Navegando los Peligros de la Revisión de Diseño

Las revisiones de diseño provocan escalofríos incluso en el ingeniero más experimentado. No importa cuánto tiempo, esfuerzo y verificación se haya invertido, siempre existe el temor de que algo podría haberse pasado por alto. Este documento abordará algunas técnicas simples de filtrado y resaltado para ayudar a aislar visualmente componentes y redes críticos... todo en un esfuerzo por hacer que tu próxima revisión de diseño sea un poco menos estresante.

INTRODUCCIÓN

Asegurar la conectividad de la revisión del diseño de PCB es una de las partes más cruciales del diseño. Si en algún momento una sola red está mal gestionada, esto puede llevar a problemas en el producto que pueden costar una fortuna mitigar. No importa cuán bueno sea el diseño teóricamente, depende en gran medida de probar el producto contra diferentes obstáculos como la colocación de componentes, eventos térmicos, ruido y el flujo de diseño adecuado de energía.

Hoy en día, el software es el mejor amigo de todo ingeniero para simular este tipo de posibles problemas antes de la producción de prototipos y productos finales. Esta es una forma de disuasión que puede promover la conciencia sobre los problemas y lograr el santo grial del diseño llamado "Encanto a la primera".

REALIDAD VIRTUAL DEL PCB

Cada producto comienza con un concepto de cómo debe operar. En el gran esquema de las cosas, el producto comienza con un diseño esquemático donde una idea se convertirá en realidad. Al igual que nuestra anatomía humana, cada punto de nuestro cuerpo realizará una tarea en unísono, que cambiará nuestro entorno y la forma en que vivimos nuestras vidas.

En el mundo del diseño esquemático de PCB, la conectividad eléctrica típicamente comienza en el nivel esquemático entre los pines de los componentes usando cables. Sin embargo, para identificar estas conexiones, es una buena práctica nombrar estas conexiones de tal manera que puedan ser fácilmente rastreadas desde su origen hasta el destino final. Las etiquetas de red son identificadores amigables para el ser humano que permiten a un diseñador conectar puntos en un circuito sin conectarlos físicamente con un cable.

Una vez que se completa la columna vertebral del diseño en el esquemático, el siguiente desafío es gestionar estos en el entorno de diseño de PCB. El software clásico a menudo exportará una lista de conexiones al entorno de PCB, de modo que las huellas o calcomanías adquirirán los nombres de red designados en sus almohadillas respectivas. Con la tecnología moderna, este método se mejoró automatizando el proceso de transferencia usando el proceso ECO directo eliminando el archivo de lista de conexiones de exportación manual.

Usar herramientas separadas para cada fase del proceso de diseño hace que sea extremadamente difícil gestionar tus datos de diseño. Cada herramienta tiene su propia manera de modelar su pieza del rompecabezas de diseño general. Diferentes modelos de componentes, formatos de archivo y lista de conexiones, unir todo esto puede ser una pesadilla. El proceso de diseño en Altium Designer es diferente. Ya sea que estés editando tu esquemático, diseñando una placa o incluso haciendo diseño de FPGA, en cada etapa, estás interactuando con un modelo unificado del diseño. Cada componente del proceso de diseño en Altium Designer contiene estos datos unificados. Es una representación completa de lo que un componente es realmente en el mundo real. No solo este modelo de datos unificado facilita la sincronización rápida y precisa de cada parte del diseño, sino que también significa que cuando es hora de lanzar a la fabricación puedes estar seguro de que todos tus datos de salida están validados, son consistentes y listos para la producción.

LA AGUJA EN UN PAJAR

Encontrar un componente en el diseño puede ser bastante engorroso, especialmente si no sabes con qué otros componentes debería estar conectado ese componente específico. Altium proporciona una solución donde los usuarios pueden personalizar fácilmente las opciones de filtrado de vista para mostrar solo los componentes necesarios en el flujo de diseño de PCB. Esto hace que todo el proceso de revisión del diseño sea fácil de ver y navegar (Figura 1).

La ventaja de usar modelos de datos unificados es que no limita a nadie a encontrar objetos solo en el entorno de Circuito Impreso. La función de sondeo cruzado permite a los usuarios seleccionar un grupo de componentes desde el esquemático y luego seleccionar automáticamente sus contrapartes de huella en el entorno de PCB.

Figura 1: Altium Designer te permite encontrar fácil y rápidamente componentes en tu diseño.

A medida que el diseño se acerca a su finalización, se vuelve más desafiante realizar conexiones en el PCB debido a la limitación de espacio resultante de las pistas de cobre que recorren toda la placa. Es esencial que la información innecesaria sea ocultada, enmascarada o filtrada de la vista. Los diseños de RF son un buen ejemplo de esto, ya que hay ciertas redes que deben ser tratadas con precaución extra. Identificar las redes que son parte del dispositivo de comunicación es una prioridad máxima y filtrar estas redes puede determinar el éxito y la fiabilidad del producto. Un diseñador debe tener control total sobre qué redes deben mostrarse, la longitud total de la pista y si hay otros pads que no están conectados.

Figura 2: Las redes, como la circuitería RF, pueden ser enmascaradas y controladas.

Figura 3: Los pads para la red RF seleccionada están resaltados.

LA PLACA VIRTUAL ANTES DE LA PLACA REAL

Los diseñadores de PCBs típicamente dependen de los archivos Gerber para tener una idea de cómo se vería su placa después de la producción. Esto es una limitación ya que solo se puede visualizar en 2D. Una buena manera de realmente ver la placa es navegar el interior en 3D, Figura 4, para ver el camino de las pistas conductoras y sus conexiones entre capas con vías y pads.

Figura 4: Usando 3D, puedes ver los caminos conductores dentro de la placa.

La máscara de soldadura también puede ser visualizada para asegurar que se logre una cobertura adecuada, como se muestra en la Figura 5. Esta es una capa delgada tipo laca de polímero que usualmente se aplica a las pistas de cobre para prevenir la oxidación durante el proceso de fabricación. Otro uso para esto es prevenir la formación de gotas de soldadura que pueden causar conexiones no intencionadas entre conductores. Esto se llama puente de soldadura.

Figura 5: Se puede ver la máscara de soldadura, aquí en azul.

CONCLUSIÓN

El diseño de Placas de Circuito Impreso puede ser complejo, pero es bastante posible superar los desafíos con la ayuda de paneles de búsqueda y filtro. Utilizando estas características, ya sea que seas un principiante o un veterano en el diseño de PCB, el único camino es avanzar. Aquí es donde tu herramienta de diseño debería ayudar a minimizar los defectos en el diseño e incrementar la productividad automatizando su entorno.