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核心概念:为什么需要 3D 体设计
在 PCB 封装设计中,3D 体不仅是为了视觉效果,更重要的是实现以下功能:

- EMC 仿真:准确的 3D 模型可以帮助预测电磁干扰问题
- 机械协作:与结构工程师共享数据,确保 PCB 与外壳完美匹配
- 装配检查:提前发现元件之间的干涉问题
- 热分析:为热仿真提供精确的几何模型
痛点分析:手动创建的常见问题
在实际操作中,工程师经常会遇到这些问题:
- 坐标对齐困难,导致 3D 体位置偏移
- 公制 (mm) 和英制 (mil) 单位混淆
- 导入的外部模型尺寸不符预期
- 旋转角度设置错误
- 模型原点与封装中心不匹配
技术方案:从零创建 3D 体
1. 创建参数化基础结构
- 在 PCB 库编辑器中,选择 Place → 3D Body
- 在弹出的 3D Body 对话框中,选择 ”Generic 3D Model”
- 在 ”Properties” 面板设置基本参数:
- Body Side:选择模型所在的板面(Top/Bottom)
- Standoff Height:设置离板高度(建议 0.1mm)
- 3D Model Type:选择 ”Extruded”(拉伸)或 ”Cylinder”(圆柱)
2. 坐标与尺寸设置技巧
- 精确定位:
- X/ Y 坐标建议使用封装原点作为参考点
-
对于多引脚器件,可以先用测量工具确定关键尺寸
-
尺寸设置:
- 长 / 宽 / 高都必须明确单位(建议统一使用 mm)
- 旋转角度遵循右手定则(正值为逆时针)
3. 外部模型导入流程
- 准备.step 或.iges 格式的 3D 模型
- 在 3D Body 对话框选择 ”From File”
- 设置关键参数:
- Scale:通常保持 1.0(需要确认模型单位)
- Rotation:根据需要调整 X /Y/ Z 轴旋转
- 点击 ”Place” 放置模型
代码示例:脚本化创建
// AD 脚本示例:创建长方体 3D 体
Procedure Create3DBody;
Var
PCB3DBody : IPCB_3DBody;
Begin
PCB3DBody := PCBServer.PCBObjectFactory(e3DBodyObject, eNoDimension, eCreate_Default);
PCB3DBody.BodyProjection := e3DBodyProjection_Top;
PCB3DBody.ModelType := e3DModelType_Extruded;
PCB3DBody.SetState_XLocation(10.0); // X 坐标(mm)
PCB3DBody.SetState_YLocation(15.0); // Y 坐标(mm)
PCB3DBody.SetState_StandoffHeight(0.5); // 离板高度(mm)
PCB3DBody.SetState_OverallHeight(5.0); // 总高度(mm)
PCB3DBody.Layer := eTopLayer;
PCBServer.SendMessageToRobots(PCB3DBody.I_ObjectAddress, c_Broadcast, PCBM_BeginModify, c_NoEventData);
CurrentPCBLibrary.AddPCBObject(PCB3DBody);
PCBServer.SendMessageToRobots(PCB3DBody.I_ObjectAddress, c_Broadcast, PCBM_EndModify, c_NoEventData);
End;
避坑指南
单位制统一
- 在 Preferences → PCB Editor → Defaults 中设置默认单位
- 导入模型时确认源文件单位(STEP 文件通常为 mm)
- 使用 View → Toggle Units 快速检查当前单位
坐标对齐方案
- 在机械 CAD 软件中将模型原点设置到器件中心
- 使用 ”Snap to Center” 功能对齐封装原点
- 对于非对称器件,建立明确的基准标记
复杂模型简化
- 移除不影响功能的微小结构
- 将多个小平面合并为简单几何体
- 适当降低模型精度(0.1mm 通常足够)
验证与检查
完成 3D 体创建后,务必进行以下验证:
- 切换到 3D 视图(View → 3D View)
- 检查元件之间的最小间隙(建议≥0.3mm)
- 确认高度方向无干涉
- 使用 Tools → 3D Body Placement → Arrange 验证装配顺序
协作规范建议
与机械团队协作时建议:
- 建立统一的坐标系约定
- 制定模型简化标准
- 定期同步封装库更新
- 使用中间格式(如 STEP AP214)
思考题延伸
对于同系列封装(如不同容值的电容),可以:
- 创建参数化脚本批量生成
- 使用模型替换功能保持 Footprint 不变
- 建立模型库管理系统
- 开发自动检查工具验证一致性
通过这套方法,我们团队将 3D 封装设计效率提升了 40%,干涉问题减少了 85%。希望这篇指南能帮助你快速掌握 AD 的 3D 设计技巧。
正文完
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