česky english Vítejte, dnes je sobota 13. červenec 2024

Vyšrafované plochy v Gerber datech škodí

Tento článek o nevhodnosti šrafování ploch předpokládá základní znalosti o formátu Gerber dat. Jedná se o 3 typy ploch:

  1. Vyšrafované pájecí plošky (pad)
  2. Vyšrafované vylité plochy
  3. Vyšrafovaná šířka plošných spojů

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.

Šrafovaní pájecích plošek

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.

Vyšrafované plochy v Gerber datech škodí

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).

Šrafování vylitých ploch

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.

Šrafování plošných spojů

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.

Proč se šrafování někdy používá?

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.

Závěr

Z výše uvedených informací tedy vyplývá několik jednoduchých zásad:

  • Vždy používat formát Gerber dat RS-274X.
  • Pro pájecí plošky je potřeba vždy používat možnost jednorázového vykreslení, čili tzv. flash, což není pro Gerber data ve formátu RS-274X ani pro žádný rastrový fotoplotr problém.
  • Vylité měděné plochy je potřeba pokaždé definovat pomocí Gerber příkazů G36/G37 pro automatické vyplnění obrysu polygonu. Nevyplněné ostrůvky (otvory v ploše) se provedou přidáním vrstvy s %LPC. Jakékoliv tvary a velikosti ploch lze dnes vytvořit bez šrafování.
  • Vždy definovat plošné spoje jednorázovým vykreslením za pomoci clonky s požadovanou šířkou spoje. Nikdy plošné spoje nevytvářet šrafováním.
  • Vyšrafované plochy dnes nepřinášejí žádné výhody, ale naopak pouze problémy, zejména výrobcům desek.

www.ucamco.com