Курс по Sprint Layout 6. Часть 3 - Трассировка. Печать. Список компонентов

В прошлой части курса мы познакомились с функциями рисования элементов печатной платы и макросами. Выбрали схему для трассировки и создали для нее набор макросов. В видеоролике я хочу показать пример трассировки, попутно объясняя возможности Sprint Layout 6.

Компоненты. Pick+Place файл

При перемещении макроса из библиотеки на плату автоматически создается такой объект как компонент и появляется окно редактирования его свойств:

Задаются позиционное обозначение и номинал, для которых дополнительно настраивается видимость, слой размещения, а также размер и стиль текста. Для ввода дополнительной информации доступно поле "Комментарий". Если компонент создавать не нужно (например, вы устанавливаете на плату какой-то спецзнак и т.п.), то нужно нажать на кнопку "Редактировать", отменив тем самым создание компонента.

Внизу окна расположена кнопка "Pick + Place данные", позволяющая ввести данные, необходимые для автоматизированного размещения SMD-компонентов:

Вращение определяет угол, который использует установочная машина, при установке компонента на плату. Угол вращения, равный нулю, говорит о том, что компонент располагается вертикально и его первый вывод или положительный вывод находятся сверху.

Примечание - информацию о нулевой ориентации SMD-компонентов можно найти в стандарте IPC-7351.

Если компонент находится в не нулевой ориентации, то угол поворота зависит от того, на какую сторону платы устанавливается компонент. Компоненты на верхней стороне будут вращаться против часовой стрелки, а компоненты на нижней стороне будут вращаться по часовой стрелке. В любом случае, если начальная ориентация компонента установлено правильно, то при последующих поворотах компонента на плате Sprint-Layout будет автоматически выставлять значения угла поворота.

Можно редактировать корпус компонента. Например "SO8" или "0805". Эти данные не являются необходимыми.

Центр определяет положение, которое используется установочной машиной, когда она помещает компонент на плату. Как правило, центр располагается точно в середине компонента,

Можно задать следующие параметры для определения центра:

• По медным контактам: Sprint-Layout определяет центр, как центр воображаемого прямоугольника вокруг всех SMD-площадок компонента.
• По корпусу: Sprint-Layout определяет центр, как центр воображаемого прямоугольника вокруг всех элементов очертания корпуса компонента.
• По компоненту: Sprint-Layout определяет центр, как центр воображаемого прямоугольника вокруг всех SMD-площадок и всех элементов очертания корпуса компонента.

Если компонент имеет асимметричную форму, может быть необходимо определить смещение в виде X/Y-координат, чтобы определить правильный центр. Кнопка 0/0 сбрасывает это смещение к нулю.

Список всех компонентов на плате можно увидеть на панели "Лист компонентов":

Примечание - кнопка в виде двухсторонней стрелки подбирает ширину панели такой, чтобы на ней умещались все столбцы.

Кнопка экспорт позволяет сохранить данный список в текстовый документ (так называемый Pick+Place-файл, необходимый для автоматического размещения компонентов). Открывается окно следующего вида:

• Экспорт данных: определяются данные, которые будут экспортироваться. Порядок данных в списке настраивается перетаскиванием значений в правом поле в нужное положение.
• Разделитель: определяет символ, который будет использоваться для разделения данных в строке.
• Текст для слоя: определяет формат написания имени слоя размещения компонента. Кнопка "Стандарт" возвращает названия слоев по умолчанию.
• X/Y - Координаты: определяют позицию установки и формат заданного центра.
• Вращение: можно определить, будут ли экспортироваться данные вращения с R префиксом или нет (префикс R, от англ. "Rotate" - повернуть, присваивается компоненту подлежащему вращению при установке).
• Фильтр: можно выбрать, какие компоненты должны использоваться для экспорта.
• Предварительный просмотр: окно для предпросмотра экспортируемых данных.

При нажатии на кнопку "Экспортировать" файл сохраняется в следующем виде:

Размещение макросов на плате в виде компонентов дает еще одно удобство. Позиционное обозначение или номинал компонента (если они были выбраны видимыми) без проблем выделяются отдельно от своего посадочного места простым щелчком мыши и при перемещении видно, к какому компоненту они принадлежат (обратите внимание на белую линию связи атрибута и компонента на рисунке ниже):

Причем, если в основных установках программы был активирован пункт "Правильно отображать маркировку после вращения элемента", то при вращении надпись никогда не оказывается перевернутой. А при выделении посадочного места, оно выделяется вместе со своими атрибутами - позиционным обозначением и номиналом.

Функции «Автозахват» и «Эластик»

Существуют две функции, которые упрощают трассировку - «Автозахват» и «Эластик».

Автозахват

Кнопка включения находится в статус-баре:

Эта функция значительно облегчает точное подключение дорожки к центру контакта или узлу какого-либо элемента. Стоит только подвести курсор во время прокладки трассы к выбранному контакту, и курсор автоматически будет притянут к ее центру, гарантируя точное соединение. Эта функция особенно полезна, если контакт находится вне активной сетки.

Когда происходит фиксация, курсор выделяется красным цветом:

Примечание - В процессе соединения дорожки с контактом можно временно отключить авто-захват нажав и удерживая сочетание клавиш Ctrl+Shift.

В выключенном состоянии кнопка имеет вид:

Эластик

Функция, обеспечивающая сохранение связи дорожки и контакта при перемещении последнего. То есть соединения не разрываются, а эластично тянутся вслед за перемещаемым элементом. Как правило, эти соединения после каждого перемещения надо редактировать.

Включается данная функция также в статус-баре и имеет два режима работы, которые различаются размерами областей привязки:

• Большая область привязки (дорожки могут быть подключены к контактам не совсем точно, главное, чтобы они хотя бы частично пересекались с контактами)
  
• Малая область привязки (дорожки должны быть подключены точно в центр контактной площадки)
  

В выключенном состоянии кнопка имеет вид:

Примеры работы с данными функциями можно увидеть в видеоролике к данной статье.

Автополигон и термобарьеры

Автополигон (Авто-земля) - это функция, которая автоматически заполняет не используемые области медного слоя на плате. Создается полигон, который не подключен ни к одному из сигналов на плате.

Активируется кнопкой в статус-баре:

Примечание - Данная функция работает только для слоев меди.

Пример до и после заливки.

Можно настроить расстояние между автополигоном и существующими элементами на плате. Для этого следует выделить элемент на плате и задать размер отступа в статус-баре:

Две кнопки под полем значения отступа позволяют создать прямоугольный вырез (левая кнопка) или вырез произвольной формы (правая кнопка) на плате.

Примечание - Цвет Авто-земли темнее слоя, на котором она находится. Это позволяет отличить автоматическую заливку от полигонов, созданных вручную. Отключить затемнение можно в основных настройках программы - пункт "Затемнять слой Авто-земля".

Если необходимо подключить один из контактов к автополигону, то можно поступить тремя способами:

1. Уменьшить отступ для данного контакта до нуля. Это полностью сольет его с полигоном.
   
   
    
2. Сделать подключение с помощью термобарьера. Понять, что это такое, легко из рисунка:
   
   
   
   Он необходим для уменьшения оттока тепла от контактных площадок при пайке (исключает появление «холодных» паек). Переходные отверстия к полигонам нужно подключать напрямую (т.к. они, как правило, не паяются), а контактные площадки - через термобарьеры. Конечно, бывают и исключения.
   
   В параметрах любого контакта (или группы контактов) имеется пункт, включающий термобарьер.
   
   
   
   Параметр "Ширина" настраивает ширину соединительных лучей, а колесо с белыми и черными квадратиками отвечает за включение лучей того или иного направления. На рисунке активны вертикальные и горизонтальные лучи.
   
   Примечание - Данная функция работает только совместно с полигоном Авто-земли.
   
   Если же отверстие с металлизацией, то параметры термобарьера можно настроить индивидуально на каждом из слоев (конечно же только на тех слоях, где есть заливка), изменяя активный слой.
   
   
   
   Примечание - Размещение двух не металлизированных контактных площадок на противоположных слоях меди не аналогично созданию металлизированного контакта. Хоть, на первый взгляд, для трассировки разницы не видно, но для заводского изготовления платы это очень существенно. Информация о том, что отверстие с металлизацией, передается в файл сверловки, который при заказе отправляется на завод. Плюс к этому, функция "Тест" (см. ниже) не будет "знать" что эти два контакта электрически соединены между собой.
    
3. Создать термобарьер ручным способом - проложить через контакт дорожки с нулевым зазором. Они соединят его с полигоном. Способ "колхозный" и не совсем удобный, но знайте, что есть и такой вариант.
   
   

Селектор

Селектор - очень удобный инструмент для анализа платы. Его панель активируется значком в меню инструментов

... и содержит три выпадающих списка, при помощи которых производится сортировка элементов:

• Элементы: тип элемента для анализа.
• Сортировать по: вид сортировки. Параметры этого списка изменяются в зависимости от выбранного типа элемента.
• Слой: выбор слоя для элементов.

Отсортированные элементы, будут перечислены в виде списка ниже этих кнопок, а также выделены на рабочем поле.

Например, на рисунке выше выбраны все контактные площадки на всех слоях с сортировкой по диаметру отверстий. В списке раскрыта группа отверстий с диаметром 0,7 мм, внутри которой перечислены все отверстия, удовлетворяющие условиям поиска. Все они автоматически выделяются на рабочем поле и, открыв панель свойств, можно редактировать как всю группу элементов, так и каждое отверстие избирательно.

Каждый раз, когда происходит изменение условий отбора элементов, Sprint-Layout меняет масштаб отображения платы, показывая все выбранные на данный момент элементы. Ползунком "Авто-масштаб" можно изменять величину масштабирования.

Примечание - Выбранные элементы будут выделены в мигающем режиме. Можно отключить мигающий режим основных настройках Sprint-Layout (Мигающий Тест-режим).

Проверка на нарушения правил проектирования (DRC-контроль)

Для любого производства, в том числе и домашнего, существуют некоторые технологические ограничения - минимальное расстояние между двумя медными дорожками, минимальная ширина дорожки и т.п., которые необходимо учитывать в процессе трассировки. Но ошибки неизбежны и перед тем как приступать к печати рисунка платы и ее изготовлению необходимо проверить плату на отсутствие нарушений - провести т.н. DRC-контроль.

В Sprint Layout установка правил проектирования и проверка платы на соответствие этим правилам производится на панели "DRC", которая вызывается щелчком мыши по соответствующему значку на панели инструментов:

В этом окне следует задать требуемые контролируемые параметры:

• Минимальный зазор между проводниками - минимальное разрешенное расстояние между проходящими рядом проводниками;
• Минимальный зазор между отверстиями - минимальное разрешенное расстояние между соседними отверстиями.
   
• Отверстие Мин - минимально допустимый диаметр отверстия;
• Отверстие Макс - максимально допустимый диаметр отверстия;
• Дорожка Мин - минимально допустимая ширина проводника;
• Кольцо Мин - минимально допустимая ширина гарантийного пояска контактной площадки;
• Компонент Мин - минимальная толщина линии, определяющей форму компонента.
   
• Метки на контактах - запрет на наличие линий маркировки на контактных площадках;
• Отверстие на SMD-контакте - запрет на наличие отверстий, проходящих сквозь SMD-площадки;
• Проверка наличия маски - запрет на отсутствие маски на контактных площадках;
• Проверка зазора маски - запрет на использование маски на проводниках и полигонах.

После установки всех параметров можно запустить проверку всей платы (кнопка "Контроль платы") или только видимой на экране части платы (кнопка "Выделенное").

Все обнаруженные ошибки будут выведены в списке внизу панели DRC и дополнительно отобразятся на плате в виде белых заштрихованных участков (см. рисунок выше). Каждая строка показывает соответствующий слой и обнаруженную ошибку. Каждую ошибку можно просмотреть отдельно, щелкнув левой кнопкой мыши по соответствующей строке в списке. Нажав на клавишу "Выбрать всё", на плате вновь отобразятся все ошибки.

Примечание - Двойным щелчком мыши по строке с ошибкой производится отображение участка платы с соответствующим нарушением в увеличенном масштабе.

Прошу обратить особое внимание на важный факт: проверка ограничения на минимальную ширину дорожки не распространяется на полигон Авто-земли! Приведу пример. На рисунке ниже я сделал заливку платы и разместил две дорожки шириной 1 мм и 0,3 мм так, что между ними образовался "мостик" из заливки шириной менее 0,3 мм (выделил красным). Проверка DRC с ограничением на минимальную ширину дорожки в 0,5 мм указывает лишь на одну ошибку - дорожку шириной 0,3 мм, игнорируя узкий "мостик" заливки. 

Вывод платы на печать для домашнего изготовления

Готовый рисунок печатной платы можно вывести на печать для последующего изготовления, например, ЛУТом или с использованием фоторезиста. Для этого следует выбрать пункт меню Файл-Печать (Ctrl+P). Откроется окно настроек печати:

Бóльшую часть окна занимает поле предварительного просмотра результата - на виртуальном листе бумаги расположен рисунок платы. На нем сразу видно, какой эффект для печати имеет та или иная опция. Зажав левую кнопку мыши, плату можно перемещать в пределах листа.

Слева расположена панель с настройками отображения платы.

• Слои
  Включение или отключение отображения слоев платы, а также выбор их цвета.
  Далее расположены четыре кнопки, позволяющие управлять расположением верхних и нижних слоев ( имеются ввиду пары слоев "маркировка-медь") относительно друг друга.
  
  По умолчанию (первая кнопка) выбрано наложение слоев один на другой, начиная с нижнего: М2 - В2 - В1 - М1 - К2 - К1 -О.
  Вторая кнопка делает отображение слоев наоборот - начиная с верхнего: М1 - В1 - В2 - М2 - К1 - К2 - О.
  Последние две кнопки делают отображение слоев раздельно (верхние слои: В1 - М1 - К1 - О и нижние слои: В2 - М2 - К2 - О) двумя разными способами рядом или друг над другом:
  
  
  
  Примечание - При выборе опции раздельного отображения верхнего и нижнего слоев становится активной опция "М2, К2, В2 Зеркально", которая отражает зеркально нижние слои.
   
• Дополнительно
  Включение для печати слоев маски с выбором цвета а также обозначений центров отверстий:
  
  Кнопка "Установки" открывает окошко настроек отображения маски и текста у меток отверстий:
  
  
• Опции
  Дополнительные пункты настроек:
  Все черным - установка черного цвета для всех включенных слоев;
  Зеркально все слои - зеркальное отражение всех слоев платы;
  Угол платы - добавление тонких перекрестий по углам платы;
  Контур платы - добавление тонкого контура платы;
  Фоновый рисунок - включение отображения фонового рисунка, если он был загружен (см. ниже "Перевод рисунка платы в формат SL6");
  Негатив - негативное отображение платы;
  Вспомог. сетка - отображение (не печатается) дополнительной сетки на листе;
  Информ-строка - включение для печати внизу листа информационной строки с датой печати и именем файла с указанием масштаба.
   
• Масштаб
  Выбор коэффициента масштабирования платы на листе. Один к одному или настраиваемый.
• Ориентация
  Выбор ориентации листа.

Вверху окна расположены еще семь (кнопка "Отмена" не уместилась) кнопок:

• В центр - перемещение рисунка платы в центр листа;
• В буфер обмена - копирование рисунка в высоком разрешении из окна предпросмотра в буфер обмена;
• Копии - настройка количества копий платы по осям X и Y с указанием интервала между копиями:
  
  
   
• Коррекция - коррекция масштаба рисунка по вертикали и горизонтали:
  
• Принтер - стандартное окно выбора принтера и его настройка (для получения максимально качественной платы должна быть отключена экономия тонера и установлено максимальное разрешение и качество печати - эти настройки различны для каждого типа принтера);
• Печать - вывод рисунка на принтер;
• Отмена - закрывает окно печати (на рисунке не поместилась).

Лазерно-утюжная технология (ЛУТ)

Для изготовления платы при помощи ЛУТа необходимо включить для отображения слои М2 и О и включить опцию "Все черным". Если в процессе трассировки контур платы не создавался, то можно также включить опцию "Контур". Масштаб 1:1. Далее по желанию можно переместить рисунок в необходимое место листа и указать количество печатаемых копий и нажать кнопку "Печать". Получаем лист бумаги с рисунком, готовым для дальнейшего перевода на текстолит.

Если плата двухсторонняя, то после нижнего слоя необходимо вывести верхний. Для этого нужно включить слои М1 и О, включить опцию "Все черным" и опцию "Зеркально все слои". Дальнейшие действия аналогичны вышеописанным.

А можно напечатать сразу оба слоя, включив слои М1, М2 и О и расположить слои рядом, воспользовавшись одной из кнопок:

Также нужно включить опции "М2, К2, В2 Зеркально", "Зеркально все слои" и "Все черным".

Многие радиолюбители делают маркировку на своих платах также при помощи ЛУТ:

Печать маркировки выполняется аналогично печати слоев меди с той лишь разницей, что вместо слоев меди печатаются слои К2 и К1 соответственно.

Фоторезистивная технология

При использовании фоторезистивной технологии плата покрывается фоторезистом и при помощи прозрачной пленки с рисунком путем засвечивания нанесенного фоторезиста производится перенос рисунка трассировки на плату. И, как известно, фоторезист бывает позитивный и негативный.

Печать рисунка в случае позитивного фоторезиста происходит так же как и для ЛУТ, но нижний слой меди должен печататься зеркально, а верхний - нет.

А для негативного фоторезиста при печати обоих слоев меди еще должна быть включена опция "Негатив".

Примечание - Если сверление будет выполняться вручную, то перед печатью нужно изменить диаметры всех отверстий до значения 0,6-0,7 мм. Это удобно сделать при помощи селектора. В результате после травления платы в каждой контактной площадке появятся вытравленные точки, по которым сверло будет точно центрироваться и не будет "гулять", облегчая сверление.

Экспорт платы в графические форматы

Для публикации готового рисунка платы в сети Интернет в Sprint Layout 6 существует возможность экспорта видимых на экране слоев в различные графические форматы. Для этого служит меню "Файл" - "Экспорт", в котором доступны четыре вида форматов - три растровых и один векторный:

При выборе векторного формата EMF предлагается выбрать место для сохранения результирующего файла. Такой формат удобно использовать при создании статей, например, в формате pdf. Полученный emf-файл без проблем вставляется в текстовый редактор Microsoft Word.

При выборе растровых форматов открывается дополнительное меню с настройками качества изображения, идентичными для всех трех типов:

BMP

JPG

GIF

Примечание - форматы JPG и GIF не поддерживают сохранение в черно-белых цветах.

Двигая ползунок качества, можно менять разрешение результирующего файла, что в свою очередь влияет на размер получаемого файла, его разрешение и, в конечном счете - на читаемость полученного изображения.

Экспорт списка компонентов в Microsoft Excel

Pick+Place-файл в дальнейшем можно использовать также для создания перечня компонентов (Bill of Materials - BOM) в формате электронных таблиц. Покажу на примере программы Excel из программного пакета Microsoft Office.

Создаем пустую таблицу:

В меню "ДАННЫЕ" выбираем "Получение внешних данных" -> "Из текста":

Выбираем созданный ранее pick+place-файл. Открывается мастер импорта. Тут нужно обязательно указать, что данные с разделителем и с какой строки начать импорт текста. На предварительном просмотре можно видеть, что корректные данные начинаются с седьмой строки. Жмем "Далее":

На следующем шаге нужно указать какой символ является разделителем. В нашем случае это знак табуляции:

На последнем шаге при желании можно задать формат данных для столбцов. Советую оставить для всех столбцов "общий":

После нажатия на кнопку "Готово" появляется окно, в котором нужно указать с какой ячейки начать вставку данных:

И, после нажатия на кнопку "ОК", данные будут вставлены в таблицу:

Далее уже можно настроить формат и внешний вид ячеек и оперировать полученными данными по своим предпочтениям.

Перевод рисунка платы в формат *.lay6

В Sprint Layout существует еще одна интересная и полезная функция, позволяющая в качестве фона рабочего поля установить рисунок. Это можно использовать для отрисовки платы по готовому рисунку из журнала или интернета.

Нажмите на соответствующую кнопку на панели инструментов:

Откроется меню загрузки и настройки рисунка:

Растровое изображение, должно быть в виде графического файла (BMP или JPG). Поддерживаемое разрешение 20-2400 dpi.

Для каждой из сторон (Сторона 1 - верхняя, Сторона 2 - нижняя) возможно загрузить свой рисунок.

• Загрузить рисунок - кнопка открывает диалоговое окно выбора файла;
• Удалить рисунок - кнопка удаляет загруженный рисунок;
• Оригинал - опция показывает или скрывает загруженный рисунок;
   
• Разрешение - Sprint-Layout пытается распознать разрешение рисунка автоматически, но это происходит не всегда корректно. Поэтому, если изображение не отображается в правильном масштабе, то нужно изменить разрешения до такого значения, когда рисунок отображается корректно. У файлов JPEG разрешение можно узнать в свойствах на вкладке "Подробно":
  
• X/Y-координаты - указание координат расположения изображение на плате, чтобы получить правильную позицию по отношению к текущей сетке.

Описанное диалоговое окно можно вызвать в любое время.

Когда фоновый рисунок загружен и виден на рабочем поле, в статус-баре отображаются две дополнительные кнопки.

При нажатии на кнопку "Эксклюзив" скрываются все прочие элементы проекта и загруженное фоновое изображение становится приоритетным для просмотра. Кнопкой "Скрыть" временно (пока кнопка нажата) скрывается фоновое изображение.

Теги:

• Sprint-Layout