Обозначение может выглядеть безупречно в САПР и все же исчезнуть с готовой платы. Оно может не попасть в экспорт, обрезаться рядом с окном паяльной маски или быть напечатано правильно, но затем скрыться под компонентом. Важно спросить не только «Есть ли обозначение в разводке?», а «Сможет ли кто-нибудь прочитать и правильно понять его, когда это понадобится?»
В первую очередь размещайте обозначения, полезные при сборке и дальнейшей эксплуатации: позиционные обозначения компонентов, указатели полярности и выводов, контрольные точки, идентификаторы разъемов и номер ревизии платы. При нехватке места можно отказаться от декоративных контуров. Если важное обозначение не сохранится после печати и сборки, переместите его или задайте утвержденную ссылку в сборочной документации, а не уменьшайте до размера, который лишь хорошо выглядит на экране.
Шелкография, также называемая легендой, — это печатное изображение на плате с такими обозначениями. Ее печатная область ограничена окнами маски и краями платы, а практическая полезность — корпусами компонентов, элементами разъемов и предполагаемой стороной обзора.
Ретушированная справочная фотография третьей стороны с обозначениями компонентов платы. Марка изготовителя удалена, затронутые области восстановлены; изображение не является размерным материалом или протоколом контроля и не доказывает видимость после сборки. Исходное фото: Nic Wood / Pexels.
Различайте четыре важных границы
Правило зазора полезно лишь тогда, когда все участники измеряют от одной и той же границы. У площадки для поверхностного монтажа различайте:
- Край медной площадки: границу медного элемента на соответствующем слое.
- Край окна паяльной маски: границу области вокруг элемента, не покрытой маской. Она может выходить за пределы площадки.
- Край штриха шелкографии: ближайший край фактически печатаемого символа или линии, а не точку привязки текста и не осевую линию штриха.
- Край корпуса компонента: физическую границу, за которой печатная отметка может скрыться после сборки. Сопряженный разъем или кабель могут увеличить область перекрытия.
Апертура паяльной пасты и контур Courtyard посадочного места не заменяют границу окна маски. Слой пасты задает другую геометрию, а Courtyard помогает определить пространство размещения. Ни то ни другое не показывает, где должна заканчиваться шелкография относительно фактического окна маски.
Важны и края платы. Проверяйте готовый контур и все элементы, влияющие на доступную область, а не считайте свободное место за контуром пригодным для текста. Применяйте согласованные для проекта правила отступа от края.
Условный расчет запаса зазора
Для одной стороны площадки предположим следующее:
| Допущение | Расстояние |
|---|---|
| Окно маски выступает за край медной площадки на | 0.05 mm |
| Согласованный с поставщиком проектный зазор от окна до штриха шелкографии | 0.15 mm |
| Дополнительный запас размещения, выбранный разработчиком | 0.05 mm |
| Номинальное расстояние от края площадки до ближайшего края штриха шелкографии | 0.25 mm |
Расчет: 0.05 + 0.15 + 0.05 = 0.25 mm. Это учебный пример, а не спецификация APTPCB и не универсальный производственный минимум. Предполагается, что указанное расширение окна и зазоры относятся к измеряемой стороне.
Последний запас — выбранная при размещении величина, а не измеренная точность совмещения слоев. Если заявленное поставщиком правило уже учитывает совмещение, не прибавляйте ту же погрешность повторно. Отдельный дополнительный запас можно задать по усмотрению, если все понимают, что именно он означает.
Условный пример с вымышленной геометрией: окно маски выступает за край медной площадки на 0.05 mm; согласованный с поставщиком зазор от окна до края штриха шелкографии составляет 0.15 mm; выбранный разработчиком запас размещения — 0.05 mm. Номинальное расстояние от края площадки до ближайшего края штриха составляет 0.05 + 0.15 + 0.05 = 0.25 mm. Это не спецификация APTPCB и не универсальный производственный минимум. Компонент всё равно может закрыть R17.
При таком расчете ближайший край штриха шелкографии отстоит на 0.25 mm от края медной площадки с учетом указанной геометрии окна маски. Это не делает читаемой надпись, закрытую компонентом. Решения по самому окну и перемычке маски описаны в материале о зазорах и перемычках паяльной маски.
Выбирайте обозначения с учетом их реального назначения
На плате редко хватает свободной поверхности, чтобы одинаково подписать все элементы. Определите, кому и когда потребуется каждое обозначение.
Обозначения для сборки и контроля. Позиционное обозначение или указатель ориентации должны однозначно соответствовать применяемому чертежу и технической документации компонента. Не считайте, что точка, полоса или знак плюс имеют одинаковое значение для всех изделий. Для конкретной детали определяйте вывод 1 или полярность по данным изготовителя именно для выбранного корпуса и утвержденной сборочной документации. В статье о полярности компонентов SMT рассматривается интерпретация знаков; при проектировании шелкографии нужно решить, сохранится ли выбранная отметка и останется ли видимой.
Надписи разъемов и контрольных точек. Размещайте обозначение разъема или контрольной точки так, чтобы им можно было пользоваться после установки соседних деталей. Для разъема проверяйте и его корпус, и место, занимаемое сопряженной вилкой или кабелем. Скрытая подключенным разъемом нумерация выводов может помочь при сборке, но не будет надежной эксплуатационной надписью.
Ревизия и идентификация. Если этого требует проект, размещайте номер ревизии там, где его можно найти без разборки изделия. Напечатанный номер партии или серийный номер помогает идентифицировать плату, но сама отметка не подтверждает связь с производственными записями.
Контуры и графика. Сохраняйте контуры, если они помогают распознаванию, но не жертвуйте важным символом ради полной декоративной рамки. Линии под компонентом с выводами в отверстиях могут временно помогать при сборке; считать их видимыми после установки такого компонента нельзя.
Пример выбора места: R17 и J2
Предположим, что обозначение R17 выдерживает зазор до соседнего окна маски согласно условному расчету, но корпус компонента закрывает цифры «17». Если отодвинуть надпись дальше от площадки в том же направлении, она окажется под разъемом. Уменьшение текста делает изображение в САПР менее загроможденным, но надежно не устраняет перекрытие.
Лучше перенести обозначение R17 целиком в соседнюю свободную область и проверить, что его нельзя спутать с соседней деталью. Если однозначного места нет, убирайте позиционное обозначение с платы только при наличии согласованной ссылки в сборочной документации; не оставляйте одну букву «R», будто она идентифицирует компонент.
Теперь предположим, что надпись J2 помещается в углу разъема, но сопряженная вилка закрывает указатель вывода 1. Перенесите указатель в читаемое место, связанное с J2, а затем сверьте его значение с документацией и чертежом именно этого разъема. Если отметка нужна только до подключения, зафиксируйте это назначение. Если технический персонал должен видеть информацию при подключенном разъеме, размещение должно удовлетворять этому условию либо проект должен утвердить иной способ ее предоставления.
Сборочный чертеж может стать полезным дополнительным источником для обозначений и ориентации, которым не хватило места на плате. Однако он автоматически не заменяет надпись, которую должен видеть пользователь изделия или специалист по обслуживанию.
Сначала обеспечьте печатаемость текста, потом уменьшайте его
Заранее уточните применимые к проекту правила для легенды, чтобы учесть их при размещении. На результат влияют высота текста, ширина штриха, зазоры до окон и краев платы, а также позитивное или инверсное начертание. Размер из этой статьи нельзя считать универсальной нормой.
В обычном позитивном тексте печатаются сами штрихи символов. В инверсном тексте буквы остаются незапечатанными внутри окружающего печатного поля. В обоих случаях рассматривайте фактическую форму символов: узкие промежутки могут испортить инверсную букву, а слишком тонкий позитивный штрих — печатаемую букву. Читаемость шрифта на экране не доказывает пригодность производственной графики.
Настройте проверки проекта по подтвержденным правилам. Если обозначение размещено слишком тесно:
- Переместите его, сохранив однозначную связь с компонентом.
- Уберите несущественную графику или сократите необязательный текст.
- Увеличьте обозначение или измените его начертание, если место позволяет.
- Если надпись не помещается на плате, задокументируйте утвержденную альтернативу для ее назначения.
Проверяйте и сами символы, а не только рамку текста. Обрезанная цифра «7», отсутствующий штрих полярности или слившаяся инверсная буква могут изменить смысл, даже если часть краски осталась.
KiCad 10: проверьте настройки, вывод и физическую сторону
KiCad 10 предоставляет полезные проверки, однако чистый экран и пройденный DRC не являются окончательным утверждением.
Настройте и запустите нужные проверки
В меню «Файл → Настройка платы» задайте применимые ограничения для текста и расстояния между элементами шелкографии. Отдельно проверьте требуемый зазор до фактического края окна маски: используйте правило, которое подтвержденно измеряет именно эту границу, либо измерьте экспортированную геометрию. Запустите «Проверка → Проверка правил проектирования» и рассмотрите нарушения читаемости, включая обрезку у окон маски и края платы. Отсутствие пересечений по результатам проверки обрезки само по себе не доказывает соблюдение предполагаемого зазора 0.15 mm от края окна.
Считайте результат предварительной проверкой, а не гарантией видимости. В частности, проверка столкновений шелкографии в KiCad не сообщает только о пересечениях фигур. Проверяйте также графику и отдельно оценивайте перекрытие компонентами и разъемами.
Соглашение библиотек KiCad F5.1 помогает сохранять важную шелкографию и указатели ориентации видимыми после сборки. Это соглашение для библиотек, а не спецификация возможностей завода и не замена согласованным производственным правилам проекта.
Отличайте отображение на экране от экспортированной графики
Скрытая в редакторе отметка не обязательно говорит о том, попадет ли она в выходные данные. И наоборот, наличие отметки в рабочей области не означает, что она будет выведена на пленку.
Проверьте и элементы управления отображением слоев и объектов, и собственный слой поля посадочного места, а также его свойства видимости. Поля посадочных мест на уровне платы можно редактировать на самой плате; графический текст посадочного места редактируется в редакторе посадочных мест. После обновления библиотеки посадочных мест, которое может изменить свойства полей, еще раз проверьте размещение и видимость.
Откройте «Файл → Чертить», проверьте выбранные пункты в «Включить слои» и сформируйте нужную графику для верхней и нижней сторон. Параметр KiCad «Вычитать паяльную маску из шелкографии» удаляет шелкографию из областей без маски. При его использовании проверьте результат: символ, целый в исходных данных, может оказаться обрезанным. Сам этот параметр не подтверждает соответствие всем отдельно согласованным требованиям к зазорам и читаемости.
Откройте экспортированные файлы в просмотрщике Gerber и сравните шелкографию с соответствующими слоями маски и меди. Убедитесь, что важные символы целы, находятся на нужной стороне и относятся к правильным компонентам.
Проверяйте нижнюю сторону, глядя на нее сзади
Подписывайте виды с указанием стороны и проверяйте нижние обозначения так, как они читаются при взгляде на физическую обратную сторону платы. Вид сверху сквозь плату может сделать правильно размещенное нижнее обозначение непонятным.
В KiCad есть проверки читаемости для зеркального текста на лицевой стороне и незеркального текста на обратной; их исходный уровень серьезности — Игнорировать. Настройте и проверяйте их с учетом требований проекта. Исправьте соответствующий текст или вид и затем осмотрите экспортированную графику. Не зеркальте бездумно каждый экспорт нижней стороны: дополнительное отражение может создать именно ту ошибку, от которой собирались защититься.
Проверяйте сохранность обозначений на всех этапах выпуска
Для важных обозначений ведите краткую запись результатов проверки, а не ограничивайтесь снимком рабочей области САПР.
| Этап | Подтверждение и ответственный за проверку | Корректирующее действие при несоответствии |
|---|---|---|
| САПР | Разработчик проверяет идентичность обозначений, поля посадочных мест, ограничения, окна, габариты корпусов и предполагаемую сторону. | Перенести, увеличить или изменить обозначение; проверить ориентацию по чертежу и точным данным компонента. |
| Экспорт | Разработчик проверяет Gerber верхней и нижней сторон вместе со слоями маски и меди в просмотрщике. | Исправить выбор слоев, видимость, вывод или геометрию и повторно сформировать затронутые файлы. |
| CAM | Разработчик и изготовитель сравнивают поданную и предлагаемую производственную графику, если такие данные доступны. | Отметить обрезанные или удаленные важные символы; согласовать исправление, не принимая молча изменившийся смысл. |
| Вид в сборе | Ответственный за сборку или изделие проверяет перекрытие корпусами и сопряженными разъемами с учетом предполагаемого применения. | Переместить обозначение или утвердить подходящий чертеж либо иной источник; при неоднозначности важной информации приостановить выпуск. |
Для предлагаемого перемещения или удаления зафиксируйте обозначение, затронутые редакции графики и чертежей, назначение, предлагаемое изменение, ответственного согласующего и статус утверждения. Безобидное укорачивание декоративного контура не равнозначно удалению номера вывода. Изменения, влияющие на смысл, требуют разрешения разработчика или заказчика до продолжения затронутого выпуска.
Если окончательная CAM-графика недоступна для проверки, заранее договоритесь, как сообщать о критичной обрезке или изменениях. Для особенно важных эксплуатационных надписей запланируйте надлежащую проверку укомплектованной платы: осмотр голой платы не показывает, будут ли обозначения видны в установленном узле.
Превратите проверку в полезный запрос цены для APTPCB
Для условной платы R17/J2 отправьте шелкографию верхней и нижней сторон, слои маски и меди вместе с контуром платы, номером ревизии, сборочным чертежом и кратким перечнем важных обозначений. Укажите:
- R17 как позиционное обозначение, которое должно остаться целым и явно относиться к своей детали.
- Идентификатор J2 и сведения о выводе 1, включая необходимость видимости каждого из них при подключенном разъеме.
- Предполагаемое расширение маски, запрошенный зазор от окна до шелкографии и выбранный запас размещения с точным указанием границ измерения.
- Фактические размеры текста и штрихов, включая инверсный текст, если он используется.
- Требуемый порядок действий при обрезанных символах и того, кто утверждает перенос или удаление.
В запросе цены попросите APTPCB подтвердить применимые правила проекта и порядок обработки предлагаемых CAM-изменений этих обозначений. Для инженерного уточнения, если сведений в запросе недостаточно, воспользуйтесь разделом контактов.
Решение о выпуске зависит от выполнения условий: если предложенный текст R17 или его зазор нельзя обеспечить, перенесите либо переработайте его и сформируйте графику заново. Если требуемый указатель вывода J2 скрыт при подключенном разъеме, переместите его или получите согласование другого пригодного обозначения. Если невозможно сохранить смысл важной отметки или решение по ней не принято, приостановите соответствующую часть выпуска, а не рассчитывайте, что производство исправит ее само.
Источники: KiCad 10.0 PCB Editor Manual — Constraints, Readability DRC Checks, Plotting Options and Footprint Fields; KiCad Library Conventions — F5.1 Silkscreen Layer Requirements. Для определения ориентации конкретного компонента используйте техническую документацию изготовителя именно для выбранного корпуса.