AD铺铜全连接设置详解:从热焊盘到Direct Connect的PCB设计实践 1. 铺铜和连接方式为什么总有人搞不清楚1.1 铺铜到底是干什么的先说说铺铜这件事。你用Altium Designer画PCB走完线之后大面积的空白区域通常不会留着空板子而是要铺一层铜皮。这层铜皮最常规的接法是接到GND网络让整块板子的地形成一个完整的连续平面。它能干的事很多给信号提供最短的回流路径、降低地平面的阻抗、顺便还能帮忙散热外观上看起来也更完整。我说句实在话很多自学的朋友画到“落泪”的环节往往不是原理图也不是布线反而是最后这一步铺铜。尤其当你搞不清铜皮和焊盘之间到底怎么连铺出来的板子要么是一堆“十”字形的细脚要么干脆整块铜皮跟焊盘一点关系都没有。更常见的是当你需要大电流走通孔和焊盘、希望铜皮直接整个包住它们的时候却怎么也找不到那个设置选项。这个笔记就是把这件事彻底讲明白。内容围绕AD里铺铜时怎么让铜皮与焊盘、通孔实现“全连接Direct Connect”展开也会把热焊盘Relief Connect也就是十字连接为什么会默认存在、什么时候该用、什么时候必须改成全连接一起说清楚。不管你用的是AD16还是AD20甚至更新的版本核心的设置在原理上都一致。1.2 全连接和热焊盘到底差在哪铺铜之后铜皮和焊盘的接触方式在AD里本质上有三种连接方式英文叫法表现形态实际影响全连接Direct Connect / Solid铜皮完全覆盖焊盘、通孔过流能力强、热传导快、阻抗低热焊盘连接Relief Connect常见的“十字”或“米字”形连接焊接时热量不易被铜皮吸走利于手工焊接不连接No Connect铜皮绕开焊盘焊盘孤立一般配合锡桥或特殊走线使用十字连接那个形态你应该不陌生就是焊盘周围开了几道缝隙只留下几条细铜桥跟外圈大铜皮相连。很多刚接触AD的人不理解为什么软件不默认用全连接非得搞出一个十字来这里牵扯到一个非常实际的制造问题焊接。你可以把焊盘想象成一个加热的小铁块周围的大铜皮就是一块巨大的金属散热器。如果铜皮完全裹住焊盘烙铁的热量会瞬间通过铜皮扩散掉温度很难维持在焊料熔化需要的度数上就会出现“怎么焊都焊不上”的情况。回流焊的时候也一样焊盘温度不均很容易导致虚焊。所以PCB设计软件普遍把十字连接当作默认或常规推荐目的就是减少散热、方便焊接。但十字连接有自己的短板。一是过流能力差毕竟电流要通过几条细铜桥绕进去二是高频情况下这种窄桥会造成阻抗不连续对射频、高速信号不友好。所以遇到大电流回路、电源网络、高频关键网络又或者你用的是波峰焊以外的工艺且对散热有把握的时候就需要把连接方式切换成全连接。2. AD铺铜连接规则的核心细节2.1 你得知道AD有哪几个地方管“连接”AD里管“铜皮与焊盘怎么连”的规则不在你天天调线宽的那个Width规则里面而藏在Design → Rules的Plane类别下名字叫Polygon Connect style。等等这里要先区分一个概念。AD的铺铜分两种大方向正片铺铜和负片平面。我们平时用Place → Polygon Pour铺出来的是正片铜皮这种铜皮和焊盘之间的连接规则就由Polygon Connect style管。如果你用的是Internal Plane也就是内电层负片那管它的规则是Plane Connect。很多人糊里糊涂把这两个搞混然后发现规则怎么改都不生效多半是改错了对象。Polygon Connect style这个规则里你需要重点关注的字段一个叫Connect to Net用来限定这个规则对哪个网络生效另一个叫Connection Style里面有三个选项Direct Connect、Relief Connect、No Connect。我们要的全连接对应的就是Direct Connect。如果你选择的是Relief Connect下面还会多出几个参数Conductors铜桥数量默认4个可以改成2个、Conductor Width铜桥宽度、Air Gap空气间隙也就是铜桥之间的开槽宽度。这些参数会直接影响十字连接的机械强度和过流能力虽然跟全连接无关但是理解它们能帮你搞明白为什么一条铜皮能塑形成那样。2.2 为什么单独设了规则还是不生效这一节我要先敲黑板划个重点。很多人在Rules里新建了一个Polygon Connect style把Connection Style改成了Direct Connect结果回到PCB界面一重铺焊盘还是十字形甚至直接变成No Connect。为什么会这样因为AD的规则系统是有优先级和匹配范围的。同一个类别下允许存在多条规则每条规则都带自己的适用范围。比如你新建了一条规则匹配对象写的是All所有对象但同时库里原有另一条规则匹配的是某个特定网络或者特定层这时到底按谁执行取决于规则优先级列表里谁排在前面。而且更要命的是很多人改完规则以后忘了重新铺铜。铺铜这种对象在AD里不是实时更新的规则改了、铜皮不会自动跟着变你需要在Tools → Polygon Pour里选择Repour All重新灌铜新规则才能作用到铜皮上。所以“改了规则不生效”这件事九成的原因出在要么匹配范围不对、优先级不对要么压根没有重新铺铜。剩下的那一成是你在Properties面板里给某个单独的铺铜设置了覆盖性的独立连接方式而规则管理器里的全局设置根本管不到它。这一点后面实操部分会再一次提到。3. 手把手实操给铺铜设置全连接3.1 场景一用规则管理器统一设置如果你希望整块板子的所有GND网络铺铜之后都和焊盘、通孔全连接那用全局规则是最省事的。我建议按下面的流程操作打开菜单Design → Rules在弹出的规则管理器左侧树形列表里找到Plane → Polygon Connect style。右键选择New Rule新建一条连接规则并把它的优先级排到最前面或者干脆把默认那条规则的属性改掉。在Where The First Object Matches区域选择Net然后在右边的下拉框里选GND。如果板子上有多个地网络比如AGND、DGND、PGND就分别建几条规则或者用Net Class统一匹配。把Connection Style改成Direct Connect。下面还有个Layer选项可以选择这个规则只在Top Layer生效还是All Layers生效。一般设成All Layers省得顶层改了底层忘了改。点Apply然后关掉规则管理器。操作到这里规则是立好了但铜皮还保持着旧状态。你需要按快捷键T-G-A具体取决于版本路径为Tools → Polygon Pour → Repour All把整板所有铜皮重新灌一遍。再看焊盘和过孔你会发现铜皮已经把它们的轮廓整个吞进去了几乎看不出焊盘原来的边界——这就是全连接。这里要插一句全连接在外观上并不像你想的那样焊盘周围还有一圈明显的铜皮缝隙。Direct Connect模式下铜皮边缘会沿着焊盘的真实外轮廓敷过去看起来就是焊盘和铜皮融为一体了。如果是通过孔那铜皮就会完整地包住过孔的外圈不留任何间隙。3.2 场景二只让指定的那一块铜皮全连接规则管理器是全局思维但有时候你并不需要全板都全连接。比如板子角落有一块大电流的功率铜皮你想让这一块单独全连接其余地方的GND铜皮继续保持十字连接方便焊接。这种时候再建一条全局规则反而会误伤其他地方。正确做法是双击你要修改的那块铺铜边界打开Properties面板。注意这里不是PCB面板是点击铜皮之后弹出的属性面板。在属性面板里找到Polygon Connect Style把选项从Use Rule使用规则改成Direct Connect。改完以后同样需要对这块铜皮单独重新灌铜可以选中它之后右键选择Polygon Actions → Repour Selected也可以在Properties面板里触发重新灌铜。这个“单独覆盖”的机制它的优先级高于规则管理器。所以哪怕你全局规则写的是Relief Connect只要某个铜皮自己在属性里设成了Direct Connect这块铜皮就会完全无视全局设置。反过来说如果你全局规则明明写着Direct Connect但某块铜皮依然显示十字连接你先去属性面板看一眼是不是这块铜皮把连接方式锁死成Relief了。3.3 场景三怎么让铜皮顺带“盖住”同网络导线还有一个跟全连接强相关的小细节就是铺铜属性里的Pour Over Same Net Objects选项。默认情况下它会让铜皮把同一网络的所有导线和焊盘都覆盖住让它们在视觉上和电气上都融成一片。如果你把这项设成了Never Pour Over哪怕连接方式选的是Direct Connect焊盘和过孔旁边也可能出现一小段没有铜皮覆盖的“空洞”。我的建议是在做大电流板子或者想降低地回路阻抗的板子时把这项选成Pour Over All Same Net Objects。实测下来同样的GND网络铜皮和导线全熔在一起之后铜皮连续性是最好的压降也最小也不会出现那种铜皮明明铺了但是用万用表量过去居然有一截断开的诡异情况。这个小选项藏在铜皮属性里和连接方式一样改完以后都要重新灌铜才能生效。如果你发现铜皮已经设了全连接但视觉效果上焊盘和导线之间仍有缝隙排查思路就往这个方向走。3.4 关于SMD焊盘和通孔的差别有一点容易忽略SMD贴片焊盘和通孔焊盘其实共用的是同一套Polygon Connect style规则不会单独区分。你选了Direct Connect就是两种焊盘全部全连接选了Relief就是两种全部十字连接。AD不支持在同一个规则里针对SMD焊盘用全连接、针对通孔用十字连接。所以实际上“怎么分别设置”这个问题答案是你得建两条规则一条通过对象匹配限定到SMD焊盘另一条限定到通孔。在规则管理器的Where The First Object Matches里可以选Object Kind然后在Constraint里勾选SMD Pad或Through-Hole Pad。再给两条规则排优先级。这样就能做到比如贴片电阻类小焊盘保持十字连接方便焊接而过孔全部满接减小过孔电阻。说实话只要你不做高密度板这个需求通常用不上。但如果你将来遇到电源模块下面一堆过孔要跑大电流或者说你需要在散热焊盘下面做热过孔阵列这个方法会让你在投板之前省掉很多手工描线的工夫。4. 全连接设置之后必须检查的事4.1 Polygon Not Poured未填充是新手最容易慌的状态全连接设置好之后刷一次铜皮紧接着就可能撞上这个经典状态铜皮显示成紫色虚线框中间一片空白状态栏里写着Polygon not poured。这种现象翻译成人话就是规则和铺铜对象已经存在了但AD还没有真正计算铜皮的填充区域。出现这种情况的常见原因有三个。第一你只是画了个铜皮形状根本没执行Repour或者软件在自动重铺时因为规则冲突中途停住了。第二铜皮边界存在自交叉、过于复杂的轮廓导致AD的计算器算不下去。第三铺铜的网络本身和周围的元素产生了某种冲突比如铜皮旁边有另一块同一网络的小铜皮边界贴合得过于紧密系统无法确定归属。处理方式也很直接选中那块铜皮右键选择Polygon Actions → 如果有报告显示某一项有问题先按照报告改掉它再Repour Selected。如果还是醒不过来干脆把这块铜皮删掉重新Place一块相同形状的然后再灌。这招虽然粗暴但对绝大多数规则设置引发的未填充问题都是有效的。顺便说一下如果你看到铜皮状态是Poured但内部有洞那是另一个问题——大概率是死铜这个下面单说。4.2 死铜Dead Copper到底要不要留全连接状态下死铜出现的概率会明显变高。什么叫死铜就是铺出来的一片铜皮它跟网络之间没有任何电气连接通道孤零零悬浮在那里。在Relief连接模式下死铜主要是围绕某些孤立焊盘的环形区域在Direct Connect模式下如果板上有一些密集的、不同网络的焊盘群铜皮被焊盘分隔成了碎片部分碎片无法和同网络焊盘相连就成了死铜。处理策略很简单如果你对EMC要求不高普通消费类板子直接在铺铜属性里打开Remove Dead Copper让AD自动把这些悬浮碎片删掉。因为死铜实际上就是一根根无用的天线留着它只会接收噪声。但如果你做的是高频电路有些看似死铜的区域其实承担着特定屏蔽功能这种情况建议关掉Remove Dead Copper然后手动处理。我个人经验是大多数情况下开Remove Dead Copper不会错至少不会带来违规报告还能让铜皮看起来清爽得多。4.3 全连接之后的DRC你还得查一次我知道很多人灌完铜看着焊盘被铜皮包住就心满意足去下单了。但我劝你多花两分钟跑一次Design Rule Check。为什么因为你把连接设置成全连接本质上等于改变了铜皮和焊盘之间的物理间距约束。铜皮与焊盘“连成一体”之后Clearance检查的规则执行方式和Relief模式下不一样了。有些版本里铜皮边缘和不相干网络的焊盘之间如果间距不够DRC会爆出一大片错误。跑一次DRC之后如果有颜色报错你就知道是不是还有别的规则没有配好。比如常用的Power Plane Clearance规则、Silkscreen Over Component Pads规则、Hole Size规则这些和铺铜关系不大但容易在投板前被忽略。别嫌这一步烦投板厂打个电话回来问你“为什么这里有报错”那才叫烦。5. 常见问题与排查技巧实录5.1 我把这些年遇到过的问题整理一下现象可能原因解决方向改了规则但焊盘还是十字没有Repour All、规则优先级不对、对象匹配不正确重新灌铜调整规则优先级核对匹配网络铜皮整体不显示只有虚线框Polygon not poured选中铜皮执行Repour Selected检查铜皮边界某些焊盘被铜皮完全包住但另一些没有该焊盘网络和铺铜网络不是同一个网络确认焊盘网络如需连接则调整规则匹配对象铜皮里出现好多碎块死铜问题打开Remove Dead Copper并重新灌铜焊盘和铜皮连上了但DRC报Clearance错误铜皮边缘和其他网络间距不足调整Clearance规则中的IsPolygon / Same Net约束或修线铜皮铺了但用万用表量不通焊盘网络和铜皮网络不一致或未灌铜核对网络Repour另外有一个我想单独拎出来说的坑在Properties面板里单独修改某块铜皮的连接方式时你可能会发现那块铜皮已经执行了Repour Selected但视觉效果上还是旧状态。这是因为AD有时候会持有旧的数据缓存尤其是连续多次调整规则参数时偶尔会出现“刷新慢半拍”的现象。别急着删铜皮先保存工程然后关掉PCB文档重新打开再Repour往往就好了。5.2 还有一点关于铺铜形状的细节全连接让铜皮和焊盘贴得更紧密同时也让铜皮边缘更容易沿着焊盘轮廓产生“毛边”一样的细节。如果你把铜皮边界设置的锯齿角度很奇葩比如用了太小的切角或者形状边缘有过窄的尾巴全连接模式下这些细节更容易造成加工或DRC上的麻烦。我的建议是铺铜边界尽量用45度角转折不要用锐角或直角。理由不只是为了好看更是为了减少铜皮应力集中和制造时的阻抗突变。默认的Conner Style就是45度我一般不手动改。如果要改也尽量保持角度一致别这一块45度那一块圆弧看多了真的心累。另外在铺铜和焊盘间距这个参数上Polygon Connect style规则里的Air Gap在Direct Connect模式下是不参与计算的。很多人误以为全连接也还留有一个间隙其实并没有。全连接就是全连接是真正意义上的“零间隙电气连接”这是它的优点也是它的风险点。5.3 什么时候我坚持全连接什么时候我劝你慎重按我做了这些年板子的习惯以下场景我通常会选择全连接电源网络尤其是大电流的VIN、VCC在网络较多的地方需要过孔阵列传导电流的。关键阻抗敏感网络比如射频走线附近的接地铜皮十字桥会造成局部阻抗不连续。顶部和底部大面积接地的屏蔽铜皮尤其是板子边缘的缝合过孔阵。需要提升散热能力的区域比如功率芯片底部的焊盘和热过孔。而以下场景我劝你还是老实开十字连接板子上有大量手工焊接的插件元件。全连接会让焊盘的散热速度飞快烙铁一拿开焊锡就凝住新手操作起来很痛苦。回流焊机器焊接的细间距SMD元件。全连接容易造成焊盘温度不均出现立碑、虚焊等工艺问题。热敏元件周围。铜皮抽走热量太严重可能导致某些温度敏感器件工作异常。说到底全连接不是一个“越全越好”的东西它是一个需要你根据应用场景去选择的工具。AD给你的这个设置项根本不是让你无脑全开或者无脑全关的关键要看你的板子在过流、散热、焊接良率之间怎么取舍。6. 最后分享一点点个人习惯这些年见过不少新人在AD的铺铜设置里栽跟头最常见的不是不知道设置在哪而是理解了选项却不知道为什么要这样选。技术参数说到底都是手段真正决定一块板子好不好用的永远是你在设计阶段做的取舍。我自己的习惯是每次铺铜完成之后先把所有焊盘和过孔的网络名显示出来对照电源和地网络一个一个检查过去确认哪些地方是故意全连接、哪些地方是故意隔热把理由写进工程备注里。半年之后再打开这个工程你还能想起当初为什么这么搞那这份笔记就没有白写。这个铺铜全连接的技巧放到任何一款主流EDA软件里逻辑都是相通的。你在AD里学会了Polygon Connect style的Direct Connect将来换到别的工具只要找到类似的热焊盘设置一样能快速上手。实践的时候不要怕多试几次Repour铜皮铺坏了、参数设猛了都可以随时撤回来重新灌。多铺几块板子你就会慢慢找到自己最顺手的那套设置组合了。