Правила проекта печатной платы Design Rules настраиваются через меню Edit -> Design rules... Эти правила влияют на разводку и её проверку (толщину дорожек, зазоры и другие параметры, влияющие на работу автороутера), и используются в инструменте проверки дизайна DRC (Design Rules Check). В этой статье рассматриваются опции настроек Design rules на закладках File, Layers, Clearance, Distance, Sizes, Restring, Shapes, Supply, Masks, Misc. 

[File - файл] 

На этой закладке совсем мало настроек, и они очевидны. Кнопка Edit Description... предназначена для ввода пояснений и комментариев к правилам, Load... загружает правила из указанного файла, а Save as... позволяет сохранить правила в файл для последующего использования.

[Layers - слои]

Эта закладка практически не используется для настройки дизайна. Здесь указывается толщина медной фольги (Copper) на слоях 1 и 16 (Nr), и толщина текстолита платы (Isolation). Если у Вас не многослойная плата, то дальше про слои можно не читать.

Под слоями подразумеваются плоскости, на которых лежат проводящие проводники из медной фольги. Обычные платы имеют только два слоя - верхний (Top) и нижний (Bottom). Более сложные платы имеют также внутренние слои. В этом случае слои меди отделены друг от друга слоями диэлектрика (core, "ядро", т. е. основной материал) и препрега (prepreg, что означает "предварительно пропитанный"). Препрег - это связующее звено между слоями, что-то типа клейкой смолы. На рисунке для примера показана самая распространенная структура четырехслойной платы.

Кроме того, в многослойных платах применяются различные типы переходных отверстий, электрически соединяющие слои с проводящими проводниками.

Пояснения к картинке, показывающие типы переходных отверстий:

(1) Through hole - сквозное отверстие. Оно может соединять между собой проводники сразу на всех слоях платы.
(2) Blind via - глухое переходное отверстие. Соединяет одну из сторон платы (либо верхнюю top, либо нижнюю bottom) с внутренним слоем проводников.
(3) Buried via - внутреннее переходное отверстие. Соединяет между собой внутренние слои платы.

Серым и зеленым показан непроводящий материал, а красным и оранжевым - проводящий. Тонкие оранжевые линии показывают медную фольгу, а красным показан металл переходных отверстий.

Если в дизайне применяется многослойная плата, то в поле ввода Setup (закладка Layers) описывается структура слоев платы. Выражение a*b задает разделение токоведущих слоев a и b основным материалом (core), а выражение a+b задает разделение слоев a и b препрегом. Сквозные (through hole, through via) и глухие отверстия отверстия (blind vias) задаются через круглые скобки (...). Внутренние (buried vias) переходные отверстия задаются как [t:...:b], где указано глухое отверстие от верхнего слоя до внутреннего слоя t и от нижнего слоя до внутреннего слоя b. Пример настройки Setup для многослойной платы из двух основных (core) слоев:

[2:1+((2*3)+(4*16))]

Здесь скомбинированы слои 2/3 и 4/16 соответственно, с внутренними переходными отверстиями (buried vias), проходящими через оба основных слоя. Слои соединены друг с другом препрегом, и внутренние переходные отверстия проходят через получившийся пакет. В завершение добавлен слой 1, который имеет глухие переходные отверстия (blind vias) от слоя 1 до слоя 2.

[Clearance - зазоры]

На этой закладке задаются допустимые зазоры между проводниками и контактными площадками. В разделе Different Signals определены минимально допустимые зазоры между разными цепями (сигналами), а в разделе Same Signals - минимальные зазоры между проводниками, принадлежащими к одной цепи схемы. По умолчанию все минимальные зазоры, заданные на этой закладке, составляют 8 mil (0.2 мм).

Поле ввода Wire/Wire задает минимальный зазор между дорожками.

Wire/Pad - минимальный зазор между дорожкой (wire) и контактной площадкой (pad) детали со штыревыми выводами.

Wire/Via - минимально допустимый зазор между дорожкой (wire) и переходным отверстием (via).

Pad/Pad - минимально допустимый зазор между контактными площадками с отверстиями для деталей со штыревыми выводами.

Pad/Via - минимально допустимый зазор между контактными площадками (Pad) и переходными отверстиями (via).

Via/Via - минимально допустимый зазор между переходными отверстиями.

Smd/Smd (Same Signals) - минимально допустимый зазор между контактными площадками SMD, принадлежащими одной цепи.

Pad/Smd (Same Signals) - минимально допустимый зазор между контактной площадкой с отверстием и контактной площадкой SMD, принадлежащими одной цепи.

Via/Smd (Same Signals) - минимально допустимый зазор между переходными отверстиями (via) и контактными площадками SMD, принадлежащими одной цепи.

[Distance - интервалы]

Здесь заданы минимально допустимые интервалы расположения элементов платы относительно её края, и минимальные интервалы между отверстиями на плате.

Copper/Dimension - минимально допустимый зазор между токопроводящим рисунком (медью, Copper) и краем платы. По умолчанию 10 mil (0.254 мм). Если установить этот параметр в 0, то тест DRC не будет делать проверку на этот допуск.

Drill/Hole - минимально допустимое расстояние между отверстиями, по умолчанию 20 mil (0.51 мм).

[Sizes - размеры]

Эта закладка задает минимально допустимые размеры для ширины дорожек и диаметров отверстий. Допуски Minimum Width и Minimum Drill могут быть переопределены - увеличены в бОльшую сторону с помощью классов цепей (Net classes). Допуски Min. Micro Via и Min. Blind Via Ratio относятся только к многослойным платам.

Minimum Width - минимально допустимая ширина токопроводящей дорожки (wire). По умолчанию 12 mil (0.3048 мм).

Minimum Drill - минимально допустимый диаметр отверстия. По умолчанию 31 mil (0.7874 мм).

Min. Micro Via - минимально допустимый диаметр для глухого переходного отверстия (blind via), относящийся только глубине на 1 слой. Типичные значения для этой глубины составляют 50..100 микрон. Если указана величина больше, чем Minimum Drill (как это сделано в значении по умолчанию, т. к. указано 9.99mm), то эти переходные отверстия micro via запрещены.

Min. Blind Via Ratio - задает минимально допустимый диаметр отверстия d, которое должно иметь blind via по отношению к толщине слоя t. Производители печатных плат (заводы, где делают PCB на заказ) обычно задают это соотношение в форме 1:0.5. где 0.5 должно быть значением, которое вводится в это поле допуска.

[Restring - пояски]

На этой закладке указаны размеры колец фольги вокруг отверстий, это так называемые рестринги (от английских слов Rest Ring). В полях ввода можно указать ширину полоски кольца для контактных площадок с отверстиями (Pads), переходных отверстий (Vias), и для слепых переходных отверстий (blind vias), так называемых Micro Vias. В полях ввода указана ширина полоски фольги для Pads и Vias, указанная в процентах от диаметра отверстия, причем эта ширина ограничена введенными параметрами Min и Max. Для двухсторонних плат имеют смысл только параметры Pads/Top, Pads/Bottom (контактные площадки на верхнем и нижнем слое) и Vias/Outer (переходные отверстия). Если диаметр действительной контактной площадки или переходного отверстия приведет к увеличению кольца рестринга, то это значение будет использоваться для внешних слоев.

Pads/Top, Pads Bottom - определяют ширину полоски фольги кольца контактной площадки для верхнего и нижнего слоя соответственно.

Vias/Outer определяют ширину полоски фольги кольца переходного отверстия сразу и для верхнего, и для нижнего слоя.

Все остальное относится только к многослойным платам. Если поставлена галочка Diameter напротив Inner Pads и Inner Vias, то будут учтены также актуальные диаметры контактных площадок или переходных отверстий также и для внутренних слоев. Vias/Inner определяет ширину полоски фольги кольца переходного отверстия для внутренних слоев. Micro Vias/Outer и Micro Vias/Inner определяют ширину полоски фольги кольца слепого переходного отверстия для внешнего и внутреннего слоя соответственно. Переходные отверстия Micro Vias являются слепыми (blind vias), и всегда углубляются только на 1 слой. У них всегда диаметр отверстия меньше минимального значения диаметра Minimum Drill, указанного на закладке Sizes (это значение диаметра может быть перезадано параметрами классов цепей, Net classes).

[Shapes - форма контактных площадок]

На этой закладке задаются скругления краев для контактных площадок поверхностного монтажа (Smds), и тип формы контактных площадок с отверстиями (Pads) для верхнего и нижнего слоя. Из выпадающего списка можно выбрать варианты: как в библиотеке, квадрат, круг, восьмигранник. Кроме того, можно отдельно выбрать форму контактной площадки для первого отверстия элемента, есть варианты: специально не указано, квадрат, круг, восьмигранник. Параметр Elongation % задает удлинение контактной площадки в процентах.

[Supply]

На этой закладке задается размер термоизолятора для пайки контактных площадок. Почему выбрано такое название для закладки - непонятно. Может, потому, что термобарьеры актуальны только на массивных полигонах питания?.. Термобарьер/термоизоляция облегчает пайку, так как локализует нагрев. Если поставить галочку Generate thermals for vias, то термоизоляция будет сгенерирована и для переходных отверстий (обычно это не делается).

[Masks - параметры маски]

Маска нужна для защитного покрытия фольги проводящего рисунка. Обычно это слой лака зеленого цвета, но бывает также маска красного, синего и черного цветов. Для контактных площадок (мест пайки) в маске делают окна. Такая маска называется Stop Mask. Есть еще маска для нанесения паяльной пасты, такая маска называется Cream Mask. На закладке Masks как раз и задают параметры таких масок. Параметр указывает отступ окна соответствующей маски от края контактной площадки, и задается в процентах от наименьшего размера контактной площадки поверхностного монтажа (SMD), контактной площадки с отверстием (pad) и переходного отверстия (via), причем этот параметр ограничен абсолютным значением полей Min и Max.

Маска Cream генерируется только для площадок SMD.

Параметр Limit позволяет генерировать маску Stop и для переходных отверстий, у которых диаметр сверла превышает параметр в поле Limit. Как раз это позволяет либо открывать, либо скрывать под защитной маской переходные отверстия. В данном примере, показанном на скриншоте, переходные отверстия будут закрыты маской, если диаметр сверла переходного отверстия будет меньше 25 mil (0.635 мм).

[Misc - разное]

Check grid - установленная здесь галочка включит проверку расположения на координатной сетке всех контактных площадок, переходных отверстий и проводников в сигнальных слоях.

Check angle - установленная здесь галочка включит проверку, которая будет предупреждать от том, что дорожки не проведены под углом, кратным 45 градусов.

Max. length difference in differential pairs - задает максимальную разницу длин дорожек в дифференциальных парах проводников.

Gap factor for meanders in differential pairs - тут указан множитель для уравнивающего меандра дифференциальной пары. Множитель применяется к зазору дифференциальной пары, и определяет расстояние между петлями меандра.

[Словарик]

layer слой электрических соединений, на котором проложены дорожки из фольги. Самые простые платы имеют 2 слоя - верхний top и нижний bottom.

mil единица расстояния, часто применяемая для обозначения размеров на печатной плате. 1 mil равен одной тысячной доли дюйма, или 25.4 / 1000 мм (0.0254 мм).

hole отверстие, применяемое для монтажа печатной платы, или для монтажа деталей со штыревыми выводами. Чаще всего это отверстие имеет металлизацию, электрически соединяющие фольгу на верхней и нижней сторонах платы.

pad контактная площадка, предназначенная для припайки вывода электронного компонента. Pad бывает с отверстием (hole), если компонент имеет штыревые выводы, проходящие сквозь плату, или без отверстия, если компонент предназначен для поверхностного монтажа (SMD).

via переходное отверстие с металлизацией, предназначенное для соединения слоев печатной платы.

wire дорожка, соединительный проводник из фольги.

[Ссылки]

1. Материалы для печатных плат.
2. Via (electronics).
3. Eagle: настройка трассировки печатной платы (PCB) в соответствии с нужным классом точности.