CON ALTIUM DESIGNER, EL STACK-UP DE PCB DE 4 CAPAS NUNCA HA SIDO TAN FÁCIL

Zachariah Peterson
|  Creado: June 4, 2021

No se conforme con una herramienta de gestión del apilado o stack-up de PCB de 4 capas incapaz de procesar solicitudes simples y necesarias. Elija un software de diseño de PCB que sea capaz de completar el trabajo satisfactoriamente a la primera.

La finalidad de las plantillas (o stencils) de PCB es permitir instalar rápidamente la pasta de soldadura en las placas de circuito, y hay muchos nombres y enfoques en torno a este concepto: plantillas de corte con láser (también conocidas como plantillas láser), plantillas metálicas de acero inoxidable, plantillas de tamaño completo y mini, marco de plantilla y plantilla para pasta, solo por mencionar algunos. Pero la manera de utilizar una plantilla de PCB y una impresora de plantillas no tiene por qué resultar tan confuso como parece.

Para llevar el diseño de una PCB de un simple prototipo a producción, es necesario crear una capa de máscara de soldadura y una capa de máscara de pasta o plantilla. La capa de máscara de soldadura designa las áreas de la PCB que se cubrirán con tinta resistente a la soldadura. Las capas de máscara de pasta, o plantillas, marcan las áreas donde se aplicará la pasta de soldadura en el apilado o stack-up de la PCB. El uso del estarcido en pasta de soldadura requiere métodos específicos para garantizar que el diseño de la PCB pase correctamente del prototipo a la producción.

Al trabajar con una placa de circuito para que satisfaga los requisitos relativos a la pasta de soldadura y fabricación, es posible que el diseñador no tenga suficientemente en cuenta el espesor o el diseño de la plantilla ni el horno de reflujo. No obstante, es importante comprobar siempre que el diseño de un circuito impreso tiene una composición sencilla y que es fácil de producir, y ahí es donde entra en juego una potente herramienta CAD.

El diseño de una plantilla que facilite un montaje de PCB más rápido comienza con Altium Designer

Cuando usted y su equipo de diseño trabajan con plantillas sin marco, prototipos de plantillas de SMT o plantillas de rectificación, necesita un software de diseño que le proporcione la máxima uniformidad, eficiencia y fiabilidad. Altium Designer ofrece un enfoque unificado para el apilado o stack-up de capas de PCB, los materiales de plantilla, las ubicaciones de identificación de marcadores y los espesores de lámina. Asimismo, Altium garantiza que las conexiones del dispositivo de montaje superficial sean correctas, ayudándole con su proyecto a lo largo de todo el proceso de diseño.

Las herramientas disponibles en Altium Designer ayudan a evitar problemas con las plantillas, ya se trate de una plantilla metálica de acero inoxidable cortada con láser, una miniplantilla simple o cualquier otra cosa. A medida que trabaja con dispositivos de montaje superficial, el tamaño de los componentes disminuye la eficacia de las impresoras de plantillas para pasta de soldadura. El uso de plantillas no adecuadas puede ocasionar problemas de fiabilidad de la PCB. Una mala resolución de la plantilla o plantillas con bordes irregulares disminuyen la definición del borde de unión y pueden dar lugar a una aplicación excesiva de pasta de soldadura. La distribución desigual de la pasta de soldadura puede hacer que se formen puentes y provocar cortocircuitos.

ALTIUM DESIGNER ADOPTA UN ENFOQUE PRECISO PARA LAS PLANTILLAS

La selección del espesor de lámina adecuado depende de los tipos de dispositivos que se hayan cargado en la PCB. Por ejemplo, algunos encapsulados de componentes, como los circuitos integrados de contorno pequeño (SOIC) con paso de 0,020”, necesitan una plantilla de pasta de soldadura más fina que los SOIC de paso 0,050”. Controlar el volumen de la pasta de soldadura que se deposita en la placa y evitar las uniones de soldadura imperfectas puede ser un problema de diseño si el espesor de la plantilla de pasta de soldadura varía de 0,001” a 0,030” y el espesor de lámina varía de 0,004” a 0,007”. Altium Designer calcula automáticamente el espesor de la plantilla y la lámina, así como las dimensiones exactas de apertura de la plantilla y las ubicaciones de identificación de los marcadores para el diseño y los componentes de su placa de circuito impreso.

Analizar las formas de la placa puede ayudarle a comprender los requisitos en términos de soldadura en el apilado o stack-up de PCB

Analizar las formas de la placa puede ayudarle a comprender los requisitos en términos de soldadura en el apilado o stack-up de PCB

Paso de la composición a la producción de un diseño con facilidad

El cuadro de diálogo del gestor de apilado de capas (Layer Stack Manager) de Altium Designer le ofrece las herramientas de precisión que necesita para configurar las capas de la placa. Al gestor de apilado de capas, se puede acceder desde la barra de herramientas y elegir los cuadros de diálogo simple (Simple) o avanzado (Advanced). Con el cuadro de diálogo del gestor de apilado de capas simple, obtiene las características y la funcionalidad necesarias para gestionar las capas de la pila de una PCB simple y rígida. La modalidad avanzada ofrece controles adicionales para agregar y gestionar múltiples subapilados para PCB rígidas-flexibles. En ambas modalidades, Altium Designer ofrece opciones de personalización, pares de capas, pares de capas internas y generación para crear la placa.

ALTIUM DESIGNER EMPLEA TECNOLOGÍAS AVANZADAS DE APILADO O STACK-UP DE PCB DE 4 CAPAS

La configuración de apilado de capas le permite seleccionar la capa dieléctrica, así como la ubicación de la pila, mientras que el cuadro de diálogo del gestor de par de perforación (Drill-Pair Manager) le permite configurar los pares de perforación que necesita para la pila de capa activa. Con los parámetros del gestor dieléctrico (Dielectric Manager), podrá indicar el tipo de capa y utilizar la siguiente serie de opciones para determinar el tipo de máscara de soldadura: None (ninguna), Core (núcleo), Prepeg (preimpregnado), Surface Material (material de superficie) y Film.

A medida que trabaja con las configuraciones de capa de máscara de soldadura, puede asignar un nombre a las capas, especificar el material de la capa de máscara, definir el espesor y determinar la constante dieléctrica del material de la máscara de soldadura. Puede utilizar la función de previsualización para obtener una vista previa gráfica del apilado.

Organizar el apilado o stack-up de las capas de PCB garantizará el éxito del diseño

Organizar el apilado o stack-up de las capas de PCB garantizará el éxito del diseño

Utilice un software que se adapte a sus exigencias de diseño

Las láminas de acero inoxidable de corte con láser crean aberturas para cada dispositivo de montaje superficial presente en el diseño de PCB. Para poder colocar las aberturas, crear las ventanas definidas para la máscara de soldadura (SMD) para los pads térmicos y alinear la plantilla cuidadosamente con la PCB, debe contar con herramientas que simplifiquen el proceso de la creación de prototipos de placa. El editor de bibliotecas de PCB de Altium Designer le ofrece las herramientas que necesita para minimizar la variabilidad de separación, mejorar la fiabilidad y garantizar un recuento de vías correcto.

Los objetos de pad estándar de Altium Designer incluyen pads de forma redonda, rectangular, redondeada, rectangular redondeada y octogonal. Puede medir las formas de los pads en las direcciones X e Y y usar orificios redondos o ranurados. Puesto que las huellas de nuevos componentes podrían requerir pads de forma personalizada, Altium Designer le ofrece la posibilidad de incorporar otros objetos de diseño, tales como rellenos, arcos, líneas o regiones para preparar la forma de cobre que se utiliza para el pad personalizado.

Puede utilizar el objeto "región sólida" como objeto poligonal para crear pads de formas personalizadas. Asimismo, puede usar el gestor de guías para definir cuatro guías de puntos en las ubicaciones que sean necesarias. Además, Altium Designer ofrece otra opción para crear pads de formas personalizadas. La posibilidad de usar líneas y arcos le permite definir un contorno cerrado de la forma y convertir, a continuación, el contorno en una región sólida. Tras seleccionar las líneas y los arcos, puede utilizar el comando Create Region from Selected Primitives (Crear región a partir de primitivos seleccionados), presente en los menús desplegables Tools (Herramientas) y Convert (Convertir).

ALTIUM DESIGNER LE PERMITE TRABAJAR CON PADS DE FORMAS PERSONALIZADAS

Altium Designer le permite calcular las máscaras de soldadura y pasta para cualquier objeto primitivo. Con las herramientas de Designer, tiene la posibilidad de calcular una cantidad de máscara de soldadura y pasta definida por el usuario o emplear el sistema de reglas. En el panel Properties (Propiedades), puede activar la configuración de control de expansión de máscara deseada.

Con algunas aberturas de máscara, no se puede utilizar una máscara calculada. El trabajo con una máscara definida manualmente empieza por colocar los objetos de diseño apropiados en la capa de máscara correspondiente. La máscara se define en el negativo, donde los objetos colocados definen las aberturas en la capa de máscara de soldadura.

Con el editor de bibliotecas de PCB de Altium Designer, la máscara de soldadura se puede definir utilizando primitivos de pista y arco. Después de configurar la capa activa para la máscara de soldadura, el editor permite dibujar arcos alrededor de las vías, crear líneas a lo largo del exterior de los pads térmicos y dibujar pistas adicionales que se cruzan para la línea del panel de máscara de soldadura. A partir de ahí, puede seleccionar los primitivos y crear (desde el menú Tools) una región usando los primitivos seleccionados.

El conjunto de herramientas de Altium le permite crear expansiones de máscara de soldadura para cada orificio de vía y copiar las ventanas SMD desde la capa de máscara de soldadura en la capa de pasta de soldadura. El software Altium también es capaz de detectar y solucionar las conexiones de enrutamiento a cualquier objeto de cobre. Asimismo, puede usar los radios de conexión térmica poligonal durante el diseño de un pad personalizado. Los pads pequeños dentro del software funcionan como puntos de conexión poligonales. A continuación, con Altium Designer, puede asociar cada nueva huella a un dispositivo y crear una imagen de la PCB en 3D.

Altium Designer calcula automáticamente todo lo necesario para producir la plantilla de una PCB. Este potente software adopta un enfoque unificado para el diseño y creación de PCB a través de una serie de herramientas, como el editor de esquemáticos, ActiveBOM, enrutamiento interactivo y diseño nativo de PCB en 3D. Altium Designer incluye amplias bibliotecas de componentes que le conectan con sus proveedores en tiempo real.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson cuenta con una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland. Realizó su investigación en Física MS sobre sensores de gas quimisortivo y su doctorado en Física Aplicada sobre teoría y estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas en láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sistemas ambientales y análisis financiero. Su trabajo ha sido publicado en varias revistas revisadas por pares y actas de conferencias, y ha escrito cientos de blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Zachariah trabaja con otras compañías en la industria de PCB proporcionando servicios de diseño e investigación. Es miembro de IEEE Photonics Society y de la American Physical Society.

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