2014軟件和AD18軟件，以本雙面板為例，先對(duì)各器件參數(shù)和位置編號(hào)記錄，拆除所有器件，保存拆前的照片（以備查用），去除通孔焊盤的殘留錫，脫脂棉蘸酒精把PCB上的污漬洗干凈，正反面掃描（分辨率1200DPI，橫平豎直），保存為BMP格式。

2 軟件操作

打開AUTOCAD2014軟件，建立一新的CAD文件。分別設(shè)置以下名字的圖層：TOP圖層，顏色為紅色；BOT圖層，顏色為藍(lán)色；TOPSILK圖層，顏色為黃色；BOTSILK圖層，顏色為青色；TOP-SMDPAD圖層，顏色為紅色；BOT-SMDPAD圖層，顏色為藍(lán)色；VIA圖層，顏色為綠色；PAD-THT圖層，顏色為紅色；GNDCROSS圖層，顏色為灰色；MECHANICAL1圖層，顏色為粉色。

建立增量角和附加角：在極軸追蹤（F10）命令上面右鍵單擊，在彈出的對(duì)話框里點(diǎn)的“設(shè)置”出現(xiàn)對(duì)話框，在“極軸追蹤”選項(xiàng)卡里的增量角設(shè)為15°，在附加角一欄里分別增加“45°、90°、135°、225°、315°”。開始啟用極軸追蹤功能和附加角功能。

把MECHANICAL1層設(shè)置為當(dāng)前層，在插入菜單中選擇插入光柵點(diǎn)陣圖像，選擇下面的圖片（如圖1所示），出現(xiàn)插入圖片對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇比例為1:1，正面圖片放在左邊，反面圖片放在右邊。

圖1 電路板掃描圖

3 制作器件封裝

制作器件封裝，制作封裝前，先用“矩形”命令在MECHANICAL1層圍繞頂層圖片的四個(gè)角畫一個(gè)矩形。接下來先以0805封裝為例。步驟如下：先設(shè)置圖層“TOPSILK”為當(dāng)前層，用“P+L”命令按照線路板的絲印畫完所有的絲印，絲印寬度為0.2mm，絲印畫完后把“TOPSMDPAD”層設(shè)置為當(dāng)前層，用“矩形”命令圍繞貼片焊盤的四個(gè)坐標(biāo)畫矩形，再用“L”命令在四個(gè)坐標(biāo)分別畫兩條交叉直線。框選中整個(gè)封裝，用“B”命令建立塊。

在對(duì)話框里點(diǎn)“拾取點(diǎn)”將光標(biāo)點(diǎn)在左邊的交叉線的交點(diǎn)點(diǎn)擊一下，按確定鍵。到此一個(gè)0805的封裝制作完成。接著所有的0805封裝的元件都用“復(fù)制選擇”命令復(fù)制完成。

所有0805封裝放置完成后，繼續(xù)同樣方法制作1206封裝，所有封裝（包括穩(wěn)壓管、AT24C02和AMS1117）等器件的封裝均按照0805封裝制作。

制作其余的貼片器件封裝，這里舉例單片機(jī)封裝（TQFP-48）的制作步驟，注意該芯片腳距是0.5mm，先用“P+L”命令畫絲印。用CAD的“矩形陣列”功能完成貼片焊盤的制作，步驟是：選中第一個(gè)建立的“焊盤”，輸入“ARRAYCLASSIC”命令，彈出如對(duì)話框，在對(duì)話框里設(shè)置陣列為“矩形陣列”，“行偏移”為0，列偏移為0.5。“行數(shù)”為1，“列數(shù)”為12。設(shè)置后點(diǎn)擊“確定”按鈕，CAD里立即在原來的“焊盤”位置開始由左向右以0.5mm的距離增加同樣尺寸的“焊盤”。用“復(fù)制選擇”和“旋轉(zhuǎn)”命令將左右兩側(cè)的焊盤固定好，最后選擇單片機(jī)封裝所有對(duì)象，用“BLOCK”命令建立塊，設(shè)置塊的中心為塊對(duì)應(yīng)封裝的第一個(gè)焊盤，取塊名為“TQFP-48”。至此，所有貼片封裝都畫好。

4 頂層直插器件封裝制作和走線

頂層直插器件封裝的制作方法和過程：設(shè)置“PAD-THT”層為當(dāng)前層，以“8M”晶振為例，用“PL”在TOPSILK圖層描絲印，用“DONUT”圓環(huán)命令（必須開啟F3對(duì)象捕捉）放置焊盤，注意：焊盤的孔徑和直徑大小用“DI”命令獲取。對(duì)準(zhǔn)焊盤位置放置圓環(huán)，繼續(xù)用“復(fù)制選擇”命令放置另外所有焊盤，至此直插晶振的封裝制作完成。

繪制頂層走線，用“PL”多段線命功能描頂層走線，由于上文已設(shè)置好附加角和增量角，故設(shè)定“TOP”層為當(dāng)前層，在頂層走線的對(duì)應(yīng)位置盡量重疊的將多段線（設(shè)置寬度為線路板走線設(shè)計(jì)寬度）描上去，多段線最好終止于焊盤的內(nèi)部中心，防止轉(zhuǎn)換至AD軟件后需要再次延伸。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的頂層走線包含不止一個(gè)寬度，此時(shí)無法用“PL”命令完成走線，這種情況直接用“L”命令在走線的外緣（邊界）描直線，注意直線終止于焊盤內(nèi)部。按照同樣方法和步驟按線路板頂層的走線位置把其余的頂層走線描完。

5 底層直插器件封裝制作和走線

繼續(xù)處理底層走線和底層元件，方法同上，將底層走線用“PL”多段線命令按照實(shí)際線路對(duì)齊描完整。最后按上述方法制作鋰電池座的封裝，由于底層元件只有一個(gè)。

6 繪制頂層和底層的所有過孔和自由通孔焊盤

繪制頂層和底層的所有過孔和自由通孔焊盤，這里的“自由”的意思是不屬于任何器件的焊盤。關(guān)閉其他層，分別打開“VIA”層和“PAD-THT”層并設(shè)為當(dāng)前層，用繪制通孔焊盤（DONUT命令）的方法在每個(gè)過孔或自由焊盤的中心位置放置所有過孔和自由焊盤。特別指出，過孔分兩種，一種是連接過孔，它們不接地，另外一種過孔是接地過孔。焊盤分三種，屬于封裝的焊盤、自由的通孔焊盤和自由的貼片焊盤；制作時(shí)要分別對(duì)待。

該步驟目的是注明和標(biāo)記所有接地過孔、接地自由通孔焊盤和接地自由貼片焊盤，用于轉(zhuǎn)至AD軟件后設(shè)置GND網(wǎng)絡(luò)用途。包括頂層和底層，和普通的不接地的區(qū)分開。設(shè)定“GND-CROSS”層為當(dāng)前層，顏色為灰色。可在接地過孔的中心設(shè)置一個(gè)“十字交叉”，交叉大小大于焊盤的最大尺寸，注意：頂層的接地貼片焊盤同樣處理。

7 頂層和底層圖像定位點(diǎn)的尋找和定義

頂層和底層圖像定位點(diǎn)的尋找和定義，以上步驟完成后需在頂層圖片和底層圖片各找一個(gè)清晰的“定位點(diǎn)”，通常是取靠板邊緣的過孔或焊盤。在明顯部位以對(duì)象中心為參考點(diǎn)描一個(gè)圓，在CAD里該處理的都處理完畢。

8 CAD轉(zhuǎn)AD18的詳細(xì)操作

在AD18軟件里將CAD文件導(dǎo)入，對(duì)話框里設(shè)置特別注意“塊”要作為器件導(dǎo)入，單位改為毫米（mm）。在對(duì)話框里把圖層TOP轉(zhuǎn)為TOPLAYER，圖層BOT轉(zhuǎn)為TOMLAYER，圖層TOPSILK轉(zhuǎn)為TOPOVERLAY，圖層BOTSILK轉(zhuǎn)為BOTTOMOVERLAY，圖層TOPSMDPAD轉(zhuǎn)為TOPLAYER，圖層BOT-SMDPAD轉(zhuǎn)為BOTTOMLAYER，圖層VIA轉(zhuǎn)為MULTILAYER，圖層PAD-THT轉(zhuǎn)為MULTILAYER，圖層GND-CROSS轉(zhuǎn)為MULTILAYER，圖層MECHANICAL1轉(zhuǎn)為MECHANICAL1。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“選擇”，在PCB左下角點(diǎn)擊一下，在彈出的對(duì)話框里點(diǎn)擊“OK”，導(dǎo)入后會(huì)顯示在線DRC報(bào)警，我們可以按“T+M”清除沖突顯示。

框選右邊底層對(duì)象，并且以之前設(shè)置的定位過孔為準(zhǔn)，把底層對(duì)象拷貝并且鏡像到左邊頂層的圖像，注意要以之前設(shè)置的過孔對(duì)準(zhǔn)。到此為止，所有對(duì)象合成完畢，就是每個(gè)貼片元件的封裝的焊盤還是直線交叉的。

現(xiàn)在在AD18軟件里進(jìn)行“設(shè)計(jì)+生成PCB庫(kù)”命令操作，以單片機(jī)封裝為例，介紹貼片元件封裝的建立過程，用“CTRL+M”測(cè)量焊盤的2個(gè)對(duì)角線的頂點(diǎn)X和Y分向的距離，這個(gè)焊盤是1.3×0.3mm，放置第一個(gè)1.3×0.3的表貼焊盤，其余表貼焊盤可以用復(fù)制的方式放完，最后把直線轉(zhuǎn)過來的用“尋找相似對(duì)象”功能刪除。該單片機(jī)封裝做好后放置在PCB的對(duì)應(yīng)位置。其余所有貼片封裝的制作方法和單片機(jī)的一樣。

將在CAD里用“DONUT”命令繪制的焊盤用“D+V+P”命令轉(zhuǎn)成過孔。在PCB界面按“D+D+N”命令增加一個(gè)名字為“GND”的網(wǎng)絡(luò)，將所有的打上“十字交叉”的接地過孔和接地貼片焊盤的網(wǎng)絡(luò)均設(shè)置為“GND”網(wǎng)絡(luò)名。

敷銅，首先刪除“十字交叉”，刪除所有CAD里導(dǎo)入的細(xì)線條，設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則，敷銅和其他網(wǎng)絡(luò)間距0.4mm，直插焊盤和貼片焊盤和敷銅均直接連接。敷銅效果如圖2所示。

圖2 敷銅效果

最后給每個(gè)元件添加編號(hào)了，由于在CAD里無法給元件封裝“塊”定義編號(hào)，故只能在這一步手動(dòng)給各元件打編號(hào)，由于大部分是0805封裝的貼片電阻和電容，所以可以先顯示任何一個(gè)貼片電阻的元件編號(hào)，用“查找相似對(duì)象”的方法把所有元件的編號(hào)先改為“R1”，再用“工具+重新標(biāo)注”命令重新設(shè)置所有元件的編號(hào)，這樣每個(gè)元件都是以“R1”開頭，編號(hào)從R1到R74。至此，可以將少數(shù)貼片電容和貼片集成塊的編號(hào)手動(dòng)改為線路板上實(shí)際的編號(hào)。