Vea cómo se hace su placa de circuitos impresos durante el diseño con Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Creado: November 9, 2020

Independientemente de cómo de bueno sea el diseño de su placa de circuito impreso (PCB) para cumplir con sus objetivos operativos o de rendimiento, primero debe fabricarse. Aunque confíe en un fabricante de PCB para construir realmente la placa de circuito, su uso del diseño para la fabricación (DFM) influye en gran medida en el tiempo de respuesta y la calidad del producto terminado. La capacidad de ver cómo se hace su placa de circuito impreso durante la etapa de diseño con Altium Designer le permite ver e implementar las mejores especificaciones de DFM y ayudar a su fabricante de PCB a hacer sus placas de manera rápida y con alta calidad.

El diseño de PCB generalmente comienza con la selección de componentes electrónicos, generalmente organizándolos en un esquema, capaz de cumplir colectivamente los criterios de rendimiento definidos. A esto le sigue el diseño de las interconexiones entre estos componentes dentro de los límites de una estructura de PCB. La fabricación de su PCB se realiza de manera opuesta. Primero, se construye la estructura de PCB, que incluye el grabado de trazados de cobre y la perforación de orificios para que las vías proporcionen las rutas de interconexión. A continuación, los componentes se unen mediante soldadura. Estas etapas clave de desarrollo, diseño y fabricación de circuitos impresos dependen de la alineación de la estructura de PCB utilizada para el diseño del circuito con la estructura de PCB que realmente se construye.

Es esencial que las limitaciones físicas de los equipos y procesos de fabricación y ensamblaje de su fabricante de PCB se incorporen como limitaciones en el diseño de la placa PCB. El proceso de sincronización de la estructura de PCB diseñada con la fabricada se conoce como diseño para fabricación (DFM). Tener un paquete de diseño de software para PCB en el que puede ver cómo se fabrica su placa de circuito durante el diseño le permite hacer las correcciones y modificaciones necesarias fácilmente y es un activo invaluable para su fabricante por haber hecho las placas lo más rápido y con la mayor precisión posible.

Saber cómo se fabrica su placa lo ayuda con el diseño de PCB

Tradicionalmente, el diseño y la fabricación de PCB han sido dos etapas distintas de diseño y desarrollo en las que prácticamente no se produce interacción entre el diseñador y el fabricante hasta después de la finalización del diseño. Esta falta de colaboración continúa siendo la causa raíz de los muchos problemas que causan rediseños de la placa, tiempos de respuesta extensos y, a veces, fallas de la placa una vez implementados sobre el terreno.

En los últimos años, han surgido nuevos paradigmas para el diseño y desarrollo de PCB a partir del reconocimiento de que el desarrollo puede mejorarse si los diseñadores conocen mejor el proceso de fabricación de la placa de circuitos. Esto ha llevado a herramientas de software de diseño de PCB más robustas que permiten la incorporación de reglas y pautas de DFM en el diseño de la PCB durante el diseño. El grado y la precisión con que se hace esto puede afectar significativamente no solo la calidad de su placa, sino también si se puede fabricar.

Incorpore fácilmente datos de diseño y material para la fabricación de su placa utilizando herramientas de AD

El primer paso para desarrollar su PCB es la fabricación. La fabricación de PCB consiste en la fabricación de la estructura física, que puede comprender el núcleo, el sustrato, el prepreg y el recubrimiento de la superficie o la máscara de soldadura, así como las rutas de trazado de la superficie y los orificios de perforación que pueden incluir vías. La definición de los parámetros para todos estos elementos son requisitos para el diseñador.

Para especificar con precisión los muchos parámetros que influyen en la fabricación de PCB, es necesario comprender los parámetros y su importancia. Las consideraciones adicionales son el rango de especificación o la tolerancia para estos parámetros que generalmente se define por el equipo utilizado por su fabricante de PCB. Además, algunas de estas especificaciones están definidas por estándares regulatorios.

Mantenerse al tanto de las muchas restricciones para la fabricación de su PCB puede ser una tarea bastante desalentadora. Sin embargo, usted tiene recursos para disminuir esta carga. Primero, para incorporar un DFM preciso, debe conocer las tolerancias específicas para los equipos y procesos del fabricante de su PCB, ya que no son genéricos. Su otro recurso es la capacidad de establecer las especificaciones de DFM de su fabricante para la administración adecuada de cobre y capas.

Dependiendo de su paquete de diseño de PCB, esto puede ser difícil o bastante simple, como es el caso de Altium Designer, donde existen múltiples herramientas para especificar el diseño de su PCB.

Cómo hacer un circuito impreso

Editor de reglas y restricciones de PCB fácil de usar de AD

Ármese para hacer elecciones de componentes inteligentes al comprender cómo se ensambla su PCB

La etapa final de fabricación de PCB es el montaje. Durante esta etapa, sus componentes se conectan a la placa de circuito previamente impresa. Al igual que para la fabricación de PCB, hay reglas y pautas que debe especificar. Estas especificaciones que se centran en el ensamblaje de su PCB o la colocación de cobre se conocen como diseño para ensamblaje (DFA), una parte de cualquier buena utilización de DFM.

Tanto si se trata de anotar su máscara de soldadura, o tareas más intensivas como adentrarse en los matices entre el diseño de capa y de cobre, las placas de circuito y su proceso de fabricación pueden ser un asunto complicado. Desde las capas externas a través del cobre, o desde un plano de tierra hasta el uso potencial de cloruro férrico para el grabado, querrá tener un software que pueda trabajar con usted para hacer que sus placas de circuitos se creen de manera precisa con el cobre que desee, donde lo desee.

Un buen DFA comienza reconociendo la importancia de la elección de los componentes para el ensamblaje de su placa. Por ejemplo, si su diseño utiliza la tecnología de orificio pasante para algunos componentes y la tecnología de montaje en superficie para otros, se deben incluir en el ensamblaje varios pasos de soldadura ya que los métodos son diferentes para cada uno. Además, es importante cómo y dónde se distribuyen los trazados de sus componentes y los tipos de conectores que tienen sus componentes. No considerar estas diferencias puede ser bastante problemático durante la fabricación de una placa PCB.

La falta de buenas especificaciones de DFA puede plantear problemas significativos

El montaje de PCB es mucho más complicado que simplemente unir componentes. De hecho, el proceso de ensamblaje es la última etapa de la fabricación de PCB y, por lo tanto, debe lidiar con los errores de la etapa de fabricación y asegurarse de que sus componentes estén conectados de forma segura para una máxima transferencia de señal y durabilidad.

Otra consideración importante es el envasado de componentes. Si elige dispositivos de montaje en superficie (SMD) con pasadores, es posible que tenga un ventilador significativo que reduce el espacio disponible para trazas de cobre en la superficie. A la inversa, si selecciona componentes con pads debajo del dispositivo, tendrá que incluir vías que afecten al stackup de su PCB y pueden plantear problemas durante el ensamblaje, dependiendo de su recubrimiento de cobre o relleno y opciones de tipo tenting o cierre.

También es crítico para el ensamblaje que las tolerancias para los espacios sean adecuados. Estas especificaciones determinan el enmascaramiento de la soldadura, que se agrega durante la fabricación de circuitos impresos pero tiene un impacto en el proceso de ensamblaje. La máscara de la soldadura proporciona protección contra la formación de conexiones de soldadura no deseadas, conocidas como puentes de soldadura. Los puentes de soldadura afectan negativamente la integridad de la señal e incluso pueden causar fallas y daños en la placa, como cortocircuitos. La máscara de la soldadura también se ve afectada por las especificaciones de alivio de la soldadura, que determinan si las vías son tipo tented o no. No permita que los puentes de soldadura impidan las capacidades de su circuito impreso y planifiquen su cobre de manera efectiva.

Su comprensión de cómo estas y otras especificaciones de DFA afectan el ensamblaje de su placa determinará la calidad y confiabilidad de su PCB fabricado. Con Altium Designer, puede ver el impacto de sus especificaciones de DFA durante el diseño. Esto le permite realizar las correcciones necesarias antes de la fabricación y evitar defectos en la placa de circuitos o problemas de componentes, incluida la deformación.

Con la vista de PCB 3D de AD, puede ver cómo se hace su placa de circuitos impresos mientras diseña

Un buen diseño de PCB es simplemente la primera etapa en el diseño y desarrollo exitoso de PCB. El proceso se completa con la fabricación eficiente de sus placas y con una alta calidad. La capacidad de su fabricante de PCB para lograr la fabricación y el ensamblaje de su placa para cumplir con este objetivo depende en gran medida de su incorporación de especificaciones DFM precisas y efectivas.

Un sólido proceso de fabricación le permitirá estar seguro de que su circuito impreso se imprima correctamente, con cualquier lámina de cobre donde se planeó que estuviera, cualquier máscara de soldadura se aplicará de manera adecuada sin el riesgo de que se formen puentes de soldadura y se conecte cualquier capa correctamente. La fabricación de PCB debe requerir cierta planificación de DFM, y no solo es usted como diseñador de PCB quien debe planificarlo. Utilice su software de diseño, también.

Fabricación de circuitos impresos

Vista de panel de PCB fabricados

Su incorporación de DFM a su diseño será más efectiva si comprende su importancia para la fabricación de su placa y el proceso de diseño y desarrollo en general. Una de las mejores maneras de hacer esto es poder ver cómo sus especificaciones de cobre o placa afectan a su diseño de PCB en tiempo real durante el diseño.

Las capacidades avanzadas de visualización en 3D de AD mejoran su capacidad de diseño para la fabricación precisa y eficiente de su PCB

Altium Designer proporciona múltiples formas para que configure parámetros que afectan la fabricación y el ensamblaje de su placa. Estos incluyen el completo Editor de reglas y restricciones de PCB y múltiples diálogos de administración específicos, incluido el Administrador de stack. También puede acceder directamente a los elementos de diseño de PCB haciendo clic en ellos mientras visualiza su diseño en 3D. Además de estas funciones que le permiten ver cómo se fabrica una PCB, AD 18 incluye una funcionalidad avanzada para configurar el panelización de su diseño e integrar fundas y carcasas.

El éxito del diseño y desarrollo de su PCB depende de la coordinación con el fabricante de su PCB para garantizar que haga el uso más eficaz de la colocación de cobre y DFM. Con AD 18, tiene la capacidad de ver cómo se fabrica su placa de circuito durante el diseño, lo que simplifica el proceso y garantiza una fabricación eficiente y precisa de sus placas.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson tiene una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Actualmente brinda servicios de investigación, diseño y marketing a empresas de la industria electrónica. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland y realizó investigaciones sobre la teoría, los materiales y la estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas de láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sensores ambientales y estocástica. Su trabajo ha sido publicado en más de una docena de revistas revisadas por pares y actas de congresos, y ha escrito más de 1000 blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Es miembro de IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society y Printed Circuit Engineering Association (PCEA), y anteriormente se desempeñó en el Comité Asesor Técnico de Computación Cuántica de INCITS.

Articulos más recientes

Volver a la Pàgina de Inicio