【Altium 专题】——3D 封装技术

AndyZhou

Altium Designer 的 3D 功能向来充满争议，曾经在与一些前辈交流的过程中，他们似乎对

此功能不屑一顾，甚至取笑我“不务正业”，也许仁者见仁智者见智，当时心里觉得有落差，但

是，面对质疑，我没有因此放弃对这一块的摸索，于是，才有了这一专题…要说 3D 功能有什

么好处，最大的好处就是“所见即所得”，当时我 Layout 一块多路稳压电源的板子，发到工厂

去打板，回来与 3D 预览一对照，几乎一模一样！（如上图）通常，我习惯 Layout 的时候检查

元器件之间的干涉情况以及对照三维图手工焊接 PCB，有些时候，还能根据元器件的空间分布

调整 PCB 板的大小，节省成本。以往，我都是先有 PCB 封装，再有 3D Body，最近，我有幸

看到了 Altium 的官方视频，进而学会了新的技能——从 3D 模型生成 PCB FootPrint。

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目录

1. 为何使用 3D 封装 ·········································································· 2

2. “自力更生” ··············································································· 5

2.1 准备二维封装················································································· 5

2.1.1 测量数据 ················································································· 5

2.1.2 绘制丝印 ················································································· 5

2.2 面动成体 ······················································································· 7

2.2.1 使用 3D Body 管理器 ································································· 7

2.2.2 使用 Place3D Body ······························································· 14

3. 为我所用 ··················································································· 16

4. 总结 ························································································· 26

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1. 为何使用 3D 封装

方便手工焊接

使用 3D 视图，可以很方便我们手工焊接，尤其是有极性的元件摆放，都可以一目了然，

下面的两幅图可以作为对比，上图为 3D 视图，其下为实物图。

方便布局和碰撞检查

初学者绘制电路图都是在二维平面上进行的，但应该注意的是，元件并不是“平面”的，

它们也有自己的形态，拥有自己的高度，它们有自己的性格，有的“实实在在”，有的则可以“海

纳百川”，比如一个 1602 的液晶，它下面其实可以放很多东西，您一开始就注意到了吗？

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如上图，晶振、单片机均放置在 1602 的正下方，在保证电路功能的前提下，既美观有节省

空间。当您在进行布局工作时，您可以随时按键盘的 3 进入 3D 视图查看装配效果，从而获得

更好的布局，尤其是对于需要人机交互的场合，借助这种方式会更加有效。

另外，Altium 有碰撞检查功能，两个继电器挨得太近时（发生碰撞），颜色会变绿，如下

图。

您可以随时发现问题所在，然后选择适当间距，避免因为元件过密放置不下的情况。

关于 Altium 的 3D 视图的其他优点就不一一介绍了，大家自己体会一下吧。

这是一片直插的单片机，40

脚，位于 1602 正下方

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2. “自力更生”

在阅读本专题之前，请确保您具有一定的 Altium 的操作基础，最基本的 PCB 封装绘制方

法不再赘述，如果确实有需要，请参考上一个名为“尺有所短，寸有所长”的专题，里面已经

详细介绍了精确 PCB 封装的绘制，里面就有我惯用的技法——“JL”快捷键；除此之外，在上

一个专题中，我们首次使用了 3D Body 创建异形电路板板框，对 3D 功能也有初步的认识。

言归正传，如果我们要想创建一个 3D 模型和 3D 封装，通常需要一个 step 文件，除了借

助其他三维软件、通过其他途径获取 step 文件之外，对于简单的三维模型，大可借助 Altium 的

3D 模型管理器实现。

2.1 准备二维封装

现假设我们需要一个 EI33 的变压器的 3D 封装，首先我们需要画出最基本的 PCB 封装。

2.1.1 测量数据

使用游标卡尺或者尺子，测得 EI33 在电路板上矩形的投影为：宽 28mm，长 33cm，那么

以矩形中心为原点建立坐标，则矩形右上顶点的坐标为（14，16.5）。

2.1.2 绘制丝印

首先，选择 TopOverlay，左键单击下图中高亮的按钮，进入画线模式。

Tip:如果感觉层数太多，请您关闭输入法，按键盘上的 L 键，如箭头所示，关闭多余的层，

最后，将右上角的 Mechanical1 的 Show 复选框勾选（这是 3D Body 所在层），最后如图所示：

然后，请您高抬贵手，离开鼠标，使用键盘，依次输入 J、L，在弹出窗口中输入坐标

点，然后按两次 Enter（第一次为定位，第二次为放置线端点）。

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然后，不要触碰鼠标，依次按键盘 J、L 键，填入左上坐标：

按照同样的操作，将剩余的线绘制完毕，最后在引脚 1 的地方，做一个缺角，然后适当做

一些美化和修饰，丝印层就画完了。

同样的，利用 JL 快捷键，可以精确定位焊盘，结合使用 Paste Array 命令（在上一专题有

专门论述）批量放置焊盘，最后如图所示：

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Tip：在使用快捷键的过程中，请勿开启输入法，另外，如果因为不小心造成鼠标的单击操

作以致线段放置不当，请使用 Backspace 键后退操作。

2.2 面动成体

2.2.1 使用 3D Body 管理器

1. 生成元件主体

打开 3D Body 管理器，如图 2.2.1-1。

管理器的界面和功能如图 2.2.1-2 所示。

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图 2.2.1-1

图 2.2.1-2

<1> Description：单击此栏中的条目，可让您快速预览所需要的 3D Body 外型，预览显示

在右下角的小窗口中，实际上是元件的 3D 投影，为粉红色

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<2> Body State：In Component 代表开启对应的 3D 模型，Not In Component 代表沒有启用，

左键单击选择，右下角实时预览二者区别

<3> Standoff Height & Overall Height：高度设定，距离 PCB 表面的开始高度及结束高度，

不必一定从零开始，可以为负值

<4> Body Project：可以选 Top Side 及 Bottom Side

<5> Registration Layer：选择 3D Body 所在层

<6> Body 3-D Color：设定 3D Body 颜色

<7> Body 3-D Opacity：3D Body 透明度选择

现在让我们试着添加一个：

在图中，我们设置变压器主体高度 33mm，其下表面距离 PCB 表面 4mm，那么主体顶端距

离 PCB 表面 37mm。

按键盘的 3，查看： AndyZhou

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这样，一个最简单的 3D 模型就创建成功了，其原理就是：3D Body 管理器将封闭的丝印

图形拉伸一定的高度形成的，换言之，假若您的丝印没有封闭，那么是无法生成拉伸实体的，

这种情况下，只需将线段作如下变动：

上表面距离电路板表面 37mm

下表面距离电路板表面 4mm

这里没有封闭

适当超出以封闭

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模型添加后恢复原状

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图 2.2.1-3

Tip：当您在使用管理器生成实体时，看似已经封闭的丝印图形，却未能形成预览，这个时

候，请您适当将一些线段延长并交叉，这样便可以解决。

2. 要生成引脚

生成引脚也可以借助管理器实现，方法很简单：

首先，选择丝印层（Topoverlay），在元件旁边绘制一个小方框或者小圆圈

然后，在管理器中找到这个小方框，为它添加 3D Body，输入合适的参数

删除丝印层的小方框，保留生成的实体

选择粉色的填充区，复制并粘贴需要的引脚数目

就是这个

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最后，将这三个粉色方框分别移至三个焊盘处，并使其恰好插入孔内

至此，实体和引脚都添加完了。

Tip：欲使引脚和元件主体衔接完美，主要取决于 Standoff Height & Overall Height 设置是否

合理。

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如上图，对于刚刚生成的三极管，图中前三项是三极管引脚的模型设置，一方面，其下表

面距离 PCB 板 0mm，亦即紧贴 PCB，上表面距离 PCB 板距离 3mm；另一方面，这 3mm 恰好

是三极管主体部分（黑色模型）下表面与 PCB 板的距离，这样，引脚与主体部分就衔接在一起

了。

2.2.2 使用 Place3D Body

1. 面板介绍

2. 使用面板生成的各种模型：

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3. 一个实例

上图中的发光二极管，是利用面板里面的一个球体、一个圆柱体以及利用管理器生成的底

座和引脚组合而成的，只要数据配合得好，就可以实现“无缝连接”。

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3. 为我所用

再上一章节中，我们都是先有 PCB 封装，然后再有 3D Body，在这一章中，就让我为您讲

述，如何使用已经存在的 step 文件或者自己绘制的三维模型生成 PCB 封装。

众所周知，很多元器件都是标准的 2.54mm 间距，但有时，并非如此，这个时候，除了通

过实际测量、从厂家获得尺寸图纸之外，还有一种方法，那就是——依赖 step 文件。

获得 step 文件有两种方法，第一，联系生产厂家；第二，自己绘制，常用的有 Solidworks、

ProE 等等。

需要提醒大家的是，如果采用 Solidworks 绘制模型时，请注意一点：在 SW 中，前视基准

面等效于 Altium 里面的 PCB 表面，所以绘制元件模型时务必考虑到，以免给定位造成困扰。

至于 ProE，没用过，不做评论。

假设现在我手中，有一个 EI33 的模型文件（.step）：（使用 SW 绘制）

首先，新建一个 PCB 封装

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导入此模型文件

单击此处浏览文件

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这个时候，焊盘、丝印都是没有的，只有一个粉色的蒙板在页面上（如上图所示）。

然后，按键盘 3，进入 3D 查看模式

使用 Shift+鼠标右键进行翻转操作，并配合键盘的 9 和 0 进行正视，如图

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添加捕捉点

所谓的捕捉点，是指能够使焊盘自动吸附到其上的特殊的十字交叉线，其功能和上一专题

所说的“格点”类似。

添加捕捉点功能，仅在 Altium 进入 3D 视图模式下才能激活，而 Altium 具有自动捕捉圆的

圆心，以及多边形顶点的功能。如图，让我们捕捉其中一个引脚：

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按键盘的 2 回到 2D 视图，这个时候我们发现多了一个十字交叉点：

当我们尝试放置一个焊盘到这个十字附近时，会发现焊盘会被吸附上去：

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这样，我们就可以精确定位一个焊盘。

更进一步地说，如果我们一次添加多个捕捉点，就可以放置 N 个焊盘，这样就不必关心尺

寸不精确的问题——只要模型没问题。

同样的道理，我们还可以捕捉元件的外轮廓，从而根据这些捕捉点绘制丝印层，这样，一

个元件的 PCB 封装就画完了。

技巧：对于 EI33 这样的元件，它的引脚间距相同，关键是第一个脚的定位，其实我们

只需要定位 1 脚，然后通过 Paste Array 即可。

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首先通过添加捕捉点，定位 1 脚：

然后，选择焊盘，使用剪切命令，Ctrl+X，然后使用：

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确定后，在刚刚生成的捕捉点处单击，就 OK 了

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根据捕捉点绘制丝印、放置焊盘

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最后，重新回到 3D 视图，删除捕捉点

完成！

Tip：倘若自己绘制 3D 模型，请注意尽量选择圆柱形引脚，这是由于 Altium 对于圆形物体

更易添加捕捉点（即圆心），其他如长方体引脚等，不易捕捉其中心。

这些选项用于设置模型高

度位置等信息，可以尝试

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4. 总结

我们可以看到，第一种方法是在丝印层的基础上，拉伸形成元件模型，以及使用放置命令

放置圆柱、球体、以及手动绘制拉伸实体；而在第二种方法中，我们的丝印、焊盘都是在 3D

模型的基础上绘制的，在这种方式下，无需考虑尺寸问题——只要模型精确。

我想说，对于这篇文档，我只是站在巨人的肩膀上做的总结，只希望对大家有所帮助。对

于第一种方法的更多详情，请参考后面两篇文献，里面比我说得清楚，在这里对作者的无私奉

献表示感谢！

业精于勤，希望大家不懈努力！更上一层楼！

更多问题，请联系 zhouyu_2020@163.com。

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2013 年 1 月 5 日星期六 22:45 分

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