POLIGONO O PIANO PER PCB FLEX, COSA SCEGLIERE?

Gli utenti hanno due scelte per l'implementazione di grandi aree di rame per le reti di alimentazione e di terra: poligoni o piani. Spesso ci chiedono qual è il metodo migliore per implementare le reti di alimentazione, ma non esiste una "risposta giusta" perché entrambe le opzioni permettono di ottenere risultati finali simili. Entrambe consentono infatti agli utenti di creare reti di alimentazione e di terra adeguate. Questo documento analizza le somiglianze e le differenze tra strutture su poligoni e piani, per aiutare gli utenti a scegliere la soluzione che fa al caso loro.

POLIGONI

I poligoni, detti anche versamenti di rame o versamenti a poligono, sono aree del PCB riempite o inondate di rame, versato intorno a componenti e tracce esistenti. I poligoni possono essere definiti solo su strati di segnale, mostrati in positivo nel render. Le forme collocate sopra rappresentano l'aggiunta di rame.

Figura 1. Poligoni su uno strato di segnale un un PCB flex(per gentile concessione di FEDEVEL Academy

Tra i poligoni utilizzati più di frequente possiamo citare:

- strati superficiali che contengono i componenti posizionati e le tracce instradate

- strati di segnale interni che contengono le tracce instradate e gli strati di segnale dedicati esclusivamente all'alimentazione

- terra senza alcun componente posizionato o traccia instradata.

I poligoni possono essere rame pieno, rame reticolato o semplicemente un contorno contiguo. È possibile gestire gli attributi dei versamenti a poligono dal pannello Proprietà o da Global Editor, apportare modifiche direttamente da PCB Editor o importare elementi da MCAD in formato DXF/DWG.

STRATI PIANI

Gli strati piani, noti anche come piani interni, piani di alimentazione o piani divisi, sono aree del PCB in cui l’intero strato interno è inizialmente tutto in rame. I piani possono essere definiti solo su strati piani interni, mostrati in negativo nel render. Le forme collocate sopra, pertanto, rappresentano la rimozione di rame.

Gli strati piani interni vengono utilizzati esclusivamente per le reti di alimentazione e di terra. I componenti e le tracce instradate non possono essere posizionati sugli strati piani interni. Uno strato piano può essere diviso in più sezioni, per rappresentare più reti di alimentazione e di terra. I piani divisi possono essere nidificati in un piano esistente.

COSA SCEGLIERE?

Gli utenti alle prese con i PCB flex spesso chiedono qual è il metodo migliore per l'implementazione delle reti di alimentazione e di terra: poligoni o piani? Non esiste una risposta giusta o sbagliata, perché entrambi i metodi consentono la creazione delle forme di rame necessarie. Tuttavia, alcune caratteristiche delle due strutture possono rendere un metodo preferibile rispetto all'altro.

Le colate poligonali regolari devono essere posizionate su strati del segnale e non possono essere usate su strati piani interni. Un vantaggio dei poligoni concavi è che l’intero strato non deve essere dedicato alla distribuzione dell’alimentazione di rete. Qualsiasi strato del segnale (inclusi gli strati superiore e inferiore) può contenere più poligoni per distribuire le reti di alimentazione e terra; e continuare a contenere aree per l’instradamento delle tracce di segnale non correlate all’alimentazione. Il fatto che l’instradamento interattivo delle tracce non sia possibile su strati piani interni può essere un fattore decisivo sulla scelta di quale costrutto usare.

Un altro vantaggio offerto dai poligoni è che sono mostrati positivi nel render; dunque la forma che vedete su uno strato segnale nell’editor di PCB è esattamente la forma che sarà mostrata nel rame del circuito stampato effettivo. Gli strati piani sono mostrati negativi nel render, pertanto gli oggetti posti su uno strato piano interno definiscono ciò che NON è rame, il che significa che lavorare nel negativo può rendere difficile o scomodo visualizzare la vera definizione della forma del piano.

I poligoni offrono inoltre la possibilità di usare una forma con rame reticolato e contorni al posto di rame pieno, al contrario dei piani interni. Il rame reticolato assicura migliori proprietà termiche per la gestione dell'espansione del rame e della deformazione della scheda alle alte temperature. Garantisce anche la possibilità di controllare meglio le caratteristiche di impedenza nei layout RF. I piani di alimentazione o terra possono essere definiti in maniera rapida e facile su uno strato piano interno. Lo strato piano interno inizia quanto il rame e le linee, gli archi, i riempimenti o gli oggetti regione vengono aggiunti a uno strato piano interno, il rame è rimosso all’interno della forma risultate. Pertanto, è molto efficace descrivere molteplici reti di alimentazione su uno strato piano semplicemente posizionando linee di divisione regolari tra ogni piano. Persino i piani annidati possono essere definiti posizionando semplicemente un contorno chiuso all’interno di un piano esistente. Sebbene queste stesse forme di rame potrebbero essere ottenute usando poligoni su uno strato segnale, la loro creazione, gestione e successiva modifica può essere molto più complessa e dispendiosa in termini di tempo.

Figura 2. Piani con reti di alimentazione su uno strato piano interno diviso in un PCB flex

Come abbiamo già detto, gli strati piani interni vengono mostrati in negativo. La ragione storica di questa scelta è che le forme piane negative possono essere rappresentate utilizzando molti meno dati rispetto a quelle positive. Di conseguenza, uno dei vantaggi degli strati negativi è la dimensione notevolmente inferiore del file Gerber. E se la dimensione di questo file non è più così determinante al giorno d'oggi, è comunque importante sottolineare che un file Gerber di piccole dimensioni consente un'elaborazione molto più rapida durante la stampa fotografica.

CONCLUSIONE

Può essere difficile scegliere tra un poligono o un piano in una progettazione per un PCB flex. Entrambi possono essere usati per implementare la distribuzione delle reti di alimentazione e di terra. Se sono presenti solo 2 strati, i poligoni rappresentano l'unica alternativa. Se invece si lavora con 4 o più strati, si possono utilizzare i poligoni sugli strati di segnale, i piani sugli strati piani interni oppure entrambi.

I poligoni sugli strati di segnale offrono la massima flessibilità a livello di utilizzo dello spazio. Poiché i poligoni vengono posizionati sugli strati di segnale, si può dedicare la maggior parte dello strato intermedio alla distribuzione delle reti di alimentazione e di terra. Ovviamente, si può anche decidere di instradare le tracce non alimentate sullo stesso strato. Se la visualizzazione o la verifica degli strati piani interni in negativo risulta difficoltosa, si possono utilizzare i poligoni sugli strati di segnale come alternativa.

Se si assegnano molte reti di alimentazione e di terra a strati specifici, gli strati piani interni sono più facili da utilizzare e gestire. La possibilità di dividere uno strato piano interno rende la creazione e la successiva gestione di molte forme complesse più semplice ed efficiente. Poiché gli strati piani interni vengono mostrati in negativo nel render, il file Gerber ha dimensioni notevolmente inferiori, e questo consente un'elaborazione molto più rapida durante la fabbricazione.