Cómo utilizar las vías ciegas y las vías enterradas en Altium Designer

Hay un dicho popular que recuerda que es imposible poner 10 kilos de algo en una bolsa de sólo 5, es especialmente cierto en el caso del enrutamiento de pistas en un diseño de PCB. No obstante, parece que nadie hace caso de esta norma. De hecho, la tendencia viene siendo la contraria: intentar aumentar la densidad en los diseños, reducir su factor de forma, ¡o ambas cosas! Y en el diseño de PCB hay una forma de hacerlo: con el uso de vías ciegas y vías enterradas. Este tipo de vías abren una multitud de nuevas posibilidades de enrutamiento, ya que se gana un espacio que de otro modo estaría ocupado por un agujero pasante en una capa a la que no está conectado.

Si bien ya hace algún tiempo que existe esta técnica de diseño, muchos diseñadores de PCB todavía no trabajan con vías ciegas y vías enterradas. Pero una cosa es segura: una vez que empieces a usarlas, ya no querrás volver atrás. Ten en cuenta que la elaboración de vías ciegas y vías enterradas cuesta más trabajo, por lo que debes planificarlo con antelación si tu diseño va a utilizarlas. Si no estás familiarizado con el uso de vías ciegas y vías enterradas, aquí tienes una breve explicación sobre su uso en Altium Designer.

Trabajar con vías en Altium Designer

Si trabajas en la elaboración, fabricación y montaje, necesitas asegurarte de que tu diseño es preciso y seguro. La elección del material y del metalizado, la planificación de la soldadura, la estimación de los componentes y prototipos adquiridos, y cualquier otro requisito de la placa que puedas tener nos aspectos que debes considerar. Para empezar, te gustará saber que las vías ciegas y las vías enterradas de Altium Designer no son más que vías normales, sólo que sus ajustes las preparan para cubrir capas específicas, en lugar del apilado entero de capas. Por eso, para entender cómo configurar y utilizar vías ciegas y enterradas, es importante saber primero cómo trabajar con vías normales.

En Altium Designer los padstacks y las vías son componentes de diseño que se crean definiendo sus atributos: debemos especificar su tamaño, el tamaño del agujero, las tolerancias y otras características. Los podemos crear a partir de plantillas o bien definirlos sobre la marcha. A continuación te mostramos cómo aparece la configuración predeterminada en el menú de preferencias de la PCB.

^{Configuración predeterminada de una vía en Altium Designer}

En esta imagen puedes ver la plantilla usada para la vía predeterminada, así como la información del agujero y del tamaño de la vía. Como ves, en Altium Designer tú tienes el control y puedes configurar los detalles de la vía de acuerdo a los siguientes criterios:\

1. Simple: Un mismo tamaño para todas las capas.
2. Top-Middle-Bottom: Especifica tamaños individuales para las capas superior, intermedia e inferior.
3. Full Stack: Puedes configurar los tamaños de todas las capas individualmente.

Cuando ubicas una vía no conectada a una red, Altium Designer usará la vía predeterminada por defecto, como se muestra arriba. También tienes la posibilidad de establecer vías específicas para usarlas con redes concretas, clases de red y otros criterios. Para ello, establece los ajustes de las reglas de enrutamiento desde el menú desplegable "Design > Rules", tal y como se muestra a continuación.

^{Configuración de las prioridades de las reglas de las vías en Altium Designer}

En la imagen anterior se puede ver la categoría de reglas "Routing Via Style", que incluye dos reglas diferentes. Observa en la imagen cómo estas reglas ya están asignadas a través de atributos y cómo su prioridad se puede modificar. Puedes crear tantas reglas como necesites y priorizarlas como sea necesario.

También puedes establecer en la regla el tamaño de la vía. Y puedes hacerlo de dos maneras diferentes. El primer método se muestra en la parte superior de la imagen siguiente. Como ves, hemos seleccionado "Min/Max Preferred" en la sección de restricciones. Esto te permite definir sobre la marcha el tamaño de la vía, a medida que configuras tu regla.

^{Especificación del tamaño de una vía definiendo el valor del tamaño o a través de una plantilla.}

El segundo método se muestra en la mitad inferior de la misma imagen. Hemos seleccionado, como puedes ver, las vías de acuerdo a la plantilla preferida ("Template preferred"). Puedes elegir qué método de selección te conviene más en cada caso.

Las reglas de diseño se asignan de acuerdo a diferentes criterios, según sea necesario. Para las vías de enrutamiento, a menudo es conveniente configurar las reglas para que se vinculen a una clase de red. De esta manera, puedes definir un tamaño específico para las vías de una clase de red, lo que te permite controlar qué vías se asignan a cada red.

En la siguiente imagen seguimos configurando las reglas de diseño y las reglas de enrutamiento. Observa que en la categoría "Where The Object Matches" hemos elegido "Net Class". El diseño tiene ya una serie de clases de red definidas, que puedes ver en el menú desplegable.

^{Asignación de una regla de vía a una clase de red en Altium Designer}

A medida que elaboras el trazado, las reglas de enrutamiento que definas para la clase de red determinarán la vía que se va a utilizar. Sin embargo, también puedes cambiar la vía sobre la marcha. Una vez que hayas ubicado una vía en la placa, puedes acceder a sus propiedades haciendo clic sobre ésta con el botón derecho del ratón y seleccionando "Propiedades". En el panel de propiedades de la vía puedes cambiar el tamaño, la forma, el tamaño del agujero y otros parámetros, como se muestra en la siguiente imagen.

^{Panel de propiedades de la vía}

Configurar las vías ciegas y las vías enterradas en Altium Designer

Ahora que hemos visto cómo funcionan las vías de agujero pasante normales en Altium Designer, echemos un vistazo más de cerca a lo que se necesita para trabajar con vías ciegas o enterradas. Como hemos mencionado anteriormente, una vía ciega o enterrada es similar a una vía normal, excepto que estará restringida a un rango específico de capas. Una vía ciega comienza en una capa superficial y, a continuación, penetra sólo parcialmente a través del apilado de capas de la placa. De ahí que necesite ser iniciada y detenida en esas capas específicas. En la siguiente imagen te lo señalamos con la flecha número 1.

^{Sección transversal de vías en una placa de circuito impreso}

Por su parte, una vía enterrada se inicia y se detiene también en capas específicas, con la diferencia de que no se extiende hacia ninguna de las dos capas de la superficie, como se muestra en la imagen anterior con la flecha número 2. Para que puedas comparar estos dos tipos de vía con una vía de agujero pasante normal, te señalamos este tipo de vía con la flecha número 3.

Para configurar el inicio y finalización de estas vías ciegas y enterradas, usaremos el administrador de pares de perforación de Altium Designer. Los pares de perforación que se añaden informan a Altium Designer de que se están usando vías ciegas y enterradas, y le indican cuáles son las capas de inicio y final. En la siguiente imagen puedes ver el Administrador de Pares de Perforación ("Drill-Pair Manager"). Puedes acceder a él a través del Administrador de Apilado de Capas ("Layer Stack Manager"), que encontrarás en el menú desplegable "Design". También puedes acceder a él directamente a través del panel de propiedades de una vía en concreto.

^{Administrador de pares de perforación de Altium Designer}

Como puedes ver en la imagen anterior, el administrador de pares de perforación guarda los ajustes de varias vías ciegas y enterradas diferentes. Hay una vía ciega configurada que se inicia en la capa superior y transcurre hasta la primera capa interna (MidLayer1). Y hay otra vía ciega configurada también en la parte inferior. También hay dos vías enterradas, una configurada para las capas MidLayer1 a MidLayer6 y la otra para las capas MidLayer3 a MidLayer4. Una vez has configurado estos pares de perforaciones, cierra el cuadro de diálogo "Drill-Pair Manager" para que Altium Designer se actualice con las nuevas configuraciones de pares de taladros.

Uso de vías ciegas y vías enterradas en Altium Designer

Ya lo tienes todo listo para empezar a usar las vías ciegas y enterradas. Ahora es cuando verás la utilidad de todo el trabajo de creación que has hecho. Para gestionar la densidad y propósito del enrutamiento, a menudo te será interesante clasificar redes específicas para usar las vías ciegas y enterradas. Puedes definir fácilmente las clases de red para el enrutamiento en capas específicas, por las que transcurrirán las vías ciegas o enterradas. También puedes configurar las prioridades de las reglas.

Para ejecutar el enrutamiento ubicarás tus vías como lo haces normalmente, utilizando la tecla "*" para iniciar una vía. A continuación descenderás por cada capa con repetidos clics del ratón. Si lo deseas, también puedes usar la combinación de teclas Ctrl, Shift y la rueda del ratón para desplazarte por las capas.

La capa en la que inicie una vía determinará qué vía ciega o enterrada se utilizará. Si no deseas que las vías ciegas o enterradas atraviesen las capas, puedes cambiar el par de perforaciones de la vía por otro distinto desde el panel de propiedades. Altium Designer usará dos colores para las vías ciegas y enterradas. Así podrás saber fácilmente en qué capas comienza y termina la vía.

^{El color de una vía ciega o enterrada identificará su capa de inicio y final.}

En la imagen anterior puedes ver una vía de agujero pasante a la izquierda con un núcleo de color sólido. La vía del medio es una vía enterrada, que comienza en una capa de color amarillo (MidLayer1) y termina en una capa púrpura (MidLayer6). La vía de la derecha es una vía ciega, que comienza en una capa de color azul (TopLayer) y termina en la capa de color amarillo (MidLayer1).

Una vez hayas ubicado la vía ciega o enterrada, puedes editarla o moverla arrastrándola, como lo haces con cualquier otra vía. Para ello, agárrala con el ratón y desplázala como se muestra en la siguiente imagen.

^{Desplazamiento manual de las vías con el ratón en Altium Designer}

Las vías ciegas y enterradas son herramientas extremadamente útiles para el enrutamiento en tus diseños de PCB. Abren nuevas posibilidades de enrutamiento y permiten una mayor densidad de enrutamiento. La potencia y las funcionalidades de Altium Designer, te facilitan el trabajo con vías ciegas y enterradas.

Altium Designer es un software de diseño de PCB que brinda un completo set de funciones incorporadas para el enrutamiento interactivo, entre las que se incluyen las vías ciegas y las vías enterradas. Si deseas obtener más información sobre cómo Altium puede ayudarle en el diseño de tu próxima PCB, Habla con un experto de Altium.