Demostraciones para Diseños de Capas Múltiples: Mejores usos Para Cada Capa

En su carrera de diñenador placas de circuito impreso [PCB, por sus siglas en inglés], diseñará una gran cantidad de  diferentes placas impresas para adaptarse a diversas tecnologías de diseño con las que se enfrentará. Para ello, utilizará un exceso de placas de circuitos de toda clase de tamaños, formas y conteo de capas diferentes. La forma en que decida  configurar las capas de su PCB y lo que coloque en cada capa dependerá, por supuesto, de lo que esté diseñando. El enrutamiento de líneas TEM y microstrip requerirá ciertas configuraciones de apilamiento, pero otros detalles, como la integridad de la señal, la alimentación, y requerimientos termales también deberán considerarse

Lo importante ahora es comprender  cómo mejor utilizar las herramientas de su diseño de PCB para que puede crear exactamente lo que necesita para cada capa cuando esté configurando sus diseños de capas múltiples. Estamos utilizando Altium Designer^® para crear nuestros diseños de placas de circuitos, y su versatilidad nos brinda mucha flexibilidad a la hora de configurar diseños. He aquí algunos puntos clave que debe conocer al configurar sus propios diseños de capas múltiples. 

Configuración de cada capa para el mejor uso en su diseño de placa de circuito impreso

Una vez  creada el contorno de la forma de la placa que necesita para su diseño, está listo para configurar las capas con las cuales va a trabajar. Para mostrar las capas en un diseño de PCB, Altium Designer le proporciona el panel de “Ver Configuración” [View Configuration en inglés]. Puede abrir este panel haciendo clic en el botón  “Paneles” [Panels], yendo al menú desplegable “View > Panels > View Configuration”, o simplemente pulsando la tecla de acceso rápido “L” minúscula. El panel se verá de modo similar a la siguiente imagen.

^{La pestaña de “Layers & Colors” en el panel “View Configuration” en Altium Designer}

El panel “View Configuration” tiene dos pestañas: “Layers & Colors” y “View Options”. Puede ver estas pestañas en la imagen anterior, y como puede ver, tiene mucho contenido. A pesar de que esta placa es de un diseño simple de dos capas, la pestaña “layers” es bastante profunda, tanto que la hemos cortado por la mitad para mostrarle todo el contenido en paralelo. Con este panel, tiene la capacidad de conmutar la visibilidad de las capas denominadas “Signal Layers”, “Component Layers”, “Mechanical Layers”, y “Other Layers”. También puede controlar conjuntos de capas y la capa activa, así como configurar los colores del sistema.

En la imagen a continuación, puede ver la pestaña “View Options” del panel para ver la configuración. Tiene aquí control adicional sobre las configuraciones generales y la visibilidad del objeto. Encontrará útil todos estos controles cuando comencemos a crear las distintas capas que serán necesarias para el diseño de nuestra PCB.

^{La pestaña “View Options” del panel “View Configuration”}

Para agregar capas al diseño, debe abrir el “Layer Stack Manager” mediante el menú desplegable “Design”. Nuestro diseño simple de dos capas no tiene mucha configuración para las capas de la placa, como puede ver en la imagen siguiente. No obstante, Altium  Designer nos ofrece muchas herramientas en el administrador de pilas de capas para poder efectuar cambios, como verá.

^{El “Layer Stack Manager” en Altium Designer}

Lo primero que va a notar es que, en la parte izquierda superior del administrador de pilas de capas, hay botones para guardar, cargar, o configurar las capas de una lista de pilas de capas predeterminadas para placas. A la derecha de esos botones existen más controles para cambiar las unidades de medida, además de copiar y pegar los datos. Debajo de éstos se encuentra  la ventana principal del administrador de pilas de capas, donde puede agregar, editar o eliminar la información de la capa de la placa.

La ventana principal se divide en columnas según el nombre de la capa, tipo de capa, material de la capa, y mucho más. Cada capa tiene su propia línea y como puede ver, existen líneas para capas de metal, dieléctricos y máscaras de soldadura. Cada línea y columna forman celdas individuales en el formato de una hoja de cálculo y muchas de estas celdas, como el nombre de la capa, se pueden editar haciendo clic en la celda e ingresar el nuevo valor. Algunas de las celdas, como por ejemplo Material, al ser cliqueadas, despliegan un menú de opciones. 

Al hacer clic con el botón derecho en la ventana principal, tendrá un pequeño menú que le permitirá agregar o eliminar capas. Los mismos comandos también se encuentran disponibles en los botones debajo de la ventana principal. También tiene controles para trasladar las capas en la pila según sea necesario. En la imagen a continuación, hemos modificado el administrador de pila de capas para agregar algunas capas de señales internas y las correspondientes capas dieléctricas, junto con los datos de grosor para cada una de ellas.

^{El “Layer Stack Manager” modificado para una placa de cuatro capas}

Configuración de capas de planos de alimentación en su diseño de capas múltiples

Puede que sus diseños de PCB precisen de capas de planos de alimentación y tierra. Existen dos maneras distintas para efectuar ésto en Altium Designer. Puede crear un vaciado de cobre sobre una capa de señal o, si no, crear una capa de plano interno dedicada en la pila de capas. Para vaciar cobre sobre una capa de señal, utilice el comando “Polygon Pour” en el menú desplegable “Place”. Este mismo comando también se puede encontrar en el menú del botón derecho del ratón en la sesión principal, o en la barra de tareas. Una vez creado el vaciado del polígono, puede asociarlo con la red deseada y cambiar los parámetros según sea necesario, como se muestra en la siguiente imagen.  

^{Un vaciado de polígono en Altium Designer}

Altium Designer le ofrece bastante control sobre el cobre vaciado. Puede nombrar los vaciados, especificar el modo de relleno, y eliminar el cobre aislado. También puede modificar los vaciados, dividirlos, o combinarlos, para nombrar algunas de las funciones de edición de los vaciados de polígonos disponibles para usted. 

La otra manera de trabajar con los planos de alimentación y tierra requiere que usted cree un plano interno de alimentación en el administrador de pila de capas. Nuevamente, usted va a agregar una nueva capa en el administrador de pilas, pero esta vez, agregará una capa de “Plano Interno” [Internal Plane] en lugar de una capa de señal. Las capas de plano interno también le ofrecen la opción de especificar la cantidad de cobre que quiere retirar del borde de la placa. Una vez que agregamos nuestras nuevas capas de plano, las desplazamos en el administrador de pilas, ajustamos su grosor, y realizamos otros cambios, como se muestra en la imagen a continuación.

^{El “Layer Stack Manager” modificado para una placa de seis capas} 

Controle sus capas con normas de diseño y configuraciones de ruteo

Otro método que Altium Designer le ofrece para trabajar con capas en el diseño de PCB es a través de las normas de diseño y configuraciones del enrutador. Puede abrir el “PCB Rules and Constraints Editor” mediante el menú desplegable “Design > Rules”, como se muestra en la imagen a continuación.

^{Configuraciones de normas de diseño en Altium Designer}

En el lado izquierdo del cuadro de diálogo para el editor de normas, puede ver varias configuraciones de enrutamiento como el ancho, la topología, la prioridad, y otras. Hemos seleccionado “Capas de enrutamiento” [Routing Layers] en la imagen anterior para mostrarle cómo puede activar o desactivar qué capas son permitidas para el enrutamiento.

También puede controlar la dirección de enrutamiento preferida para cada capa cuando utiliza los enrutadores automáticos en Altium Designer. Vaya al menú desplegable “Route > Auto Route > Setup” para abrir el cuadro de diálogo “Estategias de Enrutamiento” [Routing Strategies]. Haga clic sobre el botón “Editar direcciones de capa” [Edit Layer Directions] para abrir el diálogo de las direcciones para la capa. Como puede ver a continuación, puede utilizar los menús desplegables para seleccionar la dirección que quiere que utilicen los ruteadores en cualquiera de las capas dentro de su diseño.

^{Configuraciones para la dirección del ruteo}

Dependiendo de la capa de aplicación, su PCB puede contar con una amplia gama de funciones. La utilización adecuada de las capas en los diseños de capas múltiples puede convertirse en una gran ventaja diferencial para usted como ingeniero. Afortunadamente, un software robusto de diseño de PCB puede facilitar cualquier PCB de capas múltiples, diseño multinivel, plano de tierra, y cualquier espacio para el diseño de circuitos con el cual debe trabajar.  

Al entender cómo trabajar con las configuraciones de las capas, estará listo para enfrentar cualquier desafío de diseño que se cruce a su camino. Ya sea un diseño simple de dos capas o un diseño flexible complicado, Altium Designer es un comprensivo software de diseño de PCB que ofrece capacidades para la configuración de capas y la potencia de diseño que necesita para realizar su trabajo.

¿Desea obtener más información sobre cómo Altium Designer le puede ayudar a diseñar una PCB compatible con las normas de diseño para fabricación (DFM, por sus siglas en inglés)? Comuníquese con un experto en Altium.

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