Vítejte, dnes je
sobota 20.
duben
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Tento článek o nevhodnosti šrafování ploch předpokládá základní znalosti o formátu Gerber dat. Jedná se o 3 typy ploch:
Vyšrafováním se rozumí vytvoření grafiky plochy kreslením velkého množství rovnoběžných čar těsně vedle sebe. Tento způsob vyplnění plochy se anglicky nazývá stoking, paint-fill, stroke-fill nebo vector-fill.
Apertury (clonky) jakéhokoliv tvaru a rozměru mohou být v Gerber formátu RS-274X definovány pomocí parametrů %AD a %AM. Apertura může být definována pro jakýkoliv tvar pájecí plošky, a tak může být každá pájecí ploška jednorázově osvícena (flash). Je to ten nejjednodušší, a přitom jediný správný způsob zhotovení pájecích plošek na filmu.
Při šrafování nejsou pájecí plošky jednorázově osvíceny, ale jsou vytvořeny množstvím rovnoběžných čar umístěných těsně vedle sebe pomocí příkazu „draw“. I když tímto způsobem lze samozřejmě danou plošku vyplnit, není toto řešení ve srovnání s „flash“ příliš vhodné.
Šrafování totiž představuje značně složitý způsob vylití plošky. Místo jediné plochy je pro každou pájecí plošku vytvořeno mnoho samostatných objektů v podobě čar. Tím nabývají Gerber data na velikosti, což způsobuje pomalé čtení souboru a komplikovanější práci v CAM programech. Ale je zde ještě další důvod, proč šrafování v Gerber datech přináší problém – totiž při výrobě. Výrobce desek potřebuje nejenom správný obrázek pájecí plošky, ale potřebuje také vědět, kde ploška na desce je. A to z důvodu vytvoření nepájivé masky, nanášení pájecí pasty i testování desky. Způsob, jakým lze nejlépe výrobci dát informaci, že se jedná o pájecí plošku, je tuto plošku jednorázově osvítit, čili použít v Gerber datech příkaz „flash“. V takovém případě je „flash“ pájecí ploška a pájecí ploška je „flash“. Vyšrafované pájecí plošky toto jednoduché pravidlo kompletně ruší. Aby výrobce věděl, kde pájecí ploška je, musí oskenovat celý obraz dané vrstvy desky a odhadnout, kde pájecí plošky jsou, a nahradit tyto vyšrafované plošky příkazem „flash“ s odpovídající aperturou. Toto je však zdlouhavá práce navíc, při které může dojít k chybám (na to ale většinou návrháři při své práci nemyslí).
Mnohé desky obsahují nejenom pájecí plošky a plošné spoje, ale také větší či menší vylité měděné plochy. Správný způsob vytvoření těchto ploch je použitím příkazů G36/G37 při generování Gerber dat, čímž je míněno vytvoření obrysu plochy, jež bude vyplněna automaticky při vykreslování na fotoplotru. Je to jednoduché a přesné. Takto lze definovat jakýkoliv tvar a rozměr obrysu plochy. Někdy nejsou plochy celistvé, ale mají např. nevyplněné ostrůvky (tzv. antipads). Tyto ostrůvky jsou automaticky definovány v Gerber souboru, takže výrobce má přesnou informaci o tom, kde jsou. Nejlepším způsobem, jak tyto otvory v ploše vytvořit, je použít parametr %LN při generování Gerber dat a vytvořit negativní vrstvu se všemi těmito otvory. Otvory mohou být také vytvořeny i bez negativní vrstvy, a to vybráním z vyplněné plochy (tzv. cut-ins). Ve specifikaci pro Gerber formát RS-274X jsou pro tento účel uvedeny příklady. Otvory vytvořené jako cut-ins mají v Gerber datech komplexní zápis, přičemž antipads jsou tak definovány nepřímo.
Pokud jsou plochy definovány šrafováním velkého množství čar, vzniká zde problém podobný jako u vyšrafovaných pájecích plošek. Gerber soubory se stávají příliš velkými a data jsou příliš složitá. Výrobce desek musí vědět, které čáry představují plošné spoje, například kvůli tomu, že potřebuje upravit jejich šířku, nebo je z nějakého důvodu editovat. To je snadné, pokud všechny čáry reprezentují plošné spoje, ale ne v případě, kdy jsou čáry také použity pro vyplnění ploch. Potom výrobci nezbývá, než tuto plochu znovu (a správně) vytvořit, což je ovšem komplikovaná a náročná práce. Někdy mohou být v měděné ploše zalité (embedded) pájecí plošky – ty sice nemají žádný efekt na výsledný obrázek, ale pro výrobce desky jsou důležité, protože říkají, kde budou položeny vývody součástek. V případě, kdy plocha i tyto zalité plošky jsou vyšrafované, informace o pájecích ploškách je kompletně ztracena.
Správným způsobem vykreslení plošného spoje je jeho jednorázové vytvoření jedinou čarou pomocí clonky o velikosti šířky plošného spoje.
V případě, že jsou plošné spoje vyšrafovány, jsou vytvořeny mnoha slabými, paralelními čarami. To opět způsobuje podstatné zvětšení Gerber dat a komplikuje práci výrobci desek.
Vyšrafování ploch je historický pozůstatek z 70. a 80. let minulého století, kdy možnosti tehdejších vektorových fotoplotrů vykreslit různé tvary a velikosti byly omezené. Šrafování se tehdy běžně používalo, protože to mnohdy bývala jediná možnost, jak vykreslit grafiku navržené desky. Rovněž počítače byly v té době pomalé a omezené v kapacitě zpracovávaných informací. Šrafování ploch tehdy bylo bráno jako nezbytné zlo.
Dnes jsou však vektorové plotry zastaralé a prakticky se téměř nepoužívají. Současné fotoplotry jsou rastrové a není pro ně problém vykreslit jakýkoliv tvar a velikost. Novější, upravený formát Gerber dat známý pod názvem RS-274X také přímo umožňuje snadno a přesně definovat libovolné tvary a velikosti. A tak šrafování ploch již dnes není potřeba vůbec používat.
Z výše uvedených informací tedy vyplývá několik jednoduchých zásad:
