Технологии в электронной промышленности, № 2’2011

www.teche.ru32

Правильное нанесение маркировки на печат-ную плату (ПП) — важный этап констру-ирования электронного модуля. Можно

утверждать, что маркировка (Silk Screen) является своего рода визитной карточкой ПП, той «одежкой», по которой оценивают внешний вид как платы, так и печатного узла в целом.

Условно можно разделить маркировку на два ва-рианта:

для плат массового производства;•для различного рода опытных образцов и малых •партий.Соответственно, различаются и задачи. Для плат

массового производства, особенно при высокой плотности размещения компонентов, не очень важна маркировка каждого компонента. Напротив, в случае, если плата является «испытательным полигоном», на котором проводятся различные проверки, то пра-вильное и удобочитаемое расположение маркировки компонентов и меток трудно переоценить.

Немаловажным подспорьем в идентификации компонентов на плате является и гербер-файл для автоматической сборки (Assembly Gerber), о котором мы поговорим позже.

Маркировку ПП, как правило, наносят методом сеткографии специальной краской (с термическим или УФ-отверждением) белого, желтого или чер-ного цвета. Разрешение (минимальная ширина линии) для такого метода невелико — 0,15–0,2 мм. Альтернативным методом (но более дорогим) яв-ляется нанесение маркировки фотопроявляемой краской (как правило, белого цвета). Разрешение при этом составляет 0,1–0,15 мм. Эти обстоятель-ства необходимо учитывать при создании компо-нента и использовании шрифта, так как в некото-рых шрифтах «полочки» и выноски имеют меньшую толщину относительно основных линий. Кроме того, конечно, необходимо учитывать требования ГОСТ и IPC в отношении начертания шрифта и его рас-положения.

Хотелось бы отметить, что линии и тексты, предна-значенные для нанесения на плату, конструктор дол-жен располагать строго в отведенных для этого слоях редактора ПП (или классах/подклассах, в зависимо-сти от терминологии). В противном случае есть риск того, что они не будут отображены на ПП при произ-водстве. Иногда слоев может быть несколько, и они предназначены для разных элементов маркировки.

Проектируем многослойную печатную плату. Подготовка рисунка маркировки

Евгений Махлин

design@schematica.ru

Эта глава цикла посвящена методологии формирования рисунка маркировки на печатной плате (Silk Screen), а также построению чертежей для автоматической ее сборки. Описание процессов относится к интерфейсу САПР Cadence Allegro, но изложенные приемы можно с успехом применять и в других современных САПР.

Рис. 1. Параметры функции автоматического нанесения маркировки в Cadence Allegro

аб

Печатные платы

www.teche.ru 33

Если, скажем, в PCAD200x для слоев марки-ровки используются Top Silk и Bot Silk, то в ре-дакторе ПП Cadence Allegro подклассы Silk Screen Top/Bottom предназначены для надпи-сей и символики, а подклассы Ref Des Silk Screen Top/Bottom — для нанесения позиционных обозначений. В Cadence Allegro, как и в PCAD, можно подключать дополнительные слои со вспомогательными надписями, но в даль-нейшем это следует учитывать при формиро-вании гербер-файлов для производства.

При конструировании ПП в современных САПР различают два метода формирования маркировки: ручной и автоматический.

Например, в САПР Cadence Allegro можно запустить специальную функцию, которая автоматически расставит около компонентов все требуемые надписи. Преимущество авто-матической маркировки в том, что, задав необ-ходимые параметры настройки, вы достаточно быстро получаете результат — готовые над-писи на всей плате. Недостаток же состоит в том, что теряется связь между маркировкой на плате и компонентом, поскольку програм-ма автоматически переводит надписи в слой Auto Silk Top/Bottom (рис. 1). Как видно на ри-сунке, в режиме Auto Silk Screen можно задать

параметры либо только для одного слоя Top или Bottom, либо для обоих слоев одновремен-но. Программа позволяет определить элемен-ты для нанесения (линии, текст или оба этих элемента), выбрать необходимые подклассы, определить угол поворота текста, минималь-ную длину линии, расстояние до вывода и за-дать функцию удаления линии в случае по-падания ее на вывод.

Параметры текста маркировки задаются в меню Design Parametres (рис. 2).

Как правило, на плате могут использоватся тексты различных размеров. Но желательно применять не больше трех вариантов, чтобы визуально не перегружать плату.

Работа по размещению и выравниванию позиционных обозначений компонентов (Reference Designator или Ref Des) на ПП яв-ляется весьма кропотливым занятием, и вы-полнять ее требуется аккуратно, учитывая вза-имное расположение компонентов и стараясь предотвратить возможность неоднозначного прочтения.

Чтобы подвинуть или повернуть название компонента, редактор ПП обычно предостав-ляет те же функции, что и для перемещения компонентов. Для этого необходимо отметить в фильтре только выбор «надписей», чтобы случайно не подвинуть другие объекты про-ектирования. В САПР Cadence Allegro, напри-

мер, этот фильтр находится в закладке «поиск» (Find), и в этом случае галочка выбора уста-навливается на пункте Text (рис. 3).

Когда мы корректируем положение марки-ровки одного компонента, мы видим связь между Ref Des и телом компонента (рис. 4). Напомню, что перемещать можно и несколько имен одновременно, используя такие функ-ции выбора, как «окно» (Window), «временная группа» (Temporary Group), или выбор при помощи «произвольной области» (Select By Polygon). Для этого необходимо подключить подменю, нажав на правую кнопку мыши в ре-жиме перемещения Move (рис. 5). Функцией правой кнопки мыши можно также восполь-зоваться, когда имя одного компонента на-кладывается на имя другого. В этом случае используется команда «отбросить» (Reject), которая позволяет обращаться к «спрятанно-му» имени.

Дополнительную информацию, отобра-жаемую на маркировке платы и связанную с компонентом, лучше всего определять на уровне компонента в библиотеке, в подклассе Package Geometry SilkSreeen_Top/Bottom. В этом случае при работе над маркировкой мы будем видеть связь этих надписей с выбранным ком-понентом. Речь идет об обозначении полярности для конденсаторов, нумерации ножек разъемов, BGA и др., обозначении диода и т. д. (рис. 6).

Рис. 2. Установка параметров текста маркировки в Cadence Allegro Рис. 3. Выбор только текстов

Рис. 4. Связь между именем и телом компонента в редакторе Cadence Allegro

Рис. 5. Функции Select By Polygon, Temporary Group и Reject

Рис. 6. Нумерация ножек компонента и обозначение диода

а

б

Технологии в электронной промышленности, № 2’2011

www.teche.ru34

Дополнительные надписи на плате пишут, как правило, в классе Board Geometry Silk Screen Top/Bottom. Можно использовать ранее сделан-ные фрагменты таких надписей, рисунков или логотипов. Файл фрагмента маркировки ПП Sub-drawing импортируют в текущий проект из ранее выполненных проектов или из библи-отеки фрагментов. Для создания таких файлов определяют объекты, которые нужно сохра-нить, затем производят выбор при помощи «окна» селективной выборки или «полигона», указывают точку привязки и сохранют файл в выбранном каталоге (рис. 7, 8).

Есть еще одна полезная функция, когда на поле ПП можно наносить текст из другого файла, сделанного в формате Word или ином текстовом формате. Это позволяет избежать набора текста большого объема в командной строке. Для импорта текста нужно в меню Add выбрать опцию Text (рис. 9) и затем подкласс, в котором текст будет отображен (рис. 10). Затем указать точку привязки на поле ПП и правой кнопкой мыши вызвать подменю, где выбрать опцию «читать из файла» (Read from File) (рис. 11) и отметить необходимый файл в выбранном каталоге (рис. 12).

Часто на плате существуют участки, где плотность компонентов такова, что по-ставить маркировку символа невозможно. В этом случае мы рекомендуем «спpятать» текст во вспомогательный слой Ref Des Display Top/Bottom. Для этого в меню Edit выбираем опцию Change (рис. 13а), затем соответствую-щий подкласс, куда мы хотим перенести текст, и выбираем мышью этот подкласс (рис. 13б). Помимо всего прочего, этот способ исполь-зуется в случаях, когда нужно осуществить

изменение порядка нумерации компонентов на плате с использованием функции Rename. В этом случае Ref Des компонента не пропада-ет, и процесс проходит корректно.

Подобным же образом выполняется рабо-та над Gerber-файлами для сборки (Assembly Top/Bottom). Отличие лишь в том, что в этом случае можно работать с меньшими размера-ми текста и толщинами линий, чтобы иметь возможность в местах с большой плотностью компонентов поместить их имена внутрь очертаний элементов (рис. 14).

Используя мощные возможности, которые предоставляет редактор Cadence Allegro в на-писании вспомогательных программ (Skill), можно значительно увеличить скорость и ка-чество выполнения этапа формирования маркировки на плате. Например, можно ис-пользовать подпрограммы для автоматиче-ской проверки угла поворота текста, выноса текста за рамки компонента и т. д. Такие под-программы успешно используются в дизайн-центре КБ «Схематика», что в несколько раз сокращает время, требуемое на формирование рисунка маркировки.

В следующей главе более подробно будет рассмотрен порядок определения Gerber-файлов для маркировки и сборочных чертежей при подготовке ПП к производству.

Рис. 7. Создание файла фрагмента Sub-Drawing

Рис. 8. Выбор символа бессвинцовой пайки как объекта для создания файла фрагмента

Рис. 9. Команда для импорта текста на ПП

Рис. 10. Выбор подкласса для дополнительных надписей на плате

Рис. 11. Выбор функции импорта текста из файла (Read from File) Рис. 12. Поиск файла с текстом для импорта на плату

Рис. 13. а) Меню «изменить параметры объекта»; б) выбор нового подкласса для переноса «лишнего» текста

Рис. 14. Плотное расположение фильтрующих конденсаторов под компонентом BGA

а б