اگر Clearance و حداقل Drill را بعد از تمامشدن routing تعیین کنید، احتمال بازگشت به چیدمان و تغییر چندین مسیر بالا میرود. Design for Manufacturing یا DFM از همان زمانی شروع میشود که محدودیتهای ساخت را در Board Setup تعریف میکنید. KiCad نیز توصیه میکند قوانین شناختهشده را در ابتدای طراحی تنظیم کنید و مقادیر حداقل را بر اساس پیشنهاد سازنده بگذارید (مستندات Design Rules در KiCad).
Clearance یک عدد عمومی نیست
فاصله مس تا مس، مس تا لبه، سوراخ تا مس و ماسک تا پد، مسئلههای یکسانی نیستند. حداقل مطلق باید از قابلیت ساخت، ولتاژ، محیط کار و استاندارد محصول شما بیاید. برای مثال، فاصلهای که روی یک برد کمولتاژ و کمتراکم قابل تولید است، لزوماً برای بخش ایزوله یا بردی با آلودگی محیطی مشابه نیست.
در KiCad، مقدار Constraints حداقل مطلق است و rule اختصاصی نمیتواند از آن کمتر شود. Net Class میتواند برای گروهی از نتها مقدار بزرگتری تعریف کند، اما پایینآوردن حداقل سراسری بدون بررسی سازنده، قانون ساخت ایجاد نمیکند؛ فقط DRC را از واقعیت دور میکند.
Track Width را بر اساس جریان و فرآیند تنظیم کنید
عرض Track برای مسیر قدرت به جریان، افزایش دمای مجاز، طول مسیر و وزن مس وابسته است. برای سیگنال، هندسه stackup، امپدانس، فاصله از مسیرهای دیگر و نوع رابط مطرح میشود. یک مقدار ثابت برای «همه مسیرها» معمولاً هم برای power مناسب نیست و هم برای سیگنال حساس.
قبل از routing، net classهای جدا برای power، سیگنال عادی و زوجهای تفاضلی بسازید. اگر نیاز به controlled impedance دارید، ضخامت دیالکتریک، وزن مس و عرض/فاصله مسیر را از stackup تأییدشده بگیرید. مقادیر پیشنهادی نرمافزار یا پروژه قدیمی، مشخصات تولیدکننده فعلی نیستند.
Via و Drill کوچک چه هزینهای ایجاد میکنند؟
هر Drill کوچکتر، تلرانس و فرآیند متفاوتی میخواهد. قطر نهایی سوراخ، plated یا non-plated بودن، نسبت عمق به قطر و فاصله از پدهای مجاور باید در محدودیتهای سفارش دیده شوند. Drill Table را در کنار فایل NC Drill نگه دارید و Viaهای استثنایی را با توضیح مشخص کنید.
Annular ring حلقه مسی اطراف سوراخ است. اگر سوراخ نسبت به پد جابهجا شود و حلقه کافی نباشد، اتصال ممکن است ضعیف یا قطع شود. این موضوع را در کتابخانه footprint و padstack، نه بعد از دریافت نمونه، کنترل کنید. راهنمای Siemens درباره ساخت کتابخانه PCB نیز تلرانس همترازی لایه و جابهجایی Drill را در طراحی annular ring مطرح میکند (راهنمای DFM و Annular Ring در Siemens).
Solder Mask و شکلهای بسیار باریک
Clearance مس بهتنهایی کافی نیست. پدهای نزدیک، mask opening، نوشتههای سیلک و تکههای باریک مسی را هم بررسی کنید. sliverهای باریک ممکن است در فرآیند تولید پایدار نباشند یا جداشدن آنها اتصال ناخواسته بسازد. اگر نرمافزار خطایی را Ignore میکند، دلیل مهندسی آن را در یادداشت پروژه ثبت کنید؛ خاموشکردن marker به معنی قابل ساختبودن شکل نیست.
Outline و سوراخهای مکانیکی را زود وارد کنید
Edge.Cuts، شیارها، cutoutها، سوراخهای نصب و فاصله قطعه تا لبه را قبل از routing نهایی کنید. سوراخ مکانیکی که در فایل اشتباه یا با نوع Drill اشتباه export شود، در پیشنمایش لایههای مسی همیشه واضح نیست. خروجی fabrication را در Viewer ببینید و نسخهای که برای بررسی فایل Gerber میفرستید با همان Revision طراحی تطبیق دهید.
یک توالی کوتاه برای DFM
- قابلیت سازنده را برای Clearance، Track، Via، Drill، Finish و ضخامت برد دریافت کنید؛
- stackup و Net Classها را قبل از placement نهایی تنظیم کنید؛
- footprintهای حساس، annular ring و فاصله قطعه تا لبه را بررسی کنید؛
- DRC را با severityهای روشن اجرا کنید و استثناها را مستند کنید؛
- Gerber، NC Drill و drawing را از آخرین نسخه بسازید؛
- پیشنمایش لایهها و مشخصات سفارش را با هم مقایسه کنید.
این روند یک DFM اولیه است، نه گواهی تولید. برای نیازهای کنترل امپدانس، ولتاژ بالا، سوراخهای خاص یا تحمل مکانیکی، تأیید فنی سازنده لازم است.
چه زمانی باید Rule را تغییر دهید؟
وقتی مشخصات سازنده یا نیاز الکتریکی تغییر میکند، Ruleها را در فایل پروژه و برگه ساخت نسخهدار بهروزرسانی کنید. یک PCB که با محدودیت کارخانه A route شده، الزاماً با کارخانه B همان نتیجه را نمیدهد. قبل از درخواست قیمت PCB، محدودیتهای واقعی را از مسیر سفارش تأیید کنید و عددها را بهعنوان فرض قطعی وارد فایل نکنید.
منابع
- PCB Editor — Configuring Design Rules — KiCad Documentation
- Getting Started in KiCad — Manufacturing Settings — KiCad Documentation
- PCB Librarian: Annular Ring and Drill Size — Siemens Digital Industries Software