Definición del contorno del PCB
Una de las primeras tareas en el diseño de PCB es la definición del contorno. Éste puede venir impuesto por la envoltura mecánica o, quizás el diseñador tenga libertad para definirlo. En cualquier caso, el contorno debe ser factible para la fabricación.
Un diseño listo para la fabricación
La fabricación impone unas limitaciones sobre diseño. No cualquier contorno es podrá ser fabricado..
Tamaño, forma y dimensiones.
En la mayoría de los casos el tamaño máximo del PCB viene determinado por la línea de ensamblaje SMT. Por lo general, el tamaño máximo es alrededor de 400x400mm.
Si el diseño es excesivamente pequeño puede presentar problemas en la fabricación. El fabricante necesitará panelizar el PCB (fabricar múltiples unidades del diseño en un mismo panel) y/o añadir tooling strips que permitan la fabricación.
La fabricación de este pequeño PCB ha requerido panelizar y añadir tooling strips. Las tooling strips son necesarias para llevar a cabo cada una de las etapas de la fabricación: revelado de las capas, centrado y prensado de capas, taladrado de los agujeros, etc...
Aunque los diseños rectangulares son preferibles para una fabricación eficiente, el contorno del PCB puede contener líneas curvas. Éstas son creadas mediante un proceso de fresado generalmente usando una fresa de 2.4mm de diámetro. Esto implica que los radios de los ángulos interiores deben ser igual o mayor a 1.2mm. Radios menores son permitidos, pero supondrán un coste extra. El diseño también puede contener vaciados o cutouts. Éstos se realizarán durante el mismo proceso de fresado y se debe considerar sus ángulos internos de la misma manera. La tolerancia dimensional del PCB es alrededor del ±0.1mm.
Tolerancia dimensional de los fabricantes Lab Circuit y Zubelzu.
Los agujeros y el drill chart
En la documentación para fabricación se incluye una tabla con la lista de todos los agujeros y sus características llamada drill chart. En ella se incluyen todos los agujeros con diámetros menores a 6.3mm. Los agujeros de mayor diámetro se consideran vaciados o cutouts del PCB y han de definirse como parte del contorno en la capa correspondiente.
Ejemplo de drill chart. Fuente “drill chart”
Capa mecánica Board Outline
El contorno del PCB se define en una capa mecánica. Esta capa se incluye en la documentación para fabricación como un archivo Gerber más. El contorno debe ser una trayectoria cerrada. La anchura de la línea es irrelevante ya que los fabricantes usa el centro de la línea como referencia. Es importante que esta capa solo incluya el contorno y ningún otro objeto, así el fabricante entiende claramente cuál es el contorno definido.
Contorno del PCB definido en la capa Board Outline (capa Mechanical 1)
Usando Altium Designer: Herramientas “Define Board Outline from selected primitives” y “Create Board Cutout from selected primitives”
En Altium Designer podemos definir el contorno del PCB a través de la herramienta “Define Board Outline from selected primitives”, del menú Design. Esta herramienta define el contorno en base a los objetos seleccionados. Para definir los cutouts o vaciados usaremos la herramienta “Create Board Cutout from selected primitives” del menú Tools.
Definición del contorno y un cutout
El contorno del PCB seguirá el centro de los objetos seleccionados.
Definición correcta del contorno del PCB. (Modo de visualización Draft accesible en el Panel View Configuration)
Es importante que el conjunto de estos objetos seleccionados forme una trayectoria cerrada, de lo contrario aparecerá un mensaje de aviso y el resultado será erróneo. Altium intentará encontrar una trayectoria cerrada siguiendo el borde exterior de los objetos y el contorno resultante será ligeramente más grande de lo esperado.
Mensaje de aviso debido a que los objetos seleccionados no forman una trayectoria cerrada.
Definición incorrecta del contorno del PCB
Diseña como un profesional. Crea y edita el contorno en dxf e importalo.
Una buena práctica es crear un archivo dxf con el contorno del PCB. Este archivo puede ser comprobado por el ingeniero mecánico y una vez aprobado, se importa al archivo de Altium Designer. Para editar un archivo dxf se puede usar un programa de CAD 2D. Existen multitud de ellos. Algunos gratuitos y fáciles de usar. Te recomiendo que te familiarices con uno de ellos y crees los contornos de tus diseños en un archivo dxf.
Programas de CAD 2D Opensource y Freeware. Fuente
Algunos de estos programas definen objetos de tipo “polilíneas”. Estos objetos suelen crear problemas al importarlos en Altium. Evítalos. Define el contorno del PCB usando líneas rectas y arcos.
El archivo dxf con la definición del contorno del Arduino Uno está disponible en la sección documentación link
El PCB y su envolturas mecánicas
Una mayor integración electrónica junto con un diseño industrial cada vez más exigente hace de la definición del contorno del PCB una tarea delicada. Hemos de asegurar que nuestro diseño cumpla con los requerimientos mecánicos y pueda ser ensamblado en su envoltura mecánica correctamente.
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