“經常看到小伙伴們詢問KiCad中的Margin層有什么用,和板框層Edge.Cut有什么區別?雖然實際實際中可以完全忽略Margin層,但理解它并合理的加以使用,可以為設計帶來一定的便利。”
Edge.Cuts板框層 在介紹“Margin”層之前我們先來復習下“Edge.Cuts”板框層。 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“Edge.Cuts”上的圖形時將停止敷銅。最新的推擠算法布線器不允許導線穿過“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在一個單獨的Gerber文件中,獨立展示。(KiCAD的 "繪圖 "菜單有支持這兩種方法的選項。) 一些板廠希望在Edge.Cut層上定義所有的內部切口、槽等;有些板廠則可能希望在一個單獨的文件中提供這一信息。
Margin層定義
KiCAD中的 "Margin" 層是一個沒有精確定義的技術層(工藝層)。我想說它根本沒有真正定義,但這可能不完全正確。根據開發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區域(setback/pullback),區域中不允許有元件、布線或其它電氣對象。如下圖所示,黃色圖形為板框層,粉色圖形為Margin層,黃色與粉色線條的中間區域就是縮進區域(setback area),區域中不允許出現銅對象。 這與板廠的制造工藝相關:板廠不會把銅對象(焊盤或布線)放在離邊緣太近的地方。通常,縮進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聯想到一個類似的設計約束:銅到板邊間隙。這不是和縮進區域起的作用差不多嗎?的確,這也是為什么之前說“Margin”層未被準確定義的原因之一。
我們先不糾結定義,看一下板框層和Margin層的實現。
板框層與Margin層的實現
板框層的實現與作用 板框層(Edge.Cut)的實現非常好理解。如果將板框層設為活動層,然后使用“圖形”對象在板框層中繪制封閉的圖形,即完成了板框的定義:
注意:板框層上只允許擺放非電氣的圖形對象,KiCad限制了電氣對象在板框層上的擺放。 如果在板框層的內部放置圖形對象,則視為對PCB的開槽/開孔。如下圖所示,在板框層上繪制了一個圓及一個矩形后在2D和3D視圖中的效果:
Margin層的實現與作用 我們把當前的活動層設為“Margin”層,然后繪制同樣的圖形:
這時切換到3D環境中看不出任何變化:
這時,如果按快捷鍵B,將敷銅區域重新填充,會發現Margin層中圖形所在區域的敷銅消失了: 在3D環境下查看,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。
您可能又會聯想到,這一效果和“規則區域”的實現類似:
的確如此,但“規則區域”可以有更多的配置,比如規則作用在哪些層?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DRC報錯!
DRC的行為
在對板框層及Margin層DRC的處理上,KiCad做得比較粗糙。它的處理原則是:Margin層等同于板框層。怎么理解? 以下圖為例,黃色是板框層,粉色是Margin層。 當板框層或Margin層已經存在的情況下,布線器會禁止布線穿越這兩層:
如果我們把一個過孔直接放在以下位置,會得到Margin層和Edge層分別報出的“電路板邊緣間隙違規”錯誤:
同樣的,如果我們依次將Margin層和板框層設為活動層,分別在存在銅對象的位置擺放一個矩形,同樣可以得到分別針對Margin層和板框層的“電路板邊緣間隙”違規:
總結
Margin層的定義與作用并不十分精確。由于“電路板邊緣間隙”規則的存在,絕大部分的設計只需要用到板框層(Edge.Cut),而完全沒必要使用Margin層。但在某些應用場合,使用Margin層,結合DRC的方式,可以快速判斷出某一區域內是否存在不必要的電氣對象。當然,用“規則區域”的方式也可以更準確地實現類似的效果。
審核編輯 黃宇
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