创建 PCB

基本 PCB 概念

KiCad 中的印刷电路板通常由代表电子元件及其焊盘的 封装、定义这些焊盘如何彼此连接的 网络、形成每个网络中焊盘之间的铜连接的 布线、过孔 和 填充区 以及定义电路板边缘、丝印标记和任何其他所需信息的各种图形形状组成。

KiCad 通常会将 PCB 上的网络信息与相关的原理图保持同步，但也可以直接在 PCB 编辑器中创建和编辑网络。

性能

KiCad 能够创建多达 32 个铜层、14 个技术层 (丝印、阻焊、元件粘合剂、焊膏等) 和 13 个通用绘图层的印刷电路板。

KiCad 中所有对象的内部测量分辨率为 1 纳米，测量结果存储为 32 位整数。这意味着可以制作出长约 4 米、宽约 4 米的电路板。

KiCad 目前支持每个工程/原理图一个电路板文件。

从原理图开始

从原理图创建电路板是 KiCad 的推荐工作流程。创建新工程时，KiCad 将生成一个与该工程同名的空电路板文件。要在创建原理图后开始设计电路板，只需打开电路板文件即可。您可以从 KiCad 工程管理器，或通过点击原理图编辑器中的 “在电路板编辑器中打开 PCB” 按钮来完成此操作。

从头开始

也可以创建没有匹配原理图的电路板，尽管此工作流程有一些限制，不建议大多数用户使用。为此，您必须独立启动 PCB 编辑器(而不是从 KiCad 工程管理器启动)。在开始设计之前，最好保存电路板文件，该文件还将创建一个工程文件来存储电路板设置。使用 “另存为…​” 从文件菜单选择保存电路板文件的位置。将在您选择保存电路板文件的相同位置创建一个同名的工程文件。

电路板设置

在开始您的线路板设计之前，使用电路板设置对话框来配置电路板的基本参数。要打开电路板设置，请单击顶部工具栏中的 options board 图标或选择 “电路板设置…​” 从文件菜单中选择。

配置电路板压层和物理参数

在电路板设置中有两个部分用于配置电路板的压层和层。电路板编辑器层部分用于启用或禁用技术 (非铜) 层，并在需要时为层指定自定义名称。物理压层部分用于配置铜层的数量，以及铜层和介质层的物理参数，例如厚度和材料类型。

要配置电路板的压层，从物理压层部分开始：

board setup physical stackup

在左上角设置铜层的数量，然后根据需要输入压层的物理参数。 这些参数可以保留其默认值，但请注意，在导出电路板的 3D 模型时，将使用电路板的厚度值，所以如果你打算使用这个功能，最好确保压层厚度是正确的。

KiCad 目前仅支持铜层数为偶数的压层。 要创建具有奇数层的设计 (例如，柔性印刷电路板或金属芯印刷电路板)， 只需选择下一个最高的偶数，而忽略多余的层。

接下来，如果需要，可以使用电路板编辑器层部分重命名或隐藏您不会在设计中使用的非铜层。例如，如果您不打算在设计中使用背面丝印，请取消选中 B.Silkcreen 层旁边的复选框。

board setup board editor layers

在电路板编辑器层部分，可以将铜层指定为信号层、电源层、混合层或跳线层。 本指南仅供用户参考。 无论在此对话框中将类型配置为什么，都可以在任何铜层上布线和敷铜。

在电路板编辑器对话框的电路板完成和阻焊/锡膏部分可以找到一些其他的电路板压层设置。电路板完成部分包含用于定义铜电镀和特殊功能 (如镶边或边缘电镀) 的设置。请注意，这些设置目前只影响作为 Gerber 作业文件一部分的电路板属性输出。

阻焊/锡膏部分允许全局调整电路板上焊盘的铜形和阻焊/锡膏形之间的间隙（正或负）。 这些值将被添加到在个别封装或焊盘上设置的任何间隙覆盖。 正的间隙值将导致阻焊层或锡膏开口的形状比铜的形状 更大。 负的间隙值将导致开口比铜的形状 更小。

大多数商业 PCB 制造商希望这些值为零，并在 CAM 过程中自行调整阻焊和粘贴开口。 通常最好将这些值保留为默认值零， 除非您自己制作 PCB， 或者您的制造商有具体建议使用不同的值。

配置默认文本和图形设置

电路板设置对话框的文本和图形默认值部分可用于配置将用于放置在电路板上的新文本和图形形状的属性。

pcbnew board setup text and graphics

可以为对话框中显示的六种不同类别的图层配置线粗细、文字大小和文字外观。此外，可以为所有图层配置标注对象的特性。有关标注属性的更多详细信息，请参阅下面的标注部分。

文本替换变量可以在文本变量部分创建。 这些变量允许你将变量名称替换为任何文本字符串。 这种替换发生在变量名称在 ${VARIABLENAME} 的变量替换语法内的任何地方。

例如，您可以创建一个名为 VERSION 的变量，并将文本替换设置为 1.0。 现在，在 PCB 上的任何文本对象中，你可以输入 ${VERSION}，KiCad 将替代 1.0'。 如果你把替换改为 `2.0'，每个包括 `${VERSION} 的文本对象都会自动更新。 你也可以混合使用普通文本和变量。 例如，你可以创建一个文本对象，内容为 版本：${VERSION}，它将被替换为 版本：1.0。

配置设计规则

设计规则控制交互式布线器的行为、覆铜的填充和设计规则检查器。设计规则可以随时修改，但我们建议您在电路板设计过程开始时建立所有已知的设计规则。

约束

基本设计规则是在电路板设置对话框的约束条件部分中配置。 这一部分的约束条件适用于整个板子，应该设置为板子制造商推荐的值。 这里设置的任何最小值都是一个 绝对(absolute) 的最小值，不能被更具体的设计规则所覆盖。 例如，如果你需要电路板的一部分的铜间隙为 0.2mm，其余部分为 0.3mm，你必须在约束条件部分输入 0.2mm 的最小铜间隙，并使用网络类或自定义规则来设置较大的 0.3mm 间隙。

board setup constraints

除了设置最小间隙外，还可以在此处配置许多功能：

设置描述

允许盲孔/埋孔

必须先启用此设置，然后才能使用布线器放置盲孔或埋孔。 盲孔是机械钻孔，从外层铜层之一开始，到内层之一结束。 埋孔是机械钻孔，在内部铜层开始和结束。

允许微孔

在使用布线器放置微孔之前，必须启用此设置。 微孔是典型的激光钻孔，将外层铜层连接到相邻的内层。 KiCad 支持单独的微孔尺寸限制，因为它们通常比机械钻孔的埋孔小。

由线段近似的圆弧/圆

在某些情况下，KiCad 必须使用一系列直线段来近似圆形，如圆弧和圆的形状。 此设置控制此近似所允许的最大误差：换句话说，这些线段之一上的点与圆弧或圆的真实形状之间的最大距离。 将其设置为比默认值 0.005mm 更小的数字将产生更平滑的形状，但在较大的电路板上可能会非常慢。 默认值通常会导致由于制造公差而在制造的电路板中无法检测到的圆弧近似误差。

敷铜填充策略

KiCad 的敷铜填充算法进行了改进，获得了更好的结果和更快的性能。 新算法产生的结果与旧算法略有不同，因此此设置允许保留旧行为， 以防止在最新版本的 KiCad 中打开旧设计时产生不同的 Gerber 输出。 我们建议对所有新设计使用平滑多边形模式。

允许圆角超出敷铜轮廓

敷铜可以在敷铜属性对话框中添加圆角 (圆角)。 默认情况下，不允许在敷铜轮廓之外使用敷铜 (包括圆角)。 这实际上意味着，即使配置了圆角，也不会对敷铜轮廓的内角进行圆角处理。 通过启用此设置，敷铜轮廓的内角将被圆角，即使这会导致敷铜中的铜延伸到敷铜轮廓之外。

在布线长度计算中包括压层高度

默认情况下，压层的高度用于计算从一层到另一层通过过孔的布线的附加长度。 此计算依赖于正确配置的电路板压层高度。 在某些情况下，最好忽略过孔的高度，假设过孔没有增加长度，则只计算布线长度。 禁用此设置将从布线长度计算中排除过孔长度。

预定义大小

预定义的尺寸部分允许你定义你希望在布线时可用的布线和过孔尺寸。 网络类可以用来定义不同网络中的布线和过孔的默认尺寸（见下文），但是在这个部分定义一个尺寸列表，可以让你在布线的时候逐步了解这些尺寸。 例如，你可能希望电路板上的默认布线宽度是 0.2 mm，但对于一些承载更多电流的部分使用 0.3 mm，而对于一些空间有限的部分使用 0.15 mm。 您可以在电路板设置对话框中定义这些布线的宽度，然后在布线时在它们之间切换。

board setup predefined sizes

网络类

网络类部分允许你为不同网类配置布线和清除规则。 在 KiCad 中，每个网络都是一个网络类的一部分。 如果你不把一个网络添加到一个特定的类中，它将是默认类的一部分，它总是存在。 飞线可以通过原理图设置和电路板设置对话框从原理图或 PCB 编辑器中添加到网络类。

board setup netclasses

网络类部分的上部包含一个表格，显示了适用于每个网络类的设计规则。 每个网络类都有铜间隙、布线宽度、过孔尺寸和差分对尺寸的值。 这些值将在创建布线和过孔时使用，除非有更具体的规则覆盖它们（见下面的自定义规则）。

任何规则都不能覆盖电路板设置的约束条件部分中设置的最小值。 例如，如果您将网络类间距设置为 0.1 mm，但约束条件部分中的最小间距设置为 0.2 mm， 则该类网络的间距将为 0.2 mm。

当 PCB 编辑器中的布线宽度和过孔尺寸控制设置为 “使用网络类值” 时，就会使用为每个网络类定义的布线宽度和过孔尺寸。 这些宽度和尺寸被认为是该网络类的默认或最佳尺寸。 它们不是最小或最大值。 手动将布线宽度或过孔尺寸改为与网络类部分定义的不同的值，不会导致违反 DRC。 要将布线宽度或过孔大小限制在特定的值，请使用自定义规则。

自定义规则

自定义规则部分包含一个文本编辑器，用于使用自定义规则语言创建设计规则。 自定义规则用于创建基本约束或网络类设置没有涵盖的特定设计规则检查。

只有在自定义规则定义中没有错误时，才会应用自定义规则。 在关闭电路板设置之前，使用检查规则语法器按钮来测试定义并修复任何问题。

请参阅高级主题一章中的自定义设计规则，了解关于自定义规则语言的更多信息以及规则实例。

board setup custom rules

违规严重程度

违规严重性部分允许你配置每种设计规则检查的严重性。 每条规则可以被设置为创建一个错误标记、一个警告标记或没有标记（忽略）。

在设计规则检查器中可能会忽略个别规则违规。 在违规程度部分中将规则设置为忽略将完全禁用相应的设计规则检查。 请谨慎使用此设置。

board setup violation severity

正在导入设置

您可以从现有电路板导入部分或全部电路板设置。此技术可用于创建具有您想要在多个设计上使用的设置的 “模板” 电路板，然后将这些设置从模板电路板导入到每个新电路板中，而不是手动输入。

board setup import settings

要导入设置，请点击电路板设置对话框底部的 从另一个电路板导入设置…​ 按钮，然后选择您要导入的 kicad_pcb 文件。 选择你想导入的设置，当前的设置将被选定的板子的值覆盖。