AD铜皮如何实现部分全连、部分十字连接？

Question

在Altium Designer中进行高频或混合信号PCB设计时，常需对同一网络的铜皮实现“部分全连、部分十字连接”。例如，大电流电源网络需大面积全连以降低阻抗，而某些敏感引脚（如运算放大器）则需十字连接以方便焊接并减少散热过快问题。然而，AD默认铜皮连接方式为全局设置，难以针对同一网络的不同焊盘实现差异化连接。如何通过网络类（Net Class）、规则（Rules）优先级或焊盘属性单独控制，实现同一网络下部分焊盘全连、部分十字连接？这是实际工程中常见的技术难题。

Answer 1

一、问题背景与设计挑战

在高频或混合信号PCB设计中，电源完整性（Power Integrity）与热管理是关键考量因素。例如，大电流电源网络如VCC_3V3或GND通常需要大面积铜皮全连以降低阻抗和温升；然而，对于某些敏感器件（如运算放大器、ADC/DAC引脚），若焊盘直接全连至大面积铜皮，会导致焊接时热量迅速散失，造成虚焊或润湿不良。

Altium Designer默认通过“Polygon Connect Style”规则对整个网络设置统一的连接方式（全连/Solid或十字连接/Legacy Relief），无法天然支持同一网络内差异化连接策略。这便引出了一个典型工程难题：

如何在同一网络下实现部分焊盘“全连”，另一些焊盘“十字连接”？

二、核心机制解析：连接规则优先级体系

Altium Designer的PCB规则系统基于优先级覆盖机制，即更具体的规则可以覆盖全局规则。其匹配顺序如下（由高到低）：

1. 焊盘级别（Pad-specific Rule）
2. 网络类 + 对象类组合规则
3. 网络级别规则（Net-based）
4. 类级别规则（Net Class）
5. 默认全局规则（Default Rule）

这意味着，只要能为特定焊盘定义更高优先级的连接方式，即可突破全局限制。

三、解决方案路径对比分析

方法	实现难度	可维护性	适用场景	是否支持批量操作
手动设置焊盘属性	低	差	少量特殊焊盘	否
使用网络类+规则过滤	中	良	分组控制	是
自定义网络+短接	高	差	极端情况备用	否
脚本自动化处理	高	优	大型项目复用	是
封装内预设连接风格	中	优	标准化设计	是
差分对专用规则	低	良	高速差分线	否
区域规则（Room-based）	中	良	布局分区明确	是
多边形挖空避让	低	差	局部隔离	否
飞线抑制+独立走线	高	差	功能拆分	否
层堆栈定制连接	极高	差	特殊材料板	否

四、推荐实现方案：基于规则优先级的精细化控制

以下步骤展示如何通过网络类与高级规则过滤器实现同一网络内的差异化连接：

1. 创建目标焊盘的网络类：
   进入Design → Classes，新建Net Class，命名为HighCurrent_Pads，并将需全连的大电流焊盘（如电源模块输出引脚）加入该类。
2. 保留原始网络归属：所有焊盘仍属于同一电气网络（如PWR_5V），仅在网络类中做逻辑分组。
3. 配置默认连接规则：
   在PCB Rules and Constraints Editor中设置默认Polygon Connect Style为Relief Connect（十字连接），适用于大多数敏感引脚。
4. 添加高优先级例外规则：
   新建一条Polygon Connect Style规则，条件设置为：
   

   Match Kind: Pad
   In Net Class('PWR_5V') AND In Net Class('HighCurrent_Pads')

   连接方式设为Direct Connect（全连）。
5. 调整规则优先级：确保此新规则位于默认规则之上，可通过上下箭头调节优先级顺序。
6. 重新敷设铜皮：删除原有polygon并重新铺铜，系统将根据优先级应用不同连接方式。

五、进阶技巧：封装级预设与脚本增强

为提升设计复用性，可在元件封装编辑器中预先设定特定焊盘的连接行为：

• 打开.PcbLib文件，选择目标焊盘（如电源引脚）
• 在属性面板中勾选Force Defaults并修改Thermal Relief设置
• 保存后，在原理图更新时保持这些属性不变

此外，利用Altium的API（如Delphi Script或Python via REST API）可批量识别特定类型引脚并自动应用规则：

// 示例：DelphiScript 片段
procedure SetThermalReliefForPads;
var
  Pad: IPcbPad;
  Iterator: IPCB_BoardIterator;
begin
  Iterator := PCBServer.Board.CreateIterator;
  Iterator.AddFilter_ObjectSet(MkSet(ePadObject));
  Iterator.AddFilter_LayerSet(AllLayers);
  Iterator.AddFilter_Area(PCBServer.Board.GetBoardBounds);

  while (Pad := Iterator.FirstPCBObject) <> nil do
  begin
    if (Pad.Net.Name = 'PWR_12V') and (Pad.HoleSize > 0) then
      Pad.ThermalRelief := eNoThermalRelief; // 强制全连
  end;
end;

六、验证流程与常见陷阱规避

graph TD A[定义需求: 哪些焊盘需全连?] --> B[分类焊盘至专用Net Class] B --> C[设置默认十字连接规则] C --> D[创建高优先级全连规则] D --> E[检查规则优先级顺序] E --> F[重新铺铜并刷新显示] F --> G[使用Mask模式查看连接形态] G --> H[DRC检查热风焊盘缺失] H --> I[输出Gerber确认实际效果]

常见错误包括：

• 规则条件书写错误（如大小写不匹配）
• 未正确启用规则或优先级倒置
• 旧铜皮未删除导致缓存残留
• 封装内部已锁定连接方式，覆盖了外部规则
• 多层板中不同层的连接方式不一致