5 Editor tvarů součástek

Tvary součástek (footprints) se v programu KiCAD nazývají moduly. Velkou výhodou je, pokud výrobce v katalogovém listu přímo uvádí tvar na tisku na DPS. Moduly můžeme upravovat z editoru Pcbnew kliknutím na ikonku .

Příklad uvedu na LCD displeji, který se dá koupit v TME pod označením LCD3.0 [5]. Výrobce neuvádí tvar tisku, ale obsahuje dokonale zdokumentovaný displej co do rozměrů (někdy je dokumentace k součástce tak špatná, že některé rozměry je nutno odměřit z PDF pomocí pravítka). Vytvoříme nový modul kliknutím na ikonku . Součástku pojmenujeme LCD30. Vybereme mřížku, ve které máme umístěny vývody. Pro vývodové integrované obvody a mnoho konektorů je to 2,54 mm, ale pro nové SMD IO a konektory s malou roztečí se používá milimetrová mřížka (0,5 mm). Rozteč mezi vývody je 2,54 mm, ale vývodů je v řadě sudý počet nastavíme mřížku poloviční, tedy 1,27 mm. To proto, abychom měli součástku umístěnou ve středu. Pokud máme druhý rozměr (y) v nestandardní míře, nebo je rozteč celá nestandardní (ani mm ani mils), můžeme využít uživatelsou mřížku, kde pro osu X a pro osu Y nastavujeme mřížku zúvlášť (Úpravy/Rozměry/User Grid Size). Vývod č.1 si spočítáme, že leží na souřadicích X = 27,94 / 2 = 13,97 a Y = 33,02 / 2 = 16,51. Protože začneme kreslit horním levým rohem (stejně jako v datasheetu), budou obě souřadnice záporné (tedy -13,97 a -16,51).

Kliknutím na ikonku (přidat plošky) přejdeme do režimu přidávání vývodů). Nyní klikneme na vypočítanou souřadnici prvního vývodu (-13,97 a -16,51). Dojde k přidání vývodu, a to takového, jaký byl naposledy použit. Protože vývod nejspíše vyhovovat nebude, odejdeme z režimu přidávání plošky (klávesa Esc) a dvojím kliknutím na plošku ji upravíme. Pad number je číslo plošky. Někdy mají součástky plošky místo čísel pojmenovány (například tranzistor CBE, dioda AC apod.), takže zde píšeme místo čísel ono pojmenování. Net name nás nyní nezajímá, necháme ho nevyplněné, protože je stejně vyplněn netlistem. Pad type určuje typ plošky.

• Through hole je standardní typ plošky pro vývodovou součástku, díra je prokovená, pokud se jedná o dvou a vícevrstvou DPS. Ploška se nesmí překrývat s jinou ploškou v žádné vrstvě. Součástka se neosazuje do pájecí pasty.

• SMD je určena pro SMD součástky. Ploška nemá díru, může být jen na straně TOP nebo BOTTOM a může se překrývat s ploškami a spoji v jiných vrstvách.

• Connector nepředstavuje součástku, ale konektor na DPS, který se vytvoří vedením spojů a celá DPS se zastrčí do konektoru na jiné desce (např. PCI karta)

• NPTH, Mechanical je díra bez prokovení a měděné plošky v okolí. Používá se pro mechanické díry, aby nezabíraly mnoho místa. V těsné blízkosti NPTH díry se raději vyhněte vedení spojů.

Pro náš případ použijeme Through hole. Pozice X a Y je pozice díry. V případě, že máme jeden vývod, který není v mřížce, lze takto snadno upravit jeho pozici vzhledem ke středovému bodu součástky. Shape je tvar vývodu. Může být kruh, ovál, obdélník, lichoběžník. Velikost X a Y definují rozměry plošky.

Pro vývod č.1 je zvykem používat odlišný tvar plošky. V našem případě pro první vývod použijeme obdélník s rozměry X = 1,5 mm a Y = 3 mm. Orientaci necháme na 0°. Je možno vybrat z násobků 90° nebo z násobku 0,1° vypsaného dole. Shape offset udává posun plošky vzhledem k jejímu středu, ve kterém je obvykle díra. To se hodí například pro obvod v pouzdře PENTAWATT nebo ZIP, pokud vyžadujeme dobré držení pouzdra při jednostranné DPS.

Pro díru můžeme mít dva tvary – kruhovou a ovál. Ovál vyžaduje frézování a používá se pro větší díry, většinou pro uchycení mechanických dílů jako jsou chladiče. V praxi se oválu snažíme vyhnout. Ne mnoho firem to umí vyrobit pro malé díry.

Vrstvy mědi lze vybrat všechny, zepředu, zezadu a žádné. Pro náš případ běžné díry se automaticky vybralo obě. Pro SMD se používá zepředu a pro NPTH se používá žádné.

Dále lze vybrat ostatní technické vrstvy, které mají být pro plošku definované. Protože je díra prokovená a pájecí ploška je z obou stran, je vhodné definovat přední i zadní masku. Pro SMD bude jen přední maska. Vývody skrz díru se do pasty neosazují, tato pro SMD bude pasta zepředu. Zvláštní typ plošky pak představuje ploška pro lepidlo. Je to neelektrická ploška, která obvykle nemá měděnou vrstvu a nemá definovanou masku, zato má definováno lepidlo zepředu. Slouží pro nanášení lepidla sítotiskem a součástky se na něj pak přilepí při osazování. Pak to obvykle projde vlnou součástkami dolů.

V lokálním nastavení můžeme přepsat standardní odstupy izolačních mezer. Například u plošky co bude typicky připojována na rozlitou zem a sama součástka má nízký tepelný odpor (typicky ukotvení chladiče, cívky s velkým průměrem vodiče) je vhodné přepsat termální reliéf za větší. Oproti tomu součástka, která bude DPS potřebovat jako chladič (výkonové SMD tranzistory, SMD zdrojové IO) je vhodné zvolit SOLID termální reliéf – tedy rozlití mědi se propojí s ploškou (pokud je na stejném potenciálu). Obrázky viz. kapitola zóny.

Další plošku vytvoříme podobným způsobem, avšak ploška nebude obdélník, ale bude ovál. Ostatní plošky přidáváme pouze klikáním na pozice při volbě přidat plošky.

Nyní můžeme nakreslit obrys součástky do potisku. Vybereme si metrickou mřížku 0,25 mm a klikneme na ikonku  (přidat obrys nebo mnohoúhelník). Dále nakreslíme obrys podle vypočtených souřadnic.

Pokud vyžadujeme, aby některá čára byla v jiné vrstvě, dvakrát na ni klikneme, nebo pomocí pravého tlačítka myši zvolíme její úpravy. Větsinou toho není potřeba a obrysy součástek by měly být jen ve vrstvě potisku, ale z buď z dokumentačních důvodů nebo z výrobních to jde. Příkladem může být vytvoření plošky pro pryžové tlačítko (najdeme v dálkovém ovládání), kde na SMD plošku připojujeme vodiče (motiv tisku) a masku.

Poté, co máme nakresleny obrysy součástky přesuneme texty reference (LCD30) a hodnoty (VAL**) do vhodného místa. Reference by měla být vidět i při zapájené součástce, takže musí být mimo součástku. Zato hodnota nebude viditelná a může být i uvnitř součástky. Aby byla neviditelná, editujeme ji (dvojklik) a vybereme ji jako skrytou. Při vytváření knihoven je vhodné se držet jednou zadaných rozměrů textu, které se nejlépe osvědčí v naší technologii. Rozměry každého textu lze upravit v jeho editaci jak v knihovně, tak později při návrhu DPS.

Součástku můžeme uložit do již existující knihovny (vybereme knihovnu  a součástku uložíme) nebo vytvoříme novou knihovnu i se součástkou . Ovšem při vytvoření nové knihovny se knihovna neobjeví v přidaných knihovnách, knihovna se musí přidat ručně v editoru DPS Pcbnew.

Nakonec můžeme doplnit ještě další parametry součástky kliknutím na ikonku , a přidat dokumentaci, klíčová slova. Dále nastavíme ve vlastnostech, jedná-li se o vývodovou součástku (Normální), SMD součástku (Normálně + vložit) nebo virtuální součástku, např. Konektor tvořený DPS (Virtuálně). To je pro osazovací automat. Pro speciální případy lze rovněž pro všechny vývody nastavit izolační mezery. Naposledy přidáme 3D tvar (pokud existuje) a na součástku se podíváme ve 3D. Někdy je třeba upravit otočení, rozměry a/nebo posunutí součástky, aby seděla ve vývodech.

5.1 Další užitečné funkce

Pro změnu středu součástky použijeme Umístit/Anchor. Je vhodné předtím vybrat vhodnou mřížku, protože souřadnice jsou počítány vždy od středu počátečního bodu mřížky. Ten lze také přemístit, aby se něco lépe počítalo. Střed součástky se používá pro osazování osazovacím automatem. Rovněž funguje klávesa mezerník pro relativní souřadnice.

Kliknutí pravým tlačítkem myši na vývod se objeví menu. V něm je možnost Exportovat nastavení plošek. To znamená, že tato ploška bude vzorem pro nově vytvářené další plošky. Nastavení nových plošek znamená, že ploška bude nastavena podle posledního vzoru. Obecné nastavení plošek umožňuje změnit vzor a pak ho aplikovat na ostatní plošky podle výběru. To je vhodné pokud nadefinujete plošky špatně, nebo vytváříte novou součástku, u které úmyslně zvětšujete velikost plošek. Příklad: konektor ARK500 lze montovat na oboustrannou prokovenou DPS s poměrně malou velikostí plošek. Prokovení DPS je velmi pevné a konektor se neurve. Ale pokud bychom tento konektor chtěli použít na jednostrannou DPS, pravděpodobně se urve, a proto vytvoříme jinou verzi s většími ploškami. A k tomu je ideální funkce obecné nastavení plošek. Mohli bychom samozřejmě používat tvar s většími ploškami i pro vícevrstvé DPS, ale tam bychom přišli o možnost táhnout spoj mezi ploškami a připravili bychom se o prostor na spodní straně DPS.

Kliknutí pravým tlačítkem myši na čáru je možno měnit její souřadnice, tloušťku a její vrstvu. Ale je možno provést také hromadnou změnu všech čar – tloušťky a vrstvy.

V horní liště je ikonka „zkontrolovat modul“, ale ta v době psaní tohoto textu ještě nebyla funkční. Tak snad v příští verzi bude.