“經(jīng)常看到小伙伴們詢問KiCad中的Margin層有什么用,和板框?qū)覧dge.Cut有什么區(qū)別?雖然實(shí)際實(shí)際中可以完全忽略Margin層,但理解它并合理的加以使用,可以為設(shè)計(jì)帶來一定的便利。”
Edge.Cuts板框?qū)?/strong> 在介紹“Margin”層之前我們先來復(fù)習(xí)下“Edge.Cuts”板框?qū)印?KiCAD將 "Edge.Cuts"層上的封閉圖形(直線、圓圈等)視為電路板的物理邊緣。敷銅算法在到達(dá)“Edge.Cuts”上的圖形時(shí)將停止敷銅。最新的推擠算法布線器不允許導(dǎo)線穿過“Edge.Cuts”層上的邊框。
“Edge.Cuts”的目的是為了滿足電路板制造商的要求,以確定電路板的物理輪廓。有些板廠要求板框顯示在每一層的Gerber文件中;有些板廠則要求板框只出現(xiàn)在一個(gè)單獨(dú)的Gerber文件中,獨(dú)立展示。(KiCAD的 "繪圖 "菜單有支持這兩種方法的選項(xiàng)。) 一些板廠希望在Edge.Cut層上定義所有的內(nèi)部切口、槽等;有些板廠則可能希望在一個(gè)單獨(dú)的文件中提供這一信息。
Margin層定義
KiCAD中的 "Margin" 層是一個(gè)沒有精確定義的技術(shù)層(工藝層)。我想說它根本沒有真正定義,但這可能不完全正確。根據(jù)開發(fā)者郵件組及論壇的信息,“Margin”層最初是用來定義從電路板的物理邊緣所需的縮進(jìn)區(qū)域(setback/pullback),區(qū)域中不允許有元件、布線或其它電氣對象。如下圖所示,黃色圖形為板框?qū)樱凵珗D形為Margin層,黃色與粉色線條的中間區(qū)域就是縮進(jìn)區(qū)域(setback area),區(qū)域中不允許出現(xiàn)銅對象。 這與板廠的制造工藝相關(guān):板廠不會(huì)把銅對象(焊盤或布線)放在離邊緣太近的地方。通常,縮進(jìn)的要求大于銅與銅之間的最小間距。
說到這兒聰明的小伙伴肯定會(huì)聯(lián)想到一個(gè)類似的設(shè)計(jì)約束:銅到板邊間隙。這不是和縮進(jìn)區(qū)域起的作用差不多嗎?的確,這也是為什么之前說“Margin”層未被準(zhǔn)確定義的原因之一。
我們先不糾結(jié)定義,看一下板框?qū)雍蚆argin層的實(shí)現(xiàn)。
板框?qū)优cMargin層的實(shí)現(xiàn)
板框?qū)拥膶?shí)現(xiàn)與作用 板框?qū)?Edge.Cut)的實(shí)現(xiàn)非常好理解。如果將板框?qū)釉O(shè)為活動(dòng)層,然后使用“圖形”對象在板框?qū)又欣L制封閉的圖形,即完成了板框的定義:
注意:板框?qū)由现辉试S擺放非電氣的圖形對象,KiCad限制了電氣對象在板框?qū)由系臄[放。 如果在板框?qū)拥膬?nèi)部放置圖形對象,則視為對PCB的開槽/開孔。如下圖所示,在板框?qū)由侠L制了一個(gè)圓及一個(gè)矩形后在2D和3D視圖中的效果:
Margin層的實(shí)現(xiàn)與作用 我們把當(dāng)前的活動(dòng)層設(shè)為“Margin”層,然后繪制同樣的圖形:
這時(shí)切換到3D環(huán)境中看不出任何變化:
這時(shí),如果按快捷鍵B,將敷銅區(qū)域重新填充,會(huì)發(fā)現(xiàn)Margin層中圖形所在區(qū)域的敷銅消失了: 在3D環(huán)境下查看,和2D情況相同。但卻只是缺少了部分敷銅,和Edge.Cut層的開槽是完全不一樣。
您可能又會(huì)聯(lián)想到,這一效果和“規(guī)則區(qū)域”的實(shí)現(xiàn)類似:
的確如此,但“規(guī)則區(qū)域”可以有更多的配置,比如規(guī)則作用在哪些層?又作用在哪些對象(布線/過孔/焊盤/敷銅/封裝)?而對于Margin層來講,其上的繪制的圖形將作用在所有的電氣層,如果有對象在圖形范圍中,將直接觸發(fā)DRC報(bào)錯(cuò)!
DRC的行為
在對板框?qū)蛹癕argin層DRC的處理上,KiCad做得比較粗糙。它的處理原則是:Margin層等同于板框?qū)印T趺蠢斫猓?以下圖為例,黃色是板框?qū)樱凵荕argin層。 當(dāng)板框?qū)踊騇argin層已經(jīng)存在的情況下,布線器會(huì)禁止布線穿越這兩層:
如果我們把一個(gè)過孔直接放在以下位置,會(huì)得到Margin層和Edge層分別報(bào)出的“電路板邊緣間隙違規(guī)”錯(cuò)誤:
同樣的,如果我們依次將Margin層和板框?qū)釉O(shè)為活動(dòng)層,分別在存在銅對象的位置擺放一個(gè)矩形,同樣可以得到分別針對Margin層和板框?qū)拥摹半娐钒暹吘夐g隙”違規(guī):
總結(jié)
Margin層的定義與作用并不十分精確。由于“電路板邊緣間隙”規(guī)則的存在,絕大部分的設(shè)計(jì)只需要用到板框?qū)樱‥dge.Cut),而完全沒必要使用Margin層。但在某些應(yīng)用場合,使用Margin層,結(jié)合DRC的方式,可以快速判斷出某一區(qū)域內(nèi)是否存在不必要的電氣對象。當(dāng)然,用“規(guī)則區(qū)域”的方式也可以更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)類似的效果。
審核編輯 黃宇
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