Verificando o projeto da sua placa

O editor de PCB é um ambiente de projeto orientado por regras no qual você pode definir vários tipos de restrições de projeto que podem ser verificadas para garantir a integridade da sua placa. O recurso de DRC online monitora as regras habilitadas enquanto você trabalha e destaca imediatamente quaisquer violações de projeto detectadas. Como alternativa, você também pode executar uma DRC em lote para verificar se o projeto está em conformidade com as regras e gerar um relatório que detalha as regras habilitadas e quaisquer violações detectadas.

Anteriormente no tutorial, você examinou e configurou algumas restrições de projeto, incluindo espaçamento elétrico, largura de roteamento e estilo de via de roteamento. Além dessas, há várias outras regras de projeto que são definidas automaticamente quando uma nova placa é criada.

Configuração e execução de uma verificação de regras de projeto (DRC)

Main page: Configuração e execução de uma DRC

O projeto é verificado quanto a violações por meio da execução da verificação de regras de projeto (DRC). Tanto a DRC online quanto a DRC em lote são configuradas na caixa de diálogo Design Rule Checker, acessada ao selecionar o comando Tools » Design Rule Check nos menus principais.

Uma verificação de regras de projeto é executada clicando no botão  na parte inferior da caixa de diálogo. A DRC é executada e, em seguida, o painel Messages é aberto e lista todas as violações detectadas. Se a opção Create Report File tiver sido habilitada na caixa de diálogo, um Design Rule Verification Report será aberto em uma aba de documento separada. O relatório detalha as regras habilitadas para verificação, o número de violações detectadas e detalhes específicos sobre cada violação.

1. Selecione o comando Tools » Design Rule Check nos menus principais para abrir a caixa de diálogo Design Rule Checker.

2. Na página Report Options da caixa de diálogo, certifique-se de que a opção Create Report File esteja habilitada.

   

3. Na página Rules to Check da caixa de diálogo, clique com o botão direito na área da grade e selecione a opção Batch DRC - Used On.

   

4. Desabilite a DRC em lote para as regras de pontos de teste. Para isso, selecione a seção Testpoint na árvore e desmarque as caixas de seleção Batch dos quatro tipos de regra dessa categoria.

   

5. Clique no botão na parte inferior da caixa de diálogo para executar a DRC. A caixa de diálogo Design Rule Checker será fechada e o relatório será aberto. Ele incluirá (pelo menos):

   • 4 violações de largura mínima de faixa de máscara de solda – a largura mínima de uma faixa de máscara de solda é menor que o valor permitido.

   • 4 violações de restrição de espaçamento – o valor medido do espaçamento elétrico entre objetos nas camadas de sinal é menor que o valor mínimo especificado.

   
   A seção superior do relatório detalha as regras habilitadas para verificação e o número de violações detectadas. Clique em uma regra para ir até essas violações e examiná-las.

   
   A seção inferior do relatório mostra cada regra que está sendo violada, seguida de uma lista dos objetos em violação. Clique em uma entrada de violação para ir até esse objeto na PCB.

   As violações detectadas também serão listadas no painel Messages que será aberto. 

   

Localização e resolução de violações

Main page: Análise e resolução de violações de projeto

Como projetista, você precisa localizar uma violação na PCB, determinar sua condição e o quanto ela excede os limites definidos, além de identificar a maneira mais adequada de resolvê-la.

Resolução de violações de espaçamento

No projeto do tutorial, há quatro violações da restrição de espaçamento entre pads dos footprints dos transistores. Há duas maneiras de resolver essas violações:

• Diminuir o tamanho dos pads dos footprints dos transistores para aumentar o espaçamento entre os pads, ou

• Configurar a restrição para permitir um espaçamento menor entre os pads dos footprints dos transistores.

Como o espaçamento de 0,25 mm é bastante generoso e o espaçamento real está bem próximo desse valor (0,22 mm), uma boa escolha nessa situação seria configurar as regras para permitir um espaçamento menor. Essa solução é aceitável nessa situação porque o único outro componente com pads de furo passante é o conector, cujos pads estão separados por 1 mm. Se esse não fosse o caso, a melhor solução seria adicionar uma segunda restrição de espaçamento direcionada apenas aos pads dos transistores, como foi feito para as regras de expansão da máscara de solda.

1. Clique na aba do documento de PCB na parte superior da área de projeto para torná-lo o documento ativo.

2. Selecione o comando Design » Constraint Manager nos menus princi pais para abrir o Gerenciador de Restrições.

3. Na visualização Clearances do Gerenciador de Restrições, clique dentro da célula All Nets / All Nets na matriz de espaçamentos.

4. Altere o valor de TH Pad – to – TH Pad para 0,22 mm na região da grade na parte inferior. Para isso, clique na célula, digite 0.22 e pressione Enter.

   

   

    

5. Salve as alterações no Gerenciador de Restrições (File » Save to PCB).

Resolução de violações de largura mínima de faixa de máscara de solda

A máscara de solda é uma camada fina, semelhante a uma laca, aplicada à superfície externa da placa, fornecendo uma cobertura protetora e isolante para o cobre. São criadas aberturas na máscara para que componentes e fios sejam soldados ao cobre. São essas aberturas que são exibidas como objetos na camada de máscara de solda no editor de PCB (observe que a camada de máscara de solda é definida em negativo – os objetos que você vê se tornam aberturas na máscara de solda real).

Durante a fabricação, a máscara de solda é aplicada usando diferentes técnicas. A abordagem de menor custo é aplicá-la por serigrafia na superfície da placa através de uma máscara. Para acomodar problemas de alinhamento das camadas, as aberturas da máscara geralmente são maiores que os pads, o que se reflete no valor de expansão de 4 mil (~0,1 mm) usado na regra de projeto padrão.

Existem outras técnicas de aplicação de máscara de solda que oferecem um alinhamento de camadas de melhor qualidade e uma definição de formas mais precisa. Se essas técnicas forem utilizadas, a expansão da máscara de solda poderá ser menor ou até mesmo zero. Reduzir a abertura da máscara diminui a probabilidade de haver filetes de máscara de solda ou violações de espaçamento entre a serigrafia e a máscara de solda.

Uma violação de filete de máscara de solda. O roxo representa a expansão da máscara de solda ao redor de cada pad.

Violações como esses problemas de máscara de solda não podem ser resolvidas sem considerar a técnica de fabricação que será usada para produzir a placa final.

Por exemplo, se esta fosse uma placa multicamada complexa para um produto de alto valor, provavelmente seria empregada uma tecnologia de máscara de solda de alta qualidade, que permitiria uma expansão da máscara pequena ou nula. No entanto, uma placa simples de dupla face, como a deste tutorial, provavelmente será fabricada como um produto de baixo custo, exigindo o uso de uma tecnologia de máscara de solda de baixo custo. Isso significa que resolver as violações de filete de máscara de solda reduzindo a expansão da máscara em toda a placa não é uma solução adequada.

Como em muitos aspectos do projeto de PCBs, a solução está em fazer concessões criteriosas e pontuais para minimizar seu impacto.

Para resolver essa violação, você pode:

• Aumentar a abertura da máscara de solda para remover completamente a máscara entre os pads do transistor; ou

• Diminuir a largura mínima aceitável do filete; ou

• Diminuir a abertura da máscara para alargar o filete até uma largura aceitável.

Essa é uma decisão de projeto que deve ser tomada com base no seu conhecimento do componente e da tecnologia de fabricação e montagem que será utilizada. Aumentar a abertura da máscara para remover completamente o filete entre os pads do transistor aumenta a probabilidade de criar pontes de solda entre esses pads. Por outro lado, diminuir a abertura da máscara ainda deixará um filete, que poderá ou não ser aceitável, e também introduzirá a possibilidade de problemas de alinhamento entre a máscara e os pads.

Neste tutorial, você combinará a segunda e a terceira opções, diminuindo a largura mínima do filete para um valor adequado às configurações usadas nesta placa e também diminuindo a expansão da máscara, mas apenas para os pads dos transistores.

1. A primeira etapa é reduzir a largura permitida do filete. Abra a visualização All Rules do Constraint Manager clicando no botão correspondente na parte superior do Constraint Manager.

2. Na árvore à esquerda, localize e selecione o tipo de regra Solder Mask Sliver na categoria Manufacturing e, em seguida, selecione a regra existente chamada MinimumSolderMaskSliver na área principal da grade.

3. Um valor igual à separação entre os pads de 0,22 mm (~8,7 mil) será aceitável para um projeto como este. Altere o valor de Minimum Solder Mask Sliver para 0.22 na região de restrições da regra.

   

4. A próxima etapa é adicionar uma regra de expansão da máscara apenas para os transistores, reduzindo essa expansão a zero. Isso fará com que a abertura na máscara de solda tenha o mesmo tamanho do pad, tornando a largura do filete de máscara de solda entre os pads igual à distância de separação entre eles (0,22 mm). Clique no tipo de regra Solder Mask Expansion na categoria Mask da árvore à esquerda para exibir as regras existentes desse tipo. Deve haver uma regra chamada SolderMaskExpansion que especifica um valor de expansão de 0,1016 mm (4 mil).

   

   Como apenas os pads dos transistores apresentam violações, você não alterará esse valor. Em vez disso, criará uma nova regra.

5. Para adicionar uma nova regra de expansão da máscara de solda, clique com o botão direito em um espaço livre da área principal da grade e selecione Add Custom Rule no menu de contexto. Uma nova regra chamada SolderMaskExpansion_1 será criada.

   

6. Clique duas vezes no nome da nova regra na área principal da grade e digite SolderMaskExpansion_Transistor para alterar seu nome.

7. Clique na regra para exibir suas configurações na parte inferior do Constraint Manager.

8. Defina o escopo da nova regra. Uma consulta de escopo pode ser criada usando o recurso Query Builder. Clique no botão  ao lado do campo Object Match e selecione o comando Open Query Builder. Na caixa de diálogo Building Query from Board que se abre, selecione Associated with Footprint na lista suspensa da coluna Condition Type / Operator e, em seguida, selecione ONSC-TO-92-3-29-11 na lista suspensa da coluna Condition Value. Após clicar em OK na caixa de diálogo, a consulta HasFootprint('ONSC-TO-92-3-29-11') aparecerá no campo Object Match.

   ❯ ❮ Javascript ID: Tutorial_CM_SolderMaskExpansion_New_Query_AD25_2

9. Defina 0 para os valores de Expansion top e Expansion bottom.

   

10. Salve as alterações no Constraint Manager (File » Save to PCB).

11. Feche o Constraint Manager clicando com o botão direito em sua aba na parte superior da área de projeto e selecionando o comando Close Multivibrator.PcbDoc [Constraints] no menu de contexto.

12. Salve o documento PCB localmente clicando com o botão direito em sua entrada no painel Projects e selecionando Save no menu de contexto.

Executar uma verificação das regras de projeto após resolver as violações

Agora, execute novamente a DRC para garantir que todas as violações tenham sido resolvidas.

1. Abra a caixa de diálogo Design Rule Checker (Tools » Design Rule Check) e certifique-se de que a opção Create Report File esteja habilitada na página Report Options.

2. Clique  no botão .

3. Um novo relatório será gerado e aberto em uma aba de documento separada. Certifique-se de que ele não contenha nenhuma violação de regra.

   

   Se houver violações, resolva-as e gere o relatório novamente.

4. Remova do projeto o relatório de DRC gerado. Ele será gerado durante o processo de liberação do projeto. Para fazer isso, localize o arquivo de relatório na entrada Generated\Documents do painel Projects, clique com o botão direito nele e selecione o comando Remove from Project. Na caixa de diálogo Remove from project que se abre, escolha a opção Delete file.

   

5. Feche todos os documentos que estiverem abertos. Você pode fazer isso clicando com o botão direito em uma aba de documento na parte superior da área de projeto e selecionando o comando Close All Documents no menu de contexto.

6. Salve o projeto no Workspace. Para fazer isso, clique no controle Save to Server ao lado da entrada do projeto no painel Projects painel, insira um comentário significativo no campo Comment da caixa de diálogo Save to Server que se abre (por exemplo, PCB design complete) e clique no botão OK.