PADs如何固定孔

在电子设计自动化领域，PADs（印制电路板设计系统）的孔固定是确保电路板机械与电气可靠性的关键环节。本文将深入解析在PADs环境中实现孔位稳固的完整工作流程，涵盖从封装库中焊盘定义、钻孔对设置，到设计规则约束、固定孔属性分配，以及后期验证与输出加工文件的全方位专业实践，为工程师提供一套系统、可操作的解决方案。

       在电子设计自动化（Electronic Design Automation, EDA）的浩瀚世界里，一块合格的印制电路板（Printed Circuit Board, PCB）的诞生，远不止于将原理图转化为连线那么简单。其中，每一个看似微小的孔洞——无论是用于元件引脚焊接的过孔（Via），还是用于板子机械固定的安装孔（Mounting Hole）——其位置的精确与牢固，都直接关乎整块电路板的物理强度、电气性能乃至最终产品的使用寿命。今天，我们就以业界广泛应用的PADs设计平台为例，深入探讨如何系统化、专业化地实现“孔的固定”，让设计蓝图扎实地落地为可靠的产品。

       或许有初学者会疑惑，在软件里放置一个孔，拖动时不移动它，不就是“固定”了吗？这种理解只触及了表面。真正的“固定”，是一个贯穿设计全流程的体系化工程，它意味着该孔洞的属性、位置、与周边元素的关联关系，在设计的每一个阶段——从库构建、布局、布线到输出生产文件——都受到明确规则的保护和约束，不会因误操作或设计变更而意外偏移，并能在制造端被准确无误地识别和执行。

一、 基石：在封装库中正确定义焊盘与钻孔

       万丈高楼平地起，所有孔的“固定”之旅，始于元件封装库的创建。在PADs的封装编辑器中，当我们为一个焊盘（Pad）定义钻孔时，就必须确立其初始的“固定”属性。这里的关键在于区分两类不同性质的孔：一是作为电气连接一部分的过孔和元件引脚孔，二是纯机械用途的安装孔、定位孔。

       对于前者，我们通常在焊盘属性中设置标准的钻孔尺寸和焊盘尺寸。而对于后者，PADs提供了专门的“钻孔对”（Drill Pair）定义，甚至可以创建非电镀（Non-Plated）的钻孔符号。在创建封装时，将安装孔作为独立的“钻孔”对象或一个具有特定属性的焊盘来放置，并为其赋予一个易于识别的名称，如“MH1”（安装孔1）。这一步的本质，是为孔赋予了准确的“身份标识”，这是后续一切固定操作的前提。

二、 布局阶段的主动锁定与属性赋予

       将封装放置到电路板布局中后，针对需要固定的孔，首要操作是位置锁定。在PADs布局界面中，选中目标孔或其所属的元件，右键菜单中通常能找到“锁定”（Fix）或类似选项。一旦锁定，该对象就无法通过常规的鼠标拖动进行移动，这是最直接有效的物理位置固定方法。

       然而，仅靠“锁定”功能并不足够。我们需要深入其属性进行配置。通过查询/修改对象属性，可以为关键安装孔添加明确的“类型”描述。例如，在注释或属性字段中，将其标记为“固定孔”、“机械孔”、“禁布区”等。更专业的做法是利用PADs的“元件编号”（Part Number）或自定义属性功能，为这些孔分配特定的分类，便于全局筛选和管理。

三、 运用设计规则驱动约束：铜箔与布线禁区

       固定孔，尤其是大型安装孔，其周围往往需要预留出无铜区域，以防止与走线或铜箔过近导致短路，或因机械应力损伤电路。这就需要在设计规则中建立约束。

       在PADs的设计规则设置中，我们可以针对特定网络、元件或封装创建规则。为安装孔所属的元件或特定焊盘网络，设置更大的“间距”（Clearance）规则，要求所有走线、铜箔、乃至其他焊盘与其保持足够的安全距离。更进一步，可以围绕该孔，在“禁止布线区”（Keepout）或“铜箔禁止区”（Copper Pour Keepout）层，绘制一个比孔径更大的圆形或方形区域，强制性地在该区域内禁止任何布线或覆铜，从而在规则层面为孔构筑一道“保护墙”。

四、 过孔与测试点的固定策略

       除了安装孔，作为电气连接核心的过孔（Via）的固定同样重要。在高速或高密度设计中，某些关键信号的过孔位置需要严格对齐或避免移动。PADs的“过孔阵列”或“扇出”（Fanout）功能在自动生成过孔时，可以设置相关参数，但生成后仍需手动检查与锁定。

       对于用作测试点（Test Point）的过孔或焊盘，固定需求更为明确。PADs通常提供测试点自动分配与标记功能。一旦被指定为测试点，该孔或焊盘应被软件视为关键对象，并可通过规则防止其被布线优化过程移除或移动。设计师需确保测试点分配规则已启用，并在布局后验证这些点的位置是否符合夹具要求，必要时手动锁定。

五、 协同：与板框及结构图的精准对应

       固定孔的位置绝非孤立决定，它必须与电路板的板框（Board Outline）以及来自机械工程师的结构图（通常以DXF或IDF格式导入）保持绝对一致。在PADs中，导入结构图后，安装孔的位置信息通常会作为元件或钻孔数据存在。

       此时，“固定”的含义升级为“对齐与关联”。设计师需要确保软件中放置的安装孔与导入的结构图孔位完全重合。可以利用软件的坐标对齐功能，输入精确的坐标值来放置孔。更佳实践是，将结构图导入的孔位作为不可移动的参考基准，然后将自定义的封装孔与其对齐并锁定。这种基于坐标原点的精确匹配，是杜绝装配干涉的最可靠方法。

六、 层叠管理与非电镀孔的特殊处理

       在多层板设计中，孔的固定还需考虑层叠结构。对于贯穿所有层的固定螺丝孔，我们需要在PADs的层叠管理器（Stack-up Manager）中确认，该钻孔在所有信号层和平面层上的焊盘或反焊盘（Anti-pad）尺寸是否正确设置。对于非电镀孔，必须在钻孔属性或对应的焊盘属性中明确指定“非电镀”（Non-Plated）选项，这直接影响制造商的生产流程，是一种必须被“固定”下来的工艺属性。

       如果固定孔需要与内部电源或地平面进行绝缘，则需要设置足够大的反焊盘，这个尺寸规则也需要在规则管理器或焊盘定义中提前设定并确保其不会被误改。

七、 利用复用模块与团队协作规范

       在团队设计或系列化产品开发中，固定孔的位置、尺寸和周边规则往往具有一致性。PADs的“复用模块”（Reuse Module）功能可以大显身手。设计师可以将一个已经完美配置好的固定孔及其周边的禁止布线区、相关规则打包保存为一个模块。在新项目或电路板的其他位置，直接调用该模块，即可一次性复现所有属性和规则，确保标准化，避免重复劳动和人为错误，这是更高效的“固定”策略。

       同时，团队应建立设计规范文档，明确规定各类固定孔的命名规则、孔径公差、周边禁布区尺寸、使用的封装库名称等。所有成员遵循同一套标准，从源头上保证孔属性定义的一致性。

八、 验证与检查：固定效果的最终保障

       设计完成后的验证环节至关重要。PADs提供强大的设计规则检查（Design Rule Check, DRC）功能。除了运行常规的间距、连通性检查外，应自定义检查项目或利用筛选器，专门查看所有“锁定”对象的状态，确认关键孔位是否均已被锁定。

       同时，生成钻孔图表（Drill Drawing）和钻孔报告（Drill Report）。仔细核对报告中的每一个钻孔尺寸、数量、是否电镀等信息，确保与设计意图完全相符。特别关注那些标记为安装孔的条目，其坐标值是否与结构图一致。

九、 输出生产文件：固定信息的传递

       设计的最终目的是制造。如何将我们在PADs中固定好的孔信息，无损地传递给电路板生产商？这依赖于正确的生产文件输出。

       在生成光绘文件（Gerber）时，需确保钻孔层（Drill Layer）、板框层以及所有禁止布线区层都已正确输出。更重要的是，必须生成包含所有钻孔信息的钻孔文件（通常是Excellon格式）。在PADs的钻孔文件输出设置中，要确认非电镀孔已被正确区分和标注（如使用不同的刀具代码）。一份清晰标注了各孔径、坐标、属性的钻孔图和钻孔表，是设计师与制造商之间关于“孔如何固定”的最终契约。

十、 应对设计变更：孔的同步更新

       在实际项目中，设计变更是常态。当板框或结构因为机械需求而修改时，其上的固定孔位置也可能需要调整。此时，不能简单地手动移动孔位，而应优先更新导入的结构图文件，然后在PADs中同步或重新关联这些孔位数据。

       如果使用基于坐标的关联放置，则只需更新源头坐标，孔位会自动更新。这要求我们在设计初期就建立好这种参数化的关联，而非简单的静态放置。这种动态关联的“固定”，比手动锁定更智能、更可靠。

十一、 盲埋孔与高密度设计中的考量

       对于采用盲孔（Blind Via）或埋孔（Buried Via）的高密度互联设计，孔的固定概念需要延伸。这些孔并非贯穿全板，其起始层和终止层是特定的。在PADs中定义这些钻孔对时，其层对信息必须绝对准确且固定。任何错误的层对设置都可能导致互联失败。在布局布线后，需通过三维视图或层对检查功能，确认这些特殊孔没有因为优化操作而被错误地替换或更改了连接关系。

十二、 总结：固定是贯穿始终的系统工程

       行文至此，我们可以看到，在PADs中“固定一个孔”，绝非一键操作，而是一个融合了库管理、属性设置、规则约束、坐标对齐、团队协作、验证输出和变更管理的系统工程。它要求设计师不仅熟悉软件操作，更要对电路板制造工艺、机械装配要求有深刻理解。

       从在封装库中赋予其正确的“身份”，到在布局中将其物理“锁定”；从用设计规则为其划出“保护区”，到与结构图进行精确“对标”；从通过复用模块实现“标准化”，到最终通过生产文件将信息“传递”给制造商——每一个步骤都是这“固定”链条上不可或缺的一环。唯有系统性地践行这一整套方法论，我们才能真正驾驭PADs这样的强大工具，让电路板上的每一个孔，都稳稳地扎根在其应在的位置，承载起连接与固定的双重使命，最终成就一款坚固可靠的产品。

       希望这篇深入浅出的解析，能为您在PADs上的设计工作带来切实的帮助，让孔位的固定从此不再是一个模糊的难题，而是一套清晰、可执行的最佳实践流程。