Tipos de regras de fabricação

Num relance

Este artigo apresenta os tipos de regras de projeto da categoria Fabricação disponíveis para o layout de PCBs no Altium Designer, com foco em como essas regras ajudam a definir os limites de fabricação e a orientar as decisões de layout. Ele destaca regras como Anel Anular Mínimo e explica como as restrições de fabricação podem afetar a densidade de roteamento, a confiabilidade da placa e o custo de produção. Se você quer entender melhor como as regras de fabricação do Altium Designer influenciam as escolhas práticas no projeto de PCBs, este artigo oferece informações úteis para tomar decisões de layout mais bem fundamentadas. Continue lendo para aprimorar suas decisões de projeto.

- Saiba o que a categoria Fabricação das regras de projeto abrange no Altium Designer.
- Entenda como regras como Anel Anular Mínimo afetam o espaço para roteamento e o custo de fabricação.
- Veja por que equilibrar a facilidade de fabricação e a densidade do layout é uma parte importante do projeto de PCBs.
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As regras de projeto da categoria Manufacturing são descritas abaixo.

A categoria Manufacturing de regras de projeto.
A categoria Manufacturing de regras de projeto.


Anel anular mínimo

Regra padrão: não obrigatória

Esta regra especifica o anel anular mínimo necessário para um pad ou uma via. O anel anular é medido radialmente, da borda do furo do pad/via até a borda do pad/via (também chamado de land perimeter).

Em projetos muito densos, quanto menor o anel anular, melhor, pois o pad ou a via ocupa menos espaço e mais espaço pode ser dedicado ao roteamento de trilhas em áreas da placa com alta densidade de componentes. Reduzir o limite do anel anular pode ter um impacto maior no custo de fabricação da placa. A decisão basicamente se resume a avaliar se o benefício de um maior espaço para roteamento compensa o aumento de preço. Muitos projetistas costumam especificar um limite reduzido para o anel anular, dispostos a pagar o custo adicional pela liberdade obtida na hora de rotear suas placas.
Restrições

Restrições padrão da regra Anel anular mínimo
Restrições padrão da regra Anel anular mínimo

Minimum Annular Ring (x-y) - o valor mínimo do anel anular ao redor dos pads/vias aos quais a regra se aplica.

Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.

Notas
  • Diferentes fabricantes certamente utilizam tecnologias e equipamentos de fabricação variados. Fabricantes com capacidade de produção intermediária podem oferecer especificações de projeto que permitam um anel anular mínimo de 10 mil. Fabricantes com capacidade de produção avançada podem reduzir esse valor para 5 mil. Se os furos dos pads e das vias forem perfurados a laser, em vez de mecanicamente, o valor mínimo do anel anular poderá ser ainda menor.

  • A classe da placa que você está projetando também influencia o valor necessário para o anel anular mínimo. Por exemplo, se o seu projeto segue o padrão IPC Classe 3, que se refere a produtos eletrônicos de alta confiabilidade, o anel anular mínimo exigido é de 2 mil.

  • Se for necessário reduzir o anel anular abaixo do padrão aceito pelo fabricante, tente limitar o uso dos pads e das vias afetados. Quanto mais pads e vias na placa utilizarem essas especificações de anel anular, maior será a chance de falha da placa durante o processo de fabricação.

  • A ausência de anel anular causaria, entre outros problemas, juntas de solda de baixa qualidade, pois não haveria cobre sobre o qual a solda pudesse fluir após sair da parede metalizada do furo do pad/via.

  • As normas definem um valor mínimo para o anel anular, mas esses valores podem ser reduzidos ainda mais. O motivo pelo qual são definidos nesses níveis é evitar o rompimento do anel anular pela furação. Esse fenômeno é bastante comum quando se trabalha com valores baixos de anel anular. O rompimento ocorre quando vários parâmetros de fabricação (por exemplo, posição do furo, tamanho do furo e expansão do filme) interagem de forma desfavorável, fazendo com que o furo seja executado em uma posição que interrompa as trilhas de cobre conectadas.

  • É possível permitir um rompimento controlado do anel anular sem comprometer o desempenho da placa. Uma maneira de conseguir isso é aplicar reforços em forma de lágrima (teardrops) aos pads e às vias necessários. A aplicação de teardrops (também conhecida como filleting ou tapering) é o processo de adicionar uma área de cobre ao pad/via na junção com as trilhas conectadas. Essa área adicional protege a conexão entre pad e trilha (ou via e trilha) caso ocorra um rompimento.

  • As violações da regra de projeto Anel anular mínimo são detectadas em pads e vias com conexões em camadas nas quais as formas dos pads/vias são menores que seus furos, por exemplo, quando as formas dos pads/vias foram configuradas manualmente no painel Properties.


Ângulo agudo

Regra padrão: não obrigatória

Esta regra especifica o ângulo mínimo permitido entre quaisquer objetos da mesma rede. A regra Ângulo agudo atua apenas em redes. Ela identifica todos os ângulos agudos criados por quaisquer objetos de uma rede. Essencialmente, a regra cria um contorno a partir de todas as primitivas de uma rede (na mesma camada) e, em seguida, analisa esse contorno em busca de pontos que possam criar um ângulo menor que o valor limite de ângulo agudo.

Restrições

Restrições padrão da regra Ângulo agudo
Restrições padrão da regra Ângulo agudo

  • Minimum Angle - especifica o ângulo mínimo permitido entre objetos da mesma rede.
  • Check Tracks Only - habilite esta opção para que o DRC verifique ângulos agudos apenas em objetos de trilha.
Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Tamanho do furo

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra especifica os tamanhos máximo e mínimo dos furos de pads e vias no projeto. O tamanho do furo é o diâmetro do furo a ser executado no pad/via durante a fabricação.

Restrições

Restrições padrão da regra Tamanho do furo
Restrições padrão da regra Tamanho do furo

  • Measurement Method - especifica o método usado para definir os tamanhos mínimo/máximo dos furos:
    • Absolute - os valores dos tamanhos mínimo/máximo dos furos serão valores absolutos.
    • Percent - os tamanhos mínimo/máximo dos furos serão expressos como porcentagens do tamanho do pad/via.
  • Minimum - o valor do tamanho mínimo do furo para os pads e vias do projeto. O valor será exibido como um valor absoluto (padrão = 1mil) ou como uma porcentagem do tamanho do pad/via (padrão = 20%), dependendo do método de medição selecionado.
  • Maximum - o valor do tamanho máximo do furo para os pads e vias do projeto. O valor será exibido como um valor absoluto (padrão = 100mil) ou como uma porcentagem do tamanho do pad/via (padrão = 80%), dependendo do método de medição selecionado.
Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Pares de camadas

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra verifica se os tipos de via utilizados correspondem aos tipos de via definidos atualmente. Os tipos de via utilizados são determinados a partir das vias e dos pads encontrados na placa. Os tipos de via permitidos são definidos na aba Tipos de via do Gerenciador de empilhamento de camadas.

Restrições

Restrição padrão da regra Pares de camadas
Restrição padrão da regra Pares de camadas

Enforce layer pairs settings – especifica se a verificação é realizada ou não.

Aplicação da regra

DRC online, DRC em lote e durante o roteamento interativo.


Folga entre furos

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra verifica a compatibilidade dos furos com o processo de fabricação. Quando habilitada, sinaliza a presença de múltiplas vias/pads na mesma posição ou de furos de pads/vias sobrepostos. Há também uma opção para determinar se microvias empilhadas são permitidas ou não.

Restrições

Restrições padrão da regra Folga entre furos
Restrições padrão da regra Folga entre furos

  • Allow Stacked Micro Vias - habilite esta opção para permitir o empilhamento de microvias.

    Há muitas vantagens em utilizar microvias:
    • Uma via desse tipo requer um pad muito menor, o que ajuda a reduzir o tamanho e o peso da placa.
    • Elas permitem que os componentes de CI sejam posicionados de forma mais densa. Isso pode possibilitar o uso de uma PCB menor, proporcionando uma redução bem-vinda nos custos totais de fabricação da placa.
    • Elas permitem melhorar o desempenho elétrico devido aos caminhos mais curtos.

    Saiba mais sobre microvias

  • Hole To Hole Clearance - o valor da folga mínima permitida entre os furos de pads/vias no projeto.
Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Largura mínima de faixa de máscara de solda

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra ajuda a identificar seções estreitas de máscara de solda que podem causar problemas de fabricação em uma etapa posterior. Para garantir uma largura mínima de máscara de solda em toda a placa, esta regra verifica se a distância entre quaisquer duas aberturas na máscara de solda é igual ou superior a um valor mínimo especificado pelo usuário. Isso inclui os pads, as vias e quaisquer primitivas presentes nas camadas de máscara de solda. Ela também verifica os lados superior e inferior de forma independente.

Restrições

Restrição padrão da regra Largura mínima de faixa de máscara de solda
Restrição padrão da regra Largura mínima de faixa de máscara de solda

Minimum Solder Mask Sliver - especifica a largura mínima permitida de máscara de solda.

Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Folga entre serigrafia e máscara de solda

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra verifica a folga entre qualquer primitiva de serigrafia e qualquer primitiva de máscara de solda ou primitiva de camada de cobre exposta (exposta pelas aberturas na máscara de solda). A verificação garante que a distância seja igual ou superior ao valor especificado na restrição.

Muitos fabricantes costumam remover (ou “recortar”) a serigrafia até a abertura da máscara, e não apenas até o pad de cobre. No entanto, isso pode tornar o texto da serigrafia ilegível. A possibilidade de detectar essas ocorrências por meio do DRC permite ajustar o texto de serigrafia em violação antes de enviar a placa para fabricação.

Esta regra de projeto substitui a regra Serigrafia sobre pads de componentes, encontrada nas versões do Altium Designer anteriores ao Altium Designer 13.0. Ao carregar um documento de PCB de uma dessas versões anteriores, todas as regras Serigrafia sobre pads de componentes definidas serão automaticamente convertidas em regras Folga entre serigrafia e máscara de solda, com seus escopos e restrições configurados para corresponder ao comportamento anterior. Recomenda-se verificar os escopos das regras e as restrições associadas para garantir sua adequação aos requisitos do projeto.

Restrições

Restrições padrão da regra Folga entre serigrafia e máscara de solda
Restrições padrão da regra Folga entre serigrafia e máscara de solda

  • Clearance Checking Mode - escolha um modo de verificação da folga:
    • Check Clearance To Exposed Copper - neste modo, a verificação de folga é feita entre os objetos de serigrafia (camada de sobreposição superior/inferior) e o cobre dos pads de componentes exposto pelas aberturas na máscara de solda.
    • Check Clearance To Solder Mask Openings - neste modo, a verificação de folga é feita entre os objetos de serigrafia (camada de sobreposição superior/inferior) e as aberturas na máscara de solda criadas por objetos que incluem uma máscara de solda, como pads, vias ou objetos de cobre com a opção Solder Mask Expansion habilitada.
  • Silkscreen To Object Minimum Clearance - especifica a folga mínima permitida entre um objeto de serigrafia e o cobre exposto ou as aberturas na máscara de solda, dependendo do modo de verificação de folga escolhido.
Para corresponder ao comportamento anterior da antiga regra Serigrafia sobre pads de componentes, encontrada nas versões do software anteriores ao Altium Designer 13.0, a regra Folga entre serigrafia e máscara de solda deve ter seu Clearance Checking Mode definido como Check Clearance To Exposed Copper, e a consulta completa de um dos escopos da regra definida como IsPad. Como mencionado anteriormente, isso é feito automaticamente ao abrir projetos antigos.
Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Folga entre serigrafias

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra define a folga mínima permitida entre textos e outros objetos em uma camada de serigrafia.

Restrições

Restrição padrão da regra Folga entre serigrafias
Restrição padrão da regra Folga entre serigrafias

Silk Text to Any Silk Object Clearance - especifica a folga mínima permitida entre quaisquer dois objetos de serigrafia.

Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Antenas de rede

Regra padrão: obrigatória i

Esta regra atua no nível de rede do projeto para sinalizar qualquer primitiva de trilha/arco com uma extremidade aberta, ou qualquer trilha/arco com uma extremidade aberta terminada em uma via, formando assim uma antena.

Restrições

Restrição padrão da regra Antenas de rede
Restrição padrão da regra Antenas de rede

Net Antennae Tolerance - comprimento máximo permitido para o segmento de uma primitiva de trilha/arco com uma extremidade aberta (ou que termina em uma via).

Aplicação da regra

DRC online e DRC em lote.


Folga em relação ao contorno da placa

Regra padrão: não obrigatória

Esta regra define a folga mínima permitida entre os objetos do projeto que são fabricados e as bordas da placa. É possível especificar um único valor de folga para todas as combinações entre objetos e bordas ou definir folgas diferentes para diferentes pares, usando uma Minimum Clearance Matrix dedicada. Os termos Contorno da placa e Borda da placa são nomes genéricos usados de forma intercambiável para descrever a borda externa da placa. O termo edge é definido na tabela abaixo da imagem. A regra de projeto Folga em relação ao contorno da placa verifica as folgas entre objetos e bordas nas camadas elétricas e de sobreposição (serigrafia).

Restrições

Restrições padrão da regra Folga em relação ao contorno da placa
Restrições padrão da regra Folga em relação ao contorno da placa

Tipo de borda Definição
Borda do contorno A borda mais externa (exterior) da placa
Borda da cavidade A borda de uma cavidade definida pelo usuário
Borda do recorte A borda de um recorte definido pelo usuário
Barreira de divisão Quando uma linha de divisão define a borda da placa nesta camada, essa borda é chamada de barreira da linha de divisão
Continuação de divisão Quando esta camada se estende além de uma linha de divisão, essa borda é chamada de continuação da linha de divisão (um limite permeável). Para permitir que um tipo de objeto atravesse uma continuação de divisão, defina o valor da folga como zero. Zero indica que, para esses tipos de objetos, esta é uma camada de continuação, e os objetos podem violar (atravessar) a linha de divisão. Use essa técnica para permitir, por exemplo, que trilhas roteadas passem de uma região de empilhamento de camadas para outra.
  • Minimum Clearance - o valor da folga mínima exigida. Um valor inserido aqui será replicado em todas as células da Matriz de folga mínima. Por outro lado, quando um valor de folga diferente é inserido para um ou mais pares de objetos na matriz, a restrição Minimum Clearance muda para N/A, para indicar que um único valor de folga não está sendo aplicado em toda a placa.
  • Minimum Clearance Matrix - permite ajustar com precisão as folgas entre as diversas combinações de objetos e bordas no projeto.
A regra padrão Folga em relação ao contorno da placa para um novo documento de PCB usará, por padrão, 10mil para todas as combinações de folga entre objetos e bordas. Ao criar uma nova regra posteriormente, a matriz será preenchida com os valores atualmente definidos na regra Folga em relação ao contorno da placa de menor prioridade.
Para permitir que um tipo de objeto atravesse uma borda, defina o valor da folga como zero. O valor zero indica ao software que um tipo de objeto pode violar (atravessar) esse tipo de borda. Use essa técnica para permitir, por exemplo, que trilhas roteadas passem de uma região de empilhamento de camadas para outra.
Trabalhando com a matriz de folgas

A definição dos valores de folga na matriz pode ser feita das seguintes maneiras:

  • Edição de uma única célula — para alterar a folga mínima de um par específico de objetos.
  • Edição de várias células — para alterar a folga mínima de vários pares de objetos:
    • Use Ctrl+Click, Shift+Click e Click+Drag para selecionar várias células em uma coluna.
    • Use Shift+Click e Click+Drag para selecionar várias células contíguas em uma linha.
    • Use Click+Drag para selecionar várias células contíguas em várias linhas e colunas.
    • Clique no cabeçalho de uma linha para selecionar rapidamente todas as células dessa linha.
    • Clique no cabeçalho de uma coluna para selecionar rapidamente todas as células dessa coluna.

Após fazer a seleção desejada (uma ou várias células), basta digitar o novo valor para alterar o valor atual. Para confirmar o valor inserido, clique em outra célula ou pressione Enter. Todas as células selecionadas serão atualizadas com o novo valor.

Para definir um único valor de folga para todos os pares possíveis de objetos, basta definir o valor desejado para a restrição Minimum Clearance. Ao clicar em Enter, esse valor será replicado em todas as células aplicáveis da matriz. Como alternativa, clique na célula cinza vazia no canto superior esquerdo da matriz ou use o atalho Ctrl+A. Isso seleciona todas as células da matriz, deixando-as prontas para receber um novo valor.
Aplicação da regra

DRC on-line, DRC em lote, roteamento interativo e roteamento automático.

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