Kurs Projektowania PCB #12: DRC, DFM i eksport plików

[H1M4W4R1]

Wstęp

W poprzednim rozdziale na szybko pokazałem narzędzie DRC. Teraz omówię je dokładniej, ponieważ jest to jedno z najważniejszych narzędzi wspierających poprawne projektowanie płytek PCB.

DRC (Design Rule Check) to zestaw zasad oraz system ich automatycznej weryfikacji. Jego zadaniem jest sprawdzanie, czy projekt spełnia wymagania technologiczne wybranej fabryki oraz czy nie zawiera błędów, które mogłyby spowodować problemy podczas montażu lub działania urządzenia.

Dzięki DRC możesz:

• wykrywać błędy niewidoczne na pierwszy rzut oka,
• dopasować projekt do możliwości producenta,
• tworzyć zestawy reguł dla konkretnych fragmentów układu (np. dla magistrali, dla obszaru zasilania),
• przypisywać zasady do sieci, regionów lub relacji pomiędzy nimi.

Przykładowe DRC w EasyEDA

Rodzaje zasad DRC w EasyEDA Pro

EasyEDA Pro udostępnia wiele kategorii reguł. Najważniejsze z nich to:

• Spacing
  • Safe Spacing – ustalanie minimalnych odległości między różnymi rodzajami elementów.
  • Other Spacing – ustalanie minimalnych odstępów między komponentami, przydatne szczególnie pod automatyczny montaż (np. dopasowanie do możliwości pick-and-place).
• Physics
  • Track – definiowanie minimalnej i maksymalnej szerokości ścieżek.
  • Net Length – ograniczanie długości ścieżek, stosowane np. przy magistralach I2C, SPI.
  • Differential Pair – określanie szerokości i rozstawu par różnicowych.
  • Via Size – ustalanie dopuszczalnych wymiarów przelotek.
• Plane
  • Plane Zone – ustawienia dotyczące połączeń przelotek z wewnętrznymi warstwami zasilania.
  • Copper Zone – zasady dla wylewek miedzianych: odstępy, style łączenia, wycięcia.
• Expansion
  • Paste Mask Expansion – regulacja rozszerzenia/zwężenia obszarów pasty lutowniczej.
  • Solder Mask Expansion – regulacja rozszerzenia/zwężenia soldermaski, aby uniknąć mostków z cyny.

W dolnym lewym rogu okna ustawień można szybko przełączyć profil DRC pod ofertę JLCPCB. Do większości projektów hobbystycznych domyślne ustawienia zwykle w zupełności wystarczą.

Na co zwrócić uwagę podczas weryfikacji projektu?

Podczas przeglądu błędów DRC warto pamiętać o aspektach mechanicznych i technologicznych, które nie zawsze zostały ujęte w automatycznych regułach. Typowe problemy to:

• umieszczenie elementów zbyt blisko otworów montażowych,
• nieuwzględnienie rozmiaru łba śruby,
• zbyt ciasne rozmieszczenie elementów utrudniające lutowanie ręczne,
• odstępy zbyt małe jak na montaż automatyczny – elementy SMD powinny być oddalone od siebie o ok. 1 mm (40 mil).

Dodatkowe informacje na PCB

Wysyłając PCB do produkcji warto zadbać o jej czytelność. Przykładowe pomocne praktyki:

• Umieszczenie numerów warstw w jednym miejscu na warstwie miedzi – ułatwia sprawdzenie, czy warstwy nie zostały zamienione.
• Opisy specjalnych wycięć, np. przy izolacji wysokiego napięcia.
• Dodanie krótkich adnotacji po angielsku lub chińsku – większość fabryk produkujących płytki hobbystyczne znajduje się w Chinach, więc takie opisy mogą przyspieszyć weryfikację.

Przykładowa, opisana płytka

Warto również zwymiarować płytkę zgodnie z zasadami rysunku technicznego, chociaż w praktyce znacznie wygodniejszy jest eksport modelu 3D jako pliku STEP: File → Export → 3D File.

Model uwzględnia także wysokości komponentów, co ułatwia pracę w programach CAD.

Standaryzacja i redukcja BOM

Przed finalnym eksportem plików warto poświęcić chwilę na uporządkowanie listy komponentów poprzez standaryzację. Standaryzacja polega na ograniczeniu liczby różnych wartości i typów elementów, tak aby projekt wykorzystywał możliwie małą liczbę wariantów. Dzięki temu:

• zmniejszają się koszty produkcji i montażu,
• ułatwiona jest późniejsza naprawa i serwisowanie,
• minimalizowane jest ryzyko użycia niewłaściwej części.

Redukcja BOM

Redukcja BOM to typowy przykład standaryzacji, który polega na usuwaniu elementów zbędnych, dublujących się lub możliwych do zastąpienia innymi rozwiązaniami. Przykłady:

• połączenie kilku rezystorów w jeden o odpowiedniej wartości,
• usunięcie kondensatorów, które nie są wymagane wg dokumentacji,
• zastąpienie kilku wartości rezystorów jedną wspólną serią 10 kΩ / 100 kΩ,
• rezygnacja z egzotycznych elementów na rzecz takich dostępnych w standardowej produkcji.

Eksport plików

Gdy projekt jest zweryfikowany, komponenty ustandaryzowane, a BOM uproszczony, można przejść do eksportu:

• BOM – lista komponentów,
• GERBER – warstwy PCB przeznaczone do produkcji,
• CPL (Pick and Place) – plik montażowy dla maszyn SMT.

Export znajdziesz w zakładce Export w edytorze PCB.

Jeżeli planujesz lutować płytkę samodzielnie, pliki BOM i CPL nie są potrzebne – wystarczą Gerbery.

Edytowano 17 stycznia przez H1M4W4R1