Проверка проекта печатной платы

Редактор PCB — это среда проектирования, управляемая правилами, в которой можно задавать множество типов проектных ограничений, проверяемых для обеспечения целостности вашей платы. Функция онлайн DRC отслеживает включенные правила в процессе работы и немедленно выделяет любые обнаруженные нарушения проекта. Кроме того, можно запустить пакетную проверку DRC, чтобы убедиться, что проект соответствует правилам, и сформировать отчет с подробным описанием включенных правил и всех обнаруженных нарушений.

Ранее в этом руководстве вы рассмотрели и настроили некоторые проектные ограничения, включая электрический зазор, ширину трассировки и стиль переходных отверстий. Помимо них, при создании новой платы автоматически определяется ряд других правил проектирования.

Настройка и запуск проверки правил проектирования (DRC)

Main page: Настройка и запуск DRC

Проект проверяется на наличие нарушений путем запуска проверки правил проектирования (DRC). И онлайн, и пакетная DRC настраиваются в диалоговом окне Design Rule Checker, которое открывается командой Tools » Design Rule Check из главного меню. Это диалоговое окно предоставляет общие параметры отчетности (Report Options – ) и возможность настроить проверку конкретных типов правил (Rules to Check – ).

Проверка правил проектирования запускается нажатием кнопки в нижней части диалогового окна. DRC выполняется, после чего открывается панель Messages со списком всех обнаруженных нарушений. Если в диалоговом окне включен параметр Create Report File, то Design Rule Verification Report откроется на отдельной вкладке документа. В отчете приводятся правила, включенные для проверки, количество обнаруженных нарушений и подробные сведения по каждому нарушению.

1. Выберите команду Tools » Design Rule Check в главном меню, чтобы открыть диалоговое окно Design Rule Checker.

2. На странице Report Options диалогового окна убедитесь, что включен параметр Create Report File.

   

3. На странице Rules To Check диалогового окна щелкните правой кнопкой мыши в области таблицы и выберите пункт Batch DRC - Used On.

   

4. Отключите пакетную DRC для правил тестовых точек. Для этого выберите раздел Testpoint в дереве и снимите флажки Batch для четырех типов правил в этой категории.

   

5. Нажмите кнопку в нижней части диалогового окна, чтобы запустить DRC. Диалоговое окно Design Rule Checker закроется, и откроется отчет. В нем будет указано (как минимум):

   • 4 нарушения Minimum Solder Mask Sliver — минимальная ширина полоски паяльной маски меньше допустимого значения.

   • 4 нарушения Clearance Constraint — измеренное значение электрического зазора между объектами на сигнальных слоях меньше заданного минимального значения.

   
   В верхней части отчета перечислены правила, включенные для проверки, и количество обнаруженных нарушений. Щелкните по правилу, чтобы перейти к соответствующим нарушениям и изучить их.

   
   В нижней части отчета показано каждое нарушаемое правило, за которым следует список проблемных объектов. Щелкните по записи нарушения, чтобы перейти к этому объекту на PCB.

   Обнаруженные нарушения также будут перечислены на открывшейся панели Messages. 

   

Поиск и устранение нарушений

Main page: Анализ и устранение нарушений проекта

Как разработчик, вы должны найти нарушение на PCB, определить его состояние и степень отклонения, а затем выбрать наиболее подходящий способ его устранения.

Устранение нарушений Clearance

В учебном проекте имеется четыре нарушения ограничения Clearance между контактными площадками корпусов транзисторов. Есть два способа устранить эти нарушения:

• Уменьшить размер контактных площадок корпусов транзисторов, чтобы увеличить зазор между площадками, или

• Настроить ограничение так, чтобы допускался меньший зазор между контактными площадками корпусов транзисторов.

Поскольку зазор 0,25 мм является довольно большим, а фактический зазор очень близок к этому значению (0,22 мм), в данной ситуации хорошим решением будет настроить правила так, чтобы допускался меньший зазор. Это решение приемлемо в данном случае, потому что единственный другой компонент со сквозными контактными площадками — это разъем, у которого площадки расположены на расстоянии 1 мм друг от друга. Если бы это было не так, лучшим решением было бы добавить второе ограничение Clearance, нацеленное только на площадки транзисторов, как это было сделано для правил расширения паяльной маски.

1. Щелкните вкладку документа PCB в верхней части рабочей области, чтобы сделать его активным документом.

2. Выберите команду Design » Constraint Manager в главном меню, чтобы открыть Constraint Manager.

3. В представлении Clearances окна Constraint Manager щелкните в ячейке All Nets / All Nets матрицы зазоров.

4. Измените значение TH Pad – to – TH Pad на 0,22 мм в области таблицы внизу. Для этого щелкните ячейку, введите 0.22 и нажмите Enter.

   

   

    

5. Сохраните изменения в Constraint Manager (File » Save to PCB).

Устранение нарушений Minimum Solder Mask Sliver

Паяльная маска — это тонкий, похожий на лак слой, наносимый на внешнюю поверхность платы и обеспечивающий защитное и изолирующее покрытие для меди. В маске создаются отверстия для компонентов и проводников, которые должны припаиваться к меди. Именно эти отверстия отображаются в редакторе PCB как объекты на слое паяльной маски (обратите внимание, что слой паяльной маски задается в негативе — объекты, которые вы видите, становятся отверстиями в реальной паяльной маске).

При изготовлении паяльная маска наносится разными способами. Наименее затратный подход — трафаретная печать на поверхность платы через маску. Чтобы компенсировать возможные проблемы совмещения слоев, отверстия в маске обычно делают больше контактных площадок, что отражено в значении расширения 4 mil (~0,1 мм), используемом в правиле проектирования по умолчанию.

Существуют и другие методы нанесения паяльной маски, обеспечивающие более качественное совмещение слоев и более точное формирование контуров. Если используются такие методы, расширение паяльной маски может быть меньше или даже равно нулю. Уменьшение отверстия в маске снижает вероятность появления слишком узких перемычек паяльной маски или нарушений зазора между шелкографией и паяльной маской.

Нарушение, связанное с минимальной шириной перемычки паяльной маски. Фиолетовым цветом показано расширение паяльной маски вокруг каждой контактной площадки.

Такие нарушения, как эти проблемы с паяльной маской, нельзя устранить без учета технологии изготовления, которая будет использоваться для производства готовой платы.

Например, если бы это была сложная многослойная плата для дорогостоящего изделия, то, вероятно, использовалась бы высококачественная технология нанесения паяльной маски, позволяющая задать малое или нулевое расширение паяльной маски. Однако простая двусторонняя плата, как в этом руководстве, скорее всего, будет изготавливаться как недорогое изделие, требующее применения недорогой технологии нанесения паяльной маски. Это означает, что устранение нарушений minimum solder mask sliver путем уменьшения расширения паяльной маски для всей платы не является подходящим решением.

Как и во многих аспектах проектирования PCB, решение заключается в продуманном выборе компромиссов и их точечном применении, чтобы свести влияние к минимуму.

Чтобы устранить это нарушение, можно:

• Увеличить отверстие в паяльной маске, чтобы полностью убрать маску между контактными площадками транзистора, или

• Уменьшить минимально допустимую ширину перемычки, или

• Уменьшить отверстие в маске, чтобы увеличить ширину перемычки до приемлемого значения.

Это проектное решение принимается с учетом ваших знаний о компоненте, а также о технологии изготовления и сборки, которая будет использоваться. Если открыть маску так, чтобы полностью убрать перемычку маски между контактными площадками транзистора, возрастает вероятность образования паяных перемычек между этими площадками, тогда как уменьшение отверстия в маске все равно оставит перемычку, которая может оказаться приемлемой или неприемлемой, а также создаст риск проблем совмещения маски с площадками.

В этом руководстве вы используете комбинацию второго и третьего вариантов: уменьшите минимальную ширину перемычки до значения, подходящего для настроек, используемых на этой плате, а также уменьшите расширение маски, но только для контактных площадок транзистора.

1. Первый шаг — уменьшить допустимую ширину перемычки. Откройте представление All Rules в Constraint Manager, щелкнув соответствующую кнопку в верхней части Constraint Manager.

2. В дереве слева найдите и выберите тип правила Solder Mask Sliver в категории Manufacturing, затем в основной области сетки выберите существующее правило с именем MinimumSolderMaskSliver .

3. Для такой конструкции допустимо значение, равное расстоянию между площадками, то есть 0,22 мм (~8,7 mil). Измените значение Minimum Solder Mask Sliver на 0.22 в области ограничений правила.

   

4. Следующий шаг — добавить правило расширения маски только для транзисторов, которое уменьшает расширение маски до нуля. Это означает, что отверстие в паяльной маске будет того же размера, что и площадка, а ширина перемычки паяльной маски между площадками станет равной расстоянию между площадками (0,22 мм). Щелкните тип правила Solder Mask Expansion в категории Mask в дереве слева, чтобы отобразить существующие правила этого типа. Должно быть одно правило с именем SolderMaskExpansion , в котором указано значение расширения 0,1016 мм (4 mil).

   

   Поскольку нарушение относится только к площадкам транзистора, это значение изменять не нужно. Вместо этого создайте новое правило.

5. Чтобы добавить новое правило Solder Mask Expansion, щелкните правой кнопкой мыши по свободному месту в основной области сетки и выберите Add Custom Rule в контекстном меню. Будет создано новое правило с именем SolderMaskExpansion_1.

   

6. Дважды щелкните имя нового правила в основной области сетки и введите SolderMaskExpansion_Transistor , чтобы изменить его имя.

7. Щелкните правило, чтобы отобразить его параметры в нижней части Constraint Manager.

8. Определите область действия нового правила. Запрос области действия можно создать с помощью функции Query Builder. Нажмите кнопку  рядом с полем Object Match и выберите команду Open Query Builder. В открывшемся диалоговом окне Building Query from Board выберите Associated with Footprint в раскрывающемся списке в столбце Condition Type / Operator, затем выберите ONSC-TO-92-3-29-11 в раскрывающемся списке в столбце Condition Value . После нажатия OK в диалоговом окне в поле Object Match появится запрос HasFootprint('ONSC-TO-92-3-29-11').

   ❯ ❮ Javascript ID: Tutorial_CM_SolderMaskExpansion_New_Query_AD25_2

9. Установите 0 для значений Expansion top и Expansion bottom .

   

10. Сохраните изменения в Constraint Manager (File » Save to PCB).

11. Закройте Constraint Manager, щелкнув правой кнопкой мыши его вкладку в верхней части рабочей области и выбрав команду Close Multivibrator.PcbDoc [Constraints] в контекстном меню.

12. Сохраните PCB-документ локально, щелкнув правой кнопкой мыши его запись на панели Projects и выбрав Save в контекстном меню.

Запуск проверки правил проектирования после устранения нарушений

Теперь снова запустите DRC, чтобы убедиться, что все нарушения устранены.

1. Откройте диалоговое окно Design Rule Checker (Tools » Design Rule Check) и убедитесь, что на странице Report Options включен параметр Create Report File.

2. Нажмите  кнопку .

3. Будет создан новый отчет, который откроется на отдельной вкладке документа. Убедитесь, что он не содержит нарушений правил.

   

   Если нарушения есть, устраните их, затем снова сформируйте отчет.

4. Удалите созданный отчет DRC из проекта. Он будет сформирован в процессе выпуска проекта. Для этого найдите файл отчета под записью Generated\Documents на панели Projects, щелкните по нему правой кнопкой мыши и выберите команду Remove from Project. В открывшемся диалоговом окне Remove from project выберите вариант Delete file.

   

5. Закройте все открытые в данный момент документы. Для этого щелкните правой кнопкой мыши вкладку документа в верхней части рабочей области и выберите команду Close All Documents в контекстном меню.

6. Сохраните проект в Workspace. Для этого нажмите элемент управления Save to Server рядом с записью проекта на панели Projects, введите содержательный комментарий в поле Comment открывшегося диалогового окна Save to Server (например, PCB design complete), затем нажмите кнопку OK .