Altium Designer 20板框绘制全攻略:从板框定义到原点标注的实操指南
2026/9/18 11:01:27 网站建设 项目流程

1. 为什么我建议你先搞定板框,再谈布局布线

1.1 板框不是“随便画个框”

接触 Altium AD20 的工程师,尤其是刚从原理图转到 PCB 的新手,最容易踩的第一个坑就是:板框画得太随意。有人随手在 Top Layer 上拉一个矩形,有人画完线发现器件摆不下,有人发出去打样才知道工厂根本不知道板子边界在哪。板框一旦出问题,后面所有布局、布线、铺铜、标注全部跟着乱。

板框在 PCB 设计里的本质,是制造和装配的“法律边界”。它决定了板子的实际物理尺寸、安装孔位置、工艺边的距离,也决定了禁布区范围。在 AD20 里,板框通常画在机械层(Mechanical Layer)上,最常见的是 Mechanical 1 层,然后再通过“Define Board Shape”把软件中的当前板子形状和这个闭合轮廓同步起来。这里有一个核心概念要区分:画板框线只是画了一条几何轮廓,定义板子形状则是告诉软件“这块 PCB 到底长什么样”。两者配合,才能得到真的能拿去生产的板框。

我见过不少新手在画完板框后直接跳过定义板子形状,结果在 3D 视图里看到整张图纸背景都是“板子”,器件可以随便跑到框外,铺铜也会跑到边界外。所以这篇文章就围绕 AD20 里板框相关的四个核心操作来讲:绘制板框、定义板子形状、重新设置原点、放置尺寸标注。同时会把每步背后的原因和踩坑点都交代清楚。适合刚接触 AD20、或者已经画过几块板但流程比较混乱的工程师,按着这个顺序走一遍,能少走很多弯路。

1.2 板框相关图层:别再把线画错层

AD20 的工作区默认显示很多层,新手最常犯的错误就是把板框画在 Top Layer 上。Top Layer 是信号层,是要走铜的,你拿它画机械边框,等于告诉制板厂:这里要铺一条铜线。板厂会怎么处理?大概率会直接把这个轮廓当成没有定义,或者在 GTL 里看到一条孤立线,然后打电话问你。如果你自己拼板或者检查,也会发现这条线会影响布线区域。

常规做法是单独在 Mechanical 1 层画板框。为什么选机械层而不是 Keep-Out Layer?二者都能限定布线区域,但 Keep-Out 层定义的是“不允许走线和放器件”的禁布区,侧重电气约束;Mechanical 层定义的是“板子的物理边界”,侧重机械加工。板框是需要铣削或冲压的边界,和禁布区混淆会导致一种后果:你把物理边界缩小了,但禁布区没跟着走,器件能放的地方比板子还小;或者反过来,禁布区比板子大,边上多了一圈空余却布不了线。比较严谨的习惯是:

  • 在 Mechanical 1 层画完整的板框闭合轮廓,线宽建议用 0.1mm 左右,太粗了会给板厂识别带来误差。
  • 在 Keep-Out 层再画一个和板框同样形状的禁布轮廓,用来限制布线。
  • 板框和禁布轮廓尽量保证严格重合,若后期改板框,两个层要同步修改。
  • 拼板生产的工艺边、V 槽线则通常在独立的机械层标注,不要和单板板框混在一起。

这样分层的逻辑是让每个信息都归属到明确的责任层,既方便自己编辑,也方便板厂快速读取。用 AD20 时,你可以通过 View -> Board Planning Mode 切换视角,也能清晰看到板框对应关系。

1.3 一套清晰的设计流程,省掉后期反复修改

板框相关操作的最佳顺序,我的建议是:规划尺寸 -> 绘制板框 -> 定义板形状 -> 重新设置原点 -> 放置尺寸标注 -> 设置版层区域。

很多人一上来就直接随手画一个矩形,等到布局发现放不下核心器件,再回头改板框,这时已经布好的线和摆好的位置全都要重新来。正确流程是先在纸上或者在 Excel 里把板子大致尺寸、连接器位置、螺丝孔位置定下来,至少要知道长宽目标和出线方向。然后打开 AD20,在 Mechanical 1 层精确绘制闭合轮廓。绘制完成后立刻用“Design -> Board Shape -> Define from selected objects”定义板子形状。接着再把原点设置到左下角或某个定位孔中心,这样后续放置坐标、生成坐标文件和装配图时不会乱。

最后一步是尺寸标注。标注不是给软件看的,是给人看的,是给板厂和装配厂看的。很多自学的工程师不标尺寸就觉得板子画完了,但板厂从你的板框几何尺寸也能读出大小,只是不够直观;更关键的是,如果你用的是导入 CAD 的异形板框,板厂并不能完全确定哪些孔是定位孔、哪些需要金属化。清晰的尺寸标注能减少沟通成本。

2. 板框绘制的三种常用方法和实操细节

2.1 方法一:手工交互式画线,适合快速形状

先说最直观的方法:在 AD20 里用 Place -> Line 画板框。快捷键 P-L,或者直接按 Ctrl+W 也行。进入放置状态后,鼠标点击开始,移动鼠标,再点击结束。如果要画一条直线段,先点起点,再点终点,按 Shift+Space 可以切换走线拐角模式,分别支持 45 度、90 度、任意角度。板框的角点一般以 90 度和圆弧为主,直角方式够用;如果要画圆角,可以后续用 Place -> Arc 放圆弧并拼合。

但手工画线有一个大问题:不精确。鼠标拖动容易产生小数点后面的坐标误差,最后检查时会发现四条边看起来是直的,实际公差很大。所以用这个方法时,一定要配合坐标输入面板。AD20 在放置线条时按 Tab 键,可以在属性面板里直接输入起点和终点的绝对坐标,或者输入相对坐标。用“P-L -> 起点点一下 -> Tab 改相对坐标 -> 输入 (dx, dy)”的方式,就能画一条精确的边。

我的建议是:手工画法只用于快速验证一个形状是否合适,或者画不规则板框的前期草稿。正式定尺寸时,不要偷懒,切到坐标输入模式。否则后面设置原点、标注尺寸时,这些误差会像滚雪球一样变成板子左右不对称。

2.2 方法二:绝对坐标输入,适合异形板框

最推荐的板框绘制方式是:先在机械层放置线段,然后通过坐标面板精确控制每个点的坐标。双击放置好的线段,或者选中后在 PCB Inspector / Properties 面板里直接修改 Start X/Y 和 End X/Y,这样做出来的板框尺寸零误差。

举个实际例子。我要画一个 100mm x 80mm 的板框,以左下角作为坐标原点。操作如下:

  1. 先按 E-O 设置原点,或者用 Edit -> Origin -> Set,把当前原点放到想要的左下角位置。
  2. 在 Mechanical 1 层按 P-L 放置线段,第一段起点输入 (0, 0),终点输入 (100mm, 0)。这里单位可以在 View -> Toggle Units 切换为 mm,快捷键是 Q。
  3. 第二段起点 (100mm, 0),终点 (100mm, 80mm)。
  4. 第三段终点 (0, 80mm)。
  5. 第四段回到 (0, 0)。

这样四条线段首尾相连,就是闭合的板框。这时候要注意:仅仅是线段连接在一起还不行,它们一定要精确共享端点,否则定义板子形状时可能会识别失败。如果发现有微小断点,可以用选中线段后,在面板里把坐标对齐到共同值。AD20 的捕捉系统通常能帮上忙,但坐标面板才是最终判断。

对于异形板框,比如切角、圆弧过渡、半圆缺口,也是同样的逻辑:把每个顶点坐标算好,逐段画。圆弧可以用 Place -> Arc (Edge) 或 Place -> Arc (Center),然后调整起始角度和终止角度。异形板框的难点是几何关系容易算错,建议先在 CAD 或纸上标注好所有尺寸,再按坐标输入到 AD20。

2.3 方法三:导入DWG/DXF,适合结构和PCB协同

如果你们的结构工程师已经在 AutoCAD 里画好了板框,完全可以让 AD20 直接导入。选择 File -> Import -> DXF/DWG,在导入对话框中设置好单位、层映射。AD20 会把这个 CAD 文件作为一个块或者分散的图元导入。这里最常见的坑是比例错误:结构工程师画图时用 mm,但导入时软件默认可能用了 mil;或者 CAD 文件里 1:1 图形包含了 mm 和英寸混用,结果导入后板框大了 25.4 倍。

所以导入后第一件事,就是用测量工具(Ctrl+M)测一条已知边长,确认尺寸没错。如果错了,可以在导入设置里手动指定缩放系数。另一个问题是层映射:CAD 里的“外框层”要映射到 AD20 的 Mechanical 1 层,而不是导入到 Top Layer。否则又会出现前面说的画错层问题。

导入成功后,通常需要把导入的图元选中,然后执行 Design -> Board Shape -> Define from selected objects,让板子形状直接变成这个导入轮廓。很多人问“AD 怎么把 CAD 导入的特殊形状转换成铜皮”,这和板框定义是两回事:转换铜皮通常是把导入的线条围成闭合区域后,使用 Tools -> Convert -> Create Board Cutout 或 Create Polygon 来生成铺铜区域。但转换前,最重要的一步是确保图形闭合,没有重叠和多段线断点。

2.4 板框绘制中的单位、栅格和线宽心得

AD20 默认的单位可能是 mil,但国内更习惯用 mm。两种单位没有好坏,关键是整个项目统一。强烈建议从新建 PCB 文件开始就按下 Q 键切换到 mm,然后在 Design -> Board Options 里把 Unit 设置为 Metric。如果中途切换单位,之前输入的坐标数值可能会因为舍入产生误差,所以不要频繁切换。

栅格设置也会影响板框绘制。默认栅格可能是 1mm 或 25mil,画不规则尺寸时反而会成为障碍。我一般会在画板框阶段把捕捉栅格设成 0.1mm 或者 0.05mm,保证坐标更平滑;画完板框后,再把栅格调回 0.25mm 或 0.5mm 用于布局。如果发现线无法画到自己想要的坐标上,先检查 Snap Grid 设置,而不是强行拖动。

另外,机械层板框线宽建议不用默认的 0.254mm 那么粗。对于这类辅助线,线径只影响视觉和导出制造文件的线宽属性,板厂不会依此铣削。线太粗会遮挡底下的铜皮和孔位,影响检查。0.1mm 即可,若按照 Gerber 文件出图,也不要让这个线宽影响覆铜间距。还有一点:画完板框后,用 Ctrl+A 全选时注意选层过滤,不然会把所有层的图元选中,容易误移动。

3. 定义板子形状、重新设置原点、放置尺寸标注的操作全流程

3.1 定义板子形状:原理与两种路径

板框线和板子形状的关系,可以理解为“图纸”和“成品”的关系。板框线是机械层上的几何参考,板子形状是 AD20 内部建模时用来计算板区、3D 显示、铜皮裁剪的边界。在 AD20 中,执行 Design -> Board Shape -> Define from selected objects,即可把选中的闭合轮廓设为板子形状。这是最常用的路径。

如果之前已经在 Mechanical 1 层画好闭合板框,要使用这个方法:先选中所有板框线段,注意要闭合。然后执行菜单。如果形状比较复杂,AD20 会有提示,确定后就能看到原来的绿色图纸区域收缩到板框内。这说明定义成功。另一个路径是用 Design -> Board Shape -> Redefine Board Shape,这种方式需要你在图上重新勾勒一个多边形,适合快速修改外形,但精确度较低,一般不用来定义精确板框。

定义完板子形状之后,建议按 3 键或 View 3D 切换到 3D 视图看一下。如果板子外形和预期一致,说明成功;如果发现板子形状比板框大一圈,通常是因为线段没有完全闭合,系统自动根据散点拟合了一个范围。这时候应该返回检查每条线段的端点坐标,把断点拼接好,再重新定义一次。

3.2 重新设置原点:放哪里最省事

原点在 PCB 设计里的作用,类似坐标系的“零点”。在 AD20 中,默认原点在图纸的左下角,但这不是一个适合制造的原点。实际项目里,更推荐把原点放在板框左下角,或者某个定位孔的中心,取决于你的装配和贴片需求。

重新设置原点的操作是 Edit -> Origin -> Set,快捷键 E-O。执行后鼠标会变成十字光标,点一下你希望成为 (0,0) 的位置即可。如果你希望点某个线段端点,配合捕捉功能先打开端点捕捉(Shift+E 循环切换捕捉模式)。我习惯先设置原点,再画板框;但如果你已经画好板框,也可以在画完后重新设置原点,这时板框坐标会自动相对新原点变化。

原点的选择有一些经验规则:

  • 规则板框:原点放左下角,后续尺寸标注和Gerbera输出都方便。
  • 有明确定位孔:原点放主定位孔中心,这样贴片机的坐标文件可以直接以该孔为基准。
  • 多条拼板:每个单板内部原点建议保持一致,不要一个板在左下角,另一个板在右上角。
  • 原点不要放在板框中心,除非你有特殊需求。因为当板框中心作为原点时,四个角都是负坐标,很多下游软件和机台对负坐标处理并不友好。

原点设定完后,双击某个器件,查看其 X、Y 坐标就是相对于这个原点的。所以当你后续生成 Pick and Place 文件时,原点位置直接决定坐标文件的数值,影响产线导入,务必定好再动。

3.3 放置尺寸标注:让工厂看懂你的意图

AD20 里放置尺寸标注的命令在 Place -> Dimension,子菜单包含线性标注、对齐标注、角度标注、半径标注等。板框上最常用的是线性尺寸标注(快捷方式 D-L),用于标注板长、板宽、孔间距;对于圆弧边角,用半径标注。

线性标注的操作:先按 D-L,点击要标注的第一个点,再点击第二个点,然后向外拉出标注线。属性面板里可以调整文本高度、箭头大小、单位、精度。默认的文本高度可能太小或者太大,我都会先设置好。制板厂一般不在乎文本高度,但太小的字自己的检查报告看不清;太大会压住板框线,影响出图美观。

尺寸标注的特有问题是“附着对象”:如果标注创建后,板框移动了,标注文本不会自动跟着更新。所以在放置尺寸标注前,先确保板框位置已经锁定,不要再大范围拖动板框。如果你后续需要微调外形,建议删除旧标注,改完板框再重新放置标注,否则会出现图面尺寸和实际尺寸不符的严重问题。

标注的样式可以在 Design -> Board Options 或 Properties 面板的 Dimension 预设里统一设置,比如设置为“单位:mm,精度:2位小数,文本高度: 2.5mm,箭头大小: 1mm”。以后每次放置标注都用这套样式,整张图纸才会干净统一。另外,尺寸标注最好放在机械层上,不要放在丝印层或铜箔层。我习惯单独使用 Mechanical 2 层放标注,这样在需要发给板厂时,可以只保留 Mechanical 1 + Mechanical 2,而不用让标注混入其他辅助线里。

3.4 完整实操案例:100mm×80mm板框从0到1

下面用一个最简单的案例把这四项操作串起来。假设新项目需要一个 100mm × 80mm 左右的矩形板框,板厚暂定 1.6mm,四角不需要倒角,底部留 4 个 M3 螺丝孔。整个流程如下。

  1. 新建 PCB 文件,按 Q 切换到公制单位。
  2. 按 E-O,设置原点。先在板框左下角的位置点击(此时可能是图纸上的任意点,也可以先放一个坐标标记,后续再修正)。
  3. 在层标签中切换当前层为 Mechanical 1 层。
  4. 按 P-L 放置线段,依次输入四个角点坐标:
    • (0,0) -> (100mm, 0)
    • (100mm,0) -> (100mm,80mm)
    • (100mm,80mm) -> (0,80mm)
    • (0,80mm) -> (0,0) 放置过程中按 Tab 键打开坐标输入框,输入后按回车。
  5. 全选这四条线段,执行 Design -> Board Shape -> Define from selected objects,板子形状立刻变成 100mm × 80mm 矩形。
  6. 再一次执行 E-O,点击左下角端点,让这个点精确为 (0,0)。这一步也可以放在第 4 步之前,区别不大。
  7. 放置 4 个 M3 定位孔。按 P-P 放置焊盘,在属性里把孔尺寸设为 3.2mm,外径 6mm,坐标分别设在 (5mm,5mm), (95mm,5mm), (5mm,75mm), (95mm,75mm)。这些定位孔的坐标建议设为板框原点偏移。
  8. 执行 Place -> Dimension -> Linear,依次标注底边长 100mm、左边高 80mm、右下角孔中心到右边和下边距离。标注层设为 Mechanical 2。
  9. 保存文件,板框部分完成。

在上述过程中,最容易出问题的是第 4 步输入坐标。如果你在放置线段时没有选中“绝对坐标输入”,软件可能默认使用相对坐标,导致画出来不是预期的矩形。所以第一次用 AD20 的人,建议先多试几遍坐标输入,适应它默认的相对/绝对切换逻辑。AD20 中输入坐标时,可以输入 100mm 这样的带单位字符串,也可以直接输入 100(默认当前单位)。如果当前是 mm,直接输入 100 表示 100mm,比较方便。

4. 常见问题与排查技巧实录

4.1 板框和板子形状“没反应”怎么办

常见情况一:选中线段执行“Define from selected objects”,软件没有任何变化。这通常是线段没有闭合,或者选中了其他层上的多余图元。解决方法:先用 Ctrl+点击逐条选中板框线,看属性面板中每条线段的颜色、层名,确保四条边都在 Mechanical 1,且端点坐标首尾完全相同。如果存在微小偏差,可以手动改成相同坐标。还有一个技巧:使用 Tools -> Convert -> Create Board Cutout 之前,最好先用 Edit -> Select -> All on Layer,选中该层所有线段,然后查看是否有多余的短线干扰。

常见情况二:形状定义成功,但 3D 视图里板子是黑的或者残缺。这可能是因为 AD20 的 3D 显示需要把板框线与层堆栈匹配。你需要到 Design -> Layer Stack Manager 中检查是否定义了合适的绝缘层和金属层。不过大部分情况下,只要你定了板框,3D 就能正常显示,黑屏通常与显卡驱动或显示缓存有关,重启软件通常能解决。

常见情况三:板框线在二维视图可见,但导出 Gerber 后板厂说没有板框层。这大概率是导出时没有选择 Mechanical 1 层。在 Gerber 设置对话框中,需要手动勾选你要导出的机械层,并且将 Layer Type 设置为 Board Outline。有些版本还会要求把机械层映射到“Gerber Level 1”等。建议导出后用 Gerber 查看器自查一遍。

4.2 原点、标注、层显示相关的坑

原点问题最典型的是:明明设置了原点,但继续画线时坐标没有归零。这是因为 AD20 中“原点”和“栅格原点”是两个概念,某些操作使用的是编辑原点,某些操作仍参照绝对原点。当你发现坐标跳动异常时,按 Ctrl+End 可以将视图光标定位到当前原点。若想恢复默认原点,可执行 Edit -> Origin -> Reset。

标注不显示,常见原因有两个:一是当前视图没有打开对应机械层,在 View -> Board Layers 里勾选 Mechanical 2 层即可;二是标注线被放置在隐藏层上,且没有转换成“自由对象”或与某个实体绑定。此外还要检查标注属性里的字体。如果字体高度设置为 0,内容会看不到。AD20 默认字体高度可能很小,建议设为 2~3mm。

层显示相关的另一个坑:有些人在 Mechanical 1 画完板框,又在 Mechanical 13 画了标注,后面发板时只勾了部分层,结果板厂看不到标注。这不算错误,但如果希望让板厂看到,尽量选连续的机械层编号,比如 Mechanical 1 和 Mechanical 2,并在出图时同时勾选。使用“View Configuration”面板过滤层显示也很方便,别把所有机械层都叠在一起显示,容易混淆。

4.3 常见错误速查表

症状常见原因解决方法
板框画在 Top Layer,布线时被当成铜皮图层选择错误选中线段,在属性中改回 Mechanical 1
定义板子形状没反应线段未闭合 / 线段跨越多个层检查端点坐标,统一层,删除多余线段
导入 CAD 后尺寸明显放大或缩小单位或缩放比例错误导入时核对当前单位,用 Ctrl+M 测量已知边
原点设置后,坐标仍不正常未区分编辑原点和绝对原点执行 Edit -> Origin -> Reset 重置后重新设置
尺寸标注显示不出来标注层未显示或字体高度为 0打开机械层显示,修改标注样式字体高度
板框移动了,标注没跟着动标注与板框没有关联先改板框,再重新放置标注
导出 Gerber 缺少板框层输出设置未包含机械层在 Gerber 对话框中勾选 Mechanical 1 并设为 Board Outline

这张表是我经常在处理类似问题时参考的速查项。里面每一项都见过不止一次,尤其在跨版本操作和导入导出的过程中更容易出现。遇到问题时,按照“先看层,再看闭合,最后看单位”的顺序排查,大多数能快速定位。

4.4 我的独家避坑经验

最后说几个不写在新手教程里、但实际非常照顾效率的点。

第一,设置原点后,不要轻易移动整张 PCB。许多人在布局后需要调整板框纵向或横向位置,直接 Ctrl+A 全选后拖动,这样会把原点也拖走,坐标文件全部变化。正确做法是移动整个板框线,或者先用 Edit -> Origin 重设新原点,确保定位关系一致。

第二,板框画完后,建议在 Mechanical 1 层的板框线上放置一个 Line Width 较细的闭合对象,同时把四个角点加一个小的“Junction”符号或坐标标记。不是必须的,但能辅助检查是否闭合。AD20 的“PCB Filter”面板里输入 IsTrack,可以筛出所有线段,快速查看闭合状态。

第三,如果要用 AD20 做拼板,别在单板原图上复制板框,拼板信息放在独立机械层,或者用“Embedded Board Array”功能。直接复制板框容易导致多个重复原点,后续定义形状时互相冲突。

第四,绘制板框时如果遇到圆弧边缘,定义板子形状后,要检查圆弧区域是否有绿油或阻焊扩展异常。通常可以用 Design -> Rules -> Manufacturing 里的 Board Outline Clearance 规则统一检查。小众但有用。

从实际操作的角度,板框这一套流程熟练之后,大概十分钟内就能完成。它不像布线那样需要思考信号完整性,也不像铺铜那样要调热释放,但恰恰是最不能省的环节。许多项目延期,就是因为在板框阶段偷了懒,到了打样前才被板厂打电话问边界在哪。希望这篇内容能帮你在 AD20 里把板框这关一次过踏实。

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