Правила проектирования (Design Rules, DR) — это формализованный свод технологических, электрических и производственных ограничений, определяющих допустимые геометрические параметры и взаимное расположение всех элементов печатной платы: проводников (trace), диэлектрических промежутков (clearance), переходных и монтажных отверстий (vias), контактных площадок (lands, pads), зон паяльной маски (solder mask) и шелкографии (legend). Их основная цель — обеспечить принципиальную реализуемость конструкции, её надёжность в заданных условиях эксплуатации и соответствие возможностям конкретного контрактного производства.
Состав и источники правил
Набор правил проектирования формируется на основе требований нескольких ключевых документов:
-
Технологические стандарты, такие как IPC-2221 (общие стандарты проектирования), IPC-2222 (для жёстких плат высокой плотности), IPC-2223 (для гибких плат). Эти стандарты задают базовые минимальные значения, например, ширины проводников или зазоров в зависимости от класса точности.
-
Стандарты на материалы определяют требования к материалам (например, по ГОСТ 10316-78 или IPC-4101) определяют такие параметры, как минимальная толщина диэлектрика между слоями или термостойкость.
-
Стандарты приёмки, такие как IPC-6012 (для жёстких плат) и ГОСТ Р 55693-2013 содержат критерии, которые должны быть соблюдены в готовом изделии, что напрямую транслируется в правила на этапе проектирования.
-
Внутренние возможности производства (технологический регламент) определяют принципиальную возможность выполнения работ. Производитель, исходя из состояния своего оборудования (точности фотошаблонов, сверлильных станков, оборудования для металлизации), определяет и публикует собственные, более строгие правила для гарантированного выхода годных изделий. Например, минимальный диаметр сверления или монтажный зазор для паяльной пасты.
Ключевые параметры, определяемые правилами
Правила проектирования охватывают несколько групп параметров, самые значимые из них:
-
Электрические изоляционные зазоры (Clearance). Минимальное расстояние между токопроводящими элементами на одном слое, необходимое для предотвращения пробоя и утечек. Зависит от рабочего напряжения и условий окружающей среды.
-
Ширина проводников (Trace Width). Определяется требуемым токопроведением (с учётом нагрева) и технологическими возможностями травления.
-
Параметры отверстий. Минимальный диаметр переходного отверстия (PTH) и монтажного отверстия (NPTH), соотношение диаметра отверстия к толщине платы (Aspect Ratio), размер контактной площадки (Annular Ring).
-
Правила для паяльной маски (Solder Mask). Минимальная ширина перемычки маски между контактными площадками (Solder Mask Web), размеры окон в маске.
Связь с проверкой правил проектирования (DRC)
Совокупность правил проектирования является входными данными для процедуры Проверки правил проектирования (Design Rule Check, DRC) — автоматизированного процесса анализа файлов конструкции печатной платы (обычно в CAD-системе) на соответствие всем установленным ограничениям. Успешное прохождение DRC означает, что конструкция технологически выполнима на целевых производственных мощностях и с большой вероятностью пройдёт приёмочный контроль по стандартам IPC-A-600 и ГОСТ Р 56251-2014. Для контрактного производства согласование и строгое соблюдение единого набора правил проектирования между заказчиком и исполнителем — это фундамент для избежания ошибок, снижения числа итераций и успешного запуска в производство как прототипов, так и серийных партий.
Источники: IPC-T-50 «Terms and Definitions» (defines Design Rule), IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design», IPC-2222 «Sectional Design Standard for Rigid Organic Printed Boards», IPC-6012 «Qualification and Performance Specification for Rigid Printed Boards», ГОСТ Р 55693-2013 «Платы печатные жёсткие. Технические требования».