Diseño adaptado a las demandas térmicas de PCB con Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Creado: May 20, 2020

Las demandas térmicas de PCB derivadas de componentes de alta potencia o alta velocidad pueden tener una gran influencia en la funcionalidad de tu placa de circuito impreso. El software de diseño desempeña un papel clave en la creación de diseños resistentes, capaces de soportar y mitigar los problemas relacionados con el calor generado en la PCB. Cuando el software de diseño incluye funciones de simulación y verificación en una misma interfaz, puedes identificar fácilmente los puntos calientes y añadir elementos, como pads térmicos, para disipar el calor en tu PCB.

ALTIUM DESIGNER

Una plataforma de diseño de PCB enteramente unificada, con herramientas de diseño y simulación en una única interfaz.

Seamos realistas: en comparación con el software, el diseño de hardware es un trabajo exigente. Hay infinidad de cuestiones enrevesadas que tener en cuenta al diseñar una PCB. Deberás considerar cosas como estrategias de enrutamiento, diseño de vías, selección de componentes y el proceso de fabricación idóneo. Tomar una decisión equivocada en cualquiera de estas áreas puede poner en peligro el diseño y hacer que la PCB solo sirva de pisapapeles.

El software de diseño adecuado te ayuda a resolver estos problemas y facilita la creación de PCB geniales. El mejor software de diseño sirve para algo más que crear esquemas electrónicos o componer una placa. Necesitarás un paquete integral que incluya todas las características esenciales para verificar la funcionalidad del dispositivo y agregar características especializadas, como un pad térmico. También necesitarás un software de diseño que interactúe directamente con tus herramientas de simulación.

En vez de correr riesgos con abanicos de funcionalidades inconsistentes que te obligan a aprender múltiples flujos de trabajo, un entorno de diseño unificado te proporciona acceso a las mejores opciones, con flujos de trabajo coherentes en una única interfaz. Ninguna otra plataforma de diseño ofrece colecciones de funcionalidades unificadas en un solo programa con un flujo de trabajo uniforme. Tu software de diseño debe darte acceso a las mejores colecciones de funcionalidades con un formato de datos homogéneo en una sola interfaz. Designa materiales de interfaz térmica, como pasta, pads y disipadores térmicos con confianza, sin necesidad de colocar un número excesivo de componentes innecesarios.

Diseño de PCB para soportar altas temperaturas

A la hora de diseñar la red de distribución de energía (PDN) de tu PCB, especialmente en casos de PCB multicapa, puede ser complicado identificar aquellas áreas donde las exigencias térmicas son más altas. Por supuesto, siempre puedes agregar elementos de enfriamiento pasivos, como disipadores de calor, o elementos activos, como ventiladores, pero un simulador eficaz puede ayudarte a tomar decisiones de diseño simples que mejorarán el rendimiento de tu PCB sin aplicar estas medidas.

Los componentes de alivio térmico, como los pads de interfaz térmica, los pads de separación térmica y la pasta térmica, ofrecen maneras excelentes de alejar el calor de los componentes que consumen una gran cantidad de energía. Otros elementos de una PCB, como las vías de alta resistencia y la disposición de los componentes, podrían no ser susceptibles a estas soluciones. Utilizando un analizador de red de distribución de energía directamente en tu software de diseño, puedes identificar qué componentes pueden ocasionar problemas térmicos.

Verifica tus opciones de diseño con simulaciones eficaces

Las herramientas de simulación juegan un papel clave en la toma de decisiones de diseño más importantes. Tu PCB podría incluir elementos o componentes que generan una gran cantidad de calor, pero quizá no seas consciente de ello, a menos que puedas verlo en una salida de simulación. Cuando trabajas con una plataforma de diseño unificada, tus herramientas de simulación interactúan directamente con tus datos de diseño, lo que facilita determinar qué secciones del diseño deben modificarse antes de fabricar la PCB.

Otros paquetes de software para diseño de PCB afirman ofrecer una experiencia de diseño que unifica las diferentes funcionalidades, pero estas siguen segmentadas en diferentes programas con flujos de trabajo poco uniformes. Si quieres procesar simulaciones en tu dispositivo, deberás exportar los datos de diseño entre los módulos de diseño y los de simulación. Esto provoca un riesgo de problemas de formato y entorpece enormemente tu productividad.

Definir formas poligonales de un pad térmico en el entorno unificado de Altium Designer

Definir formas poligonales de un pad térmico en el entorno unificado de Altium Designer

Análisis de la distribución de energía en tu software de diseño de PCB

Problemas como las pérdidas de IR y el calor generado por los componentes de alta velocidad pueden afectar a tu PCB. Esto puede conducir a altas temperaturas en todo el dispositivo, lo que puede ocasionar problemas de fiabilidad en vías, pistas y algunos componentes sensibles. Diagnosticar estos problemas antes de enviar la placa a producción te ayudará a determinar dónde aplicar pads térmicos, pasta térmica, ventiladores de refrigeración, disipadores de calor y otras medidas para disipar el calor.

Un buen simulador de la distribución de energía en tu PCB te ayudará a identificar estos posibles problemas visualmente. Los resultados del analizador de PDN facilitan el cálculo de las pérdidas de IR en tu PCB, y cualquier área con alta pérdida de IR es indicación de puntos calientes. También puedes verificar si el nivel de voltaje correcto llega a los componentes posteriores y hacer cualquier cambio en el diseño si es necesario.

Diagnóstico de los puntos calientes térmicos con el mejor software de diseño de PCB

Un buen paquete de diseño de PCB te permite trabajar con muchas herramientas de simulación distintas dentro de un mismo programa. No necesitarás exportar los datos de diseño de un módulo a otro. El simulador de PDN debería leer los datos directamente de tus componentes para obtener los resultados más precisos. Solo el mejor software de diseño de PCB incluye estas herramientas de diseño y verificación en una única interfaz con un flujo de trabajo intuitivo. De esa manera, puedes optimizar la colocación del pad térmico y el disipador de calor.

PDN Analyzer para identificar las demandas térmicas de PCB

PDN Analyzer para identificar las demandas térmicas de PCB

Herramientas de diseño, simulación y verificación en Altium Designer

Un entorno de diseño de PCB unificado te ofrece todas las herramientas de diseño en un solo programa y las vincula directamente a extensas bibliotecas de componentes. El diagnóstico de la integridad de la señal y el mapeo preciso de la distribución de energía requieren un potente motor de simulación que interactúe con un modelo de componentes unificado. Las herramientas de simulación y verificación están presentes en la misma interfaz y se crean utilizando el mismo motor basado en reglas, lo que garantiza una comunicación de datos coherente entre las funciones de diseño.

Inspeccionar la potencia y la integridad de la señal en el dispositivo es fácil cuando se puede acceder instantáneamente a las herramientas de simulación dentro del software de diseño. Pero verificar la conductividad térmica y la funcionalidad del material de interfaz térmica requiere algo más que buenos simuladores. Deberás confrontar el diseño con reglas de diseño estandarizadas y personalizadas. Altium Designer te ofrece acceso a todas las funciones de diseño, simulación y verificación que necesitas para obtener los mejores resultados dentro de un entorno de diseño unificado.

Detección de puntos térmicos problemáticos en una PCB con Altium Designer

Muchos problemas térmicos se deben a la pérdida de IR en pistas, pads, pasta térmica y componentes. Estos problemas pueden diagnosticarse con las herramientas de simulación adecuadas. El análisis de PDN te ayuda a detectar pérdidas de IR en toda la PCB. Estas pérdidas son difíciles de identificar con la mayoría de los simuladores, por lo que Altium Designer coloca esta información en una interfaz visual. Así, puedes detectar fácilmente áreas problemáticas en tu PCB y hacer las modificaciones necesarias.

Altium Designer es el único paquete de diseño de PCB que incluye todas las funcionalidades esenciales que necesitas –y más– en una sola interfaz. Olvídate de tener que cambiar entre múltiples programas solo para arrancar con tu diseño de PCB. Dispondrás de todo lo que necesitas para diseñar esquemáticos, componer tu placa, identificar problemas con pads térmicos, identificar dónde colocar grasa térmica o un pad de separación térmica y verificar la funcionalidad mediante reglas. Una vez aprobado tu diseño, podrás generar entregas para el fabricante en formatos estándar.

Otras plataformas de diseño afirman ofrecer colecciones de funcionalidades unificadas, pero sigue siendo necesario moverse entre módulos para realizar cualquier tarea de diseño y prueba de conductividad térmica. Altium Designer es la única plataforma que ofrece todas las herramientas de diseño, verificación y simulación necesarias en una sola interfaz. Al trabajar con el mejor entorno de diseño, puedes construir las mejores PCB y verificar su funcionalidad. Ahorra tiempo y dinero evitando PCB defectuosas e identifica dónde colocar los pads térmicos o pasta térmica con confianza.

Si no estás familiarizado con el software de diseño unificado, Altium Designer cuenta con recursos y equipos de asistencia dedicados que te ayudarán a ponerte en marcha y avanzar. Podrás acceder a numerosos recursos, como el foro AltiumLive, webinars y podcasts de expertos en diseño de PCB y una amplia base de conocimientos con consejos de diseño útiles. También podrás acceder a ejemplos de diseños y tutoriales, donde se muestra cómo comenzar a usar las distintas funciones.

Cuando todas las herramientas de diseño críticas se reúnen en un solo programa, puedes ahorrar un montón de tiempo y garantizar que tu PCB funcionará de la manera prevista. Las herramientas de diseño de Altium Designer están construidas sobre un motor de diseño basado en reglas. Puedes descansar tranquilo, al saber que tu próxima PCB cumplirá o superará los estándares más exigentes del sector para tu aplicación. Es hora de probar Altium Designer.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson cuenta con una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland. Realizó su investigación en Física MS sobre sensores de gas quimisortivo y su doctorado en Física Aplicada sobre teoría y estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas en láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sistemas ambientales y análisis financiero. Su trabajo ha sido publicado en varias revistas revisadas por pares y actas de conferencias, y ha escrito cientos de blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Zachariah trabaja con otras compañías en la industria de PCB proporcionando servicios de diseño e investigación. Es miembro de IEEE Photonics Society y de la American Physical Society.

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