Definir la forma de la placa

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Altium Essentials: PCB Configuration

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Hay dos modos de diseño rigid-flex disponibles en el software de diseño PCB de Altium. El modo original, o estándar, denominado Rigid-Flex, admite diseños rigid-flex sencillos. Si su diseño tiene requisitos rigid-flex más complejos, como regiones flex superpuestas, entonces necesita el modo Advanced Rigid-Flex (también conocido como rigid-flex 2.0). El modo se elige en el menú Tools del Layer Stack Manager.

Obtenga más información sobre Rigid-Flex Design

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La forma de la placa define la forma general de la placa terminada. Haga clic por las diapositivas para ver las tres regiones de placa que conforman la forma rigid-flex, y la placa terminada en 3D.

Resumen

La forma de la placa, también denominada contorno de la placa, es una forma poligonal cerrada que define los límites generales de la placa. La forma de la placa puede estar compuesta por una sola región de placa (para una PCB rígida tradicional) o por múltiples regiones de placa (para una PCB rigid-flex). El software utiliza la forma de la placa para:

  • Proporcionar una guía visual de los límites del espacio disponible para la colocación y el ruteo del diseño.
  • Retraimiento del borde del plano de potencia y referencias de borde para dividir un plano de potencia en zonas de tensión separadas. Obtenga más información sobre Defining and Managing Copper Areas.
  • Calcular el borde de la placa al generar datos de diseño para otras herramientas.
Para un proyecto PCB en blanco, o documentos PCB adicionales agregados a un proyecto existente, la forma de placa predeterminada es una forma rectangular (6Inch x 4Inch, o 6000mil x 4000mil, o 152.4mm x 101.6mm). Para plantillas de proyecto específicas que pueden usarse al crear un nuevo proyecto PCB, el documento PCB asociado en cada caso tiene una forma de placa específica, de acuerdo con el factor de forma de la placa.

Disponibilidad

La forma de la placa solo está disponible en el editor PCB. Cuando se crea un nuevo archivo PCB, se abre con una forma de placa rectangular creada a partir de una sola Board Region.

La forma general de la placa puede crearse mediante:

  • Definición interactiva de la forma de la placa en el modo Board Planning.
  • Creación de la forma de la placa a partir de objetos track/arc seleccionados que forman un contorno cerrado. Si está trabajando en el modo Advanced Rigid-Flex, entonces pueden crearse múltiples regiones de placa a partir de objetos seleccionados en el espacio de diseño.
  • Para un diseño Rigid-Flex (modo estándar o avanzado), la forma de la placa puede dividirse en las distintas regiones de placa necesarias en el diseño.
  • Colocación de una o más regiones de placa para construir la forma general de la placa (modo Advanced Rigid-Flex).
La forma de placa predeterminada en un nuevo documento PCB es una forma rectangular (6 inch x 4 inch, o 6000mil x 4000mil, o 152.4mm x 101.6mm). Para plantillas de proyecto específicas que pueden usarse al crear un nuevo proyecto PCB, el documento PCB asociado en cada caso tiene una forma de placa específica según el factor de forma de la placa.
El modo de visualización actual del documento PCB puede cambiarse usando los comandos correspondientes del menú principal View . Como alternativa, cambie de vista rápidamente usando los atajos de teclado 1 (modo Board Planning), 2 (2D) y 3 (3D).

Definición y edición interactiva de la forma de la placa

La forma de la placa se crea a partir de una o más regiones de placa. Para los diseñadores que trabajan en un diseño de placa de una sola región, pueden usarse los siguientes comandos para definir la forma de la placa:

  • Board Planning Mode (standard Rigid-Flex mode - the Active Bar at the top of the graphical editing space has two buttons):
    • Design » Redefine Board Shape - use este comando para volver a dibujar interactivamente la forma de placa actual. Tenga en cuenta que este comando no está disponible si el modo Advanced Rigid-Flex se ha habilitado en Layer Stack Manager. Si la placa está en el modo Advanced Rigid-Flex, simplemente haga clic para seleccionar la forma y modifíquela usando las técnicas estándar de edición de objetos poligonales.

    • Design » Edit Board Shape - use este comando para mover y remodelar los bordes de la forma de la placa, usando las técnicas estándar de edición de objetos poligonales.

      • Tenga en cuenta que este comando no está disponible si el modo Advanced Rigid-Flex se ha habilitado en Layer Stack Manager. Si la placa está en el modo Advanced Rigid-Flex, simplemente haga clic para seleccionar la forma y modifíquela usando las técnicas estándar de edición de objetos poligonales.

      • Antes de seleccionar el comando, asegúrese de que la opción Other esté habilitada en el Selection Filter para que pueda usar el comando ().

  • Board Planning Mode (Advanced Rigid-Flex mode - the Active Bar at the top of the graphical editing space has six buttons):
    • Place » Board Region - use este comando para definir interactivamente la región de placa (para una placa de una sola región, la región de placa define la forma de la placa). Obtenga más información sobre Placing a Board Region.
  • 2D Layout Mode:
    • Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects - seleccione un conjunto de primitivas de línea y/o arco que definan una forma cerrada y luego use este comando para redefinir la forma de la placa para que coincida con esa forma.

    • Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape - cree un conjunto de primitivas a lo largo del límite de la forma de la placa, de acuerdo con la configuración establecida en el cuadro de diálogo Line/Arc Primitives from Board Shape dialog.

  • 3D Layout Mode:
    • Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body - use este comando para definir la forma de la placa seleccionando la superficie deseada de un modelo 3D.

Además, puede usar los siguientes comandos cuando esté en el modo Board Planning:

  • Design » Modify Board Shape - use este comando para modificar la forma de placa existente colocando puntos de vértice adicionales y, de ese modo, definir una forma adicional para el borde.

  • Design » Move Board Shape - use este comando para mover la forma de la placa a otra posición en el documento actual. Con este comando solo se mueve la forma de la placa. El diseño real y los objetos que lo componen permanecen sin moverse.

    Después de ejecutar el comando, una copia del contorno de la forma quedará unida al cursor por su esquina inferior izquierda. Mueva la forma a la nueva ubicación deseada dentro del área de trabajo y luego haga clic o presione Enter para efectuar la colocación. Mientras la mueve, presione Spacebar para rotar la forma de la placa en sentido antihorario o Shift+Spacebar para una rotación en sentido horario (el tamaño de Rotation Step se define en la página PCB Editor – General del cuadro de diálogo Preferences) o presione las teclas X o Y para reflejar la forma de la placa respecto del eje X o del eje Y, respectivamente. Para cancelar sin mover, haga clic con el botón derecho o presione Esc.

  • Design » Move Board - use este comando para mover toda la placa —la forma de la placa más todos los objetos de diseño dentro de esa forma— a otra posición en el documento actual.

    Después de ejecutar el comando, una copia del contorno de la forma de la placa quedará unida al cursor, sostenida por su esquina inferior izquierda. Mueva la forma a la nueva ubicación deseada dentro del espacio de diseño y luego haga clic o presione Enter para efectuar la colocación. Todos los objetos de diseño que la componen también se moverán para mantener su posición dentro de la forma de la placa. Para cancelar sin mover, haga clic con el botón derecho o presione Esc.

La diferencia entre el comando Define Board Shape from Selected Objects y el comando Create Board Region from Selected Objects es que el primer comando reemplaza todas las Board Regions existentes con la nueva región que se crea al ejecutar el comando, mientras que el segundo comando crea una Board Region adicional, sin eliminar ninguna Board Region existente.

Definición de la Board Shape a partir de objetos seleccionados

La Board Shape también puede definirse a partir de objetos seleccionados (en modo 2D Layout). Normalmente, será un conjunto de líneas y/o arcos colocados en la capa Keepout o en una capa mecánica.

Use la siguiente secuencia de pasos:

  1. Establezca el modo de vista en 2D Layout Mode (View menú).
  2. Abra el panel View Configuration y haga doble clic para editar la capa mecánica que contiene la forma de la placa. Se abrirá el cuadro de diálogo Edit Layer, donde puede establecer Layer Type en Board Shape, como se muestra en el video siguiente.
  3. Haga que la capa mecánica que contiene la forma sea la capa activa y seleccione los objetos. El comando Edit » Select » All on Layer es ideal para esto; el conjunto de selección solo debe incluir las pistas y los arcos que forman la forma del contorno de la placa.
  4. Una vez seleccionados todos los objetos, ejecute el comando Design » Board Shape » Define Board Shape from Selected Objects. La Board Shape se actualizará para seguir la trayectoria definida por las líneas seleccionadas. Aparecerá un cuadro de diálogo de advertencia si el software no puede seguir la línea central de los objetos seleccionados. El modo de vista cambiará a Board Planning Mode.

Demostración de Board Shape al usar el modo Standard Rigid-Flex

El video demuestra cómo crear la Board Shape a partir de objetos seleccionados y luego colocar Split Lines para crear las tres regiones necesarias.

Demostración de Board Shape al usar el modo Advanced Rigid-Flex

El video primero demuestra cómo crear la Board Shape a partir de objetos seleccionados y luego dividir la forma para crear las tres regiones necesarias. Después muestra un enfoque alternativo, donde
se definen las tres Board Regions a partir de objetos seleccionados. Tenga en cuenta que estas demostraciones utilizan funciones de Rigid-Flex 2.0, como se describe al inicio de esta página.

El software intentará encontrar la forma basándose en la línea central de los objetos seleccionados. Si las coordenadas del extremo de un segmento de pista/arco no coinciden exactamente con las coordenadas del siguiente segmento de pista/arco, el algoritmo de identificación de contorno fallará y se mostrará un mensaje indicando la ubicación del fallo. Entonces ofrecerá usar un algoritmo de trazado en su lugar. Tenga en cuenta que el algoritmo de trazado sigue el borde exterior de los objetos de pista/arco, por lo que la Board Shape será ligeramente diferente de la creada a partir de las líneas centrales. Elija esta opción solo si su diseño puede aceptar el impacto de esta diferencia.

Importación de un contorno para usarlo como Board Shape

La Board Shape puede definirse a partir de un contorno cerrado importado como datos DXF/DWG.

Al combinar la capacidad de importar datos DXF / DWG en una capa mecánica y luego definir la forma de la placa a partir de objetos seleccionados, se puede transferir al editor de PCB una forma definida en un paquete CAD mecánico.

Para preparar la nueva placa para la importación:

  1. Seleccione File » New » PCB. Se abrirá una nueva PCB en blanco; la región negra representa la Board Shape actual.
  2. Antes de importar una nueva forma, configure lo siguiente según sea necesario para adaptarlo a los requisitos de su diseño y a la forma que se va a importar:
  • Las unidades: configúrelas según sea necesario en la sección Other del panel Properties en modo Board (mostrar imagen).
  • La cuadrícula: haga doble clic en Global Board Snap Grid y configúrela según sea necesario en la sección Grid Manager  del panel Properties en modo Board (mostrar imagen).
  • El origen: para una nueva PCB, la ubicación predeterminada del origen definible por el usuario está en el origen absoluto, en la esquina inferior izquierda del espacio de diseño. Seleccione Edit » Origin » Set en los menús principales y luego haga clic para definir la ubicación del origen definible por el usuario; por ejemplo, la esquina inferior izquierda de la forma actual de la placa. Resulta útil configurar esto de modo que coincida con la ubicación del origen en el contorno entrante.

El siguiente paso es importar la forma de la placa como un archivo .DXF o .DWG. Tenga en cuenta que la forma que se va a importar debe ser una forma cerrada y que los recortes internos no se crean automáticamente (pero pueden definirse más adelante a partir de objetos importados).

  1. Seleccione File » Import » DXF/DWG para abrir el cuadro de diálogo Import File; luego asegúrese de que File Type en la parte inferior derecha del cuadro de diálogo sea AutoCAD Files (*.DXF, *.DWG) y, a continuación, busque el archivo requerido. 
  2. Cuando se haga clic en el botón Open, se abrirá el cuadro de diálogo Import from AutoCAD (mostrar imagen).
  3. Configure Scale, Default Line Width y Layer Mappings según sea necesario y luego haga clic en OK.
  4. Cada objeto DXF/DWG se asignará a un objeto y se mostrará en el espacio de diseño. 
  5. Haga que la capa mecánica que contiene los objetos de la forma de la placa sea la capa activa y luego seleccione todos los objetos de esa capa (Edit » Select » All on Layer).
  6. Para actualizar la Board Shape para que coincida con el contorno seleccionado, ejecute el comando Design » Board Shape » Define from Selected Objects.
  7. Si la placa incluye recortes, estos pueden crearse seleccionando el contorno del recorte y ejecutando el comando Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitives.

El software intentará encontrar la forma basándose en la línea central de los objetos seleccionados. Si las coordenadas del extremo de un segmento de pista/arco no coinciden exactamente con las coordenadas del siguiente segmento de pista/arco, el algoritmo de identificación de contorno fallará y se mostrará un mensaje indicando la ubicación del fallo. Entonces ofrecerá usar un algoritmo de trazado en su lugar. Tenga en cuenta que el algoritmo de trazado sigue el borde exterior de los objetos de pista/arco, por lo que la forma de la placa será ligeramente diferente de la creada a partir de las líneas centrales. Elija esta opción solo si su diseño puede aceptar el impacto de esta diferencia.

Definición de la Board Shape a partir de un cuerpo 3D

Esta función redefine la forma de la placa basándose en una superficie (cara) de un modelo 3D importado. Los formatos de modelo compatibles incluyen: STEP (*.Stp o *.STEP), Parasolid (*.x_t o *x_b) o un archivo de pieza de SOLIDWORKS (*.SldPrt). Puede utilizarse para crear rápidamente una forma de placa compleja y ayuda a la integración entre las áreas de diseño electrónico y mecánico. Este es un proceso de dos etapas: primero se importa el modelo STEP y luego se selecciona la forma requerida del modelo STEP. 

Solo se puede usar una superficie plana (coplanaria) para definir la forma de la placa.

Para hacerlo:

  1. Cambie a View » 3D Layout Mode (atajo: 3).
  2. Para importar el modelo 3D, coloque un cuerpo 3D (Place » 3D Body).
  3. En el cuadro de diálogo Choose Model, busque y seleccione el archivo del modelo. El modelo 3D se importará al editor de PCB y se almacenará dentro de un objeto 3D Body. Tenga en cuenta que este modelo puede eliminarse de la PCB una vez que se haya redefinido la forma de la placa, si es necesario.
  4. Seleccione Design » Board Shape » Define Board Shape from 3D body.
  5. La barra de estado le indicará que Pick a 3D body. Haga clic en el cuerpo 3D importado para seleccionarlo. El modelo se volverá transparente.
  6. El cursor cambiará a una cruz y la barra de estado le indicará que Choose Face. A medida que pase el cursor sobre cada cara, esta se resaltará. Cuando se detecte una superficie plana bajo el cursor, se volverá opaca con un borde azul fino. Haga clic para seleccionar la cara correcta.
  7. Aparecerá el cuadro de diálogo Board Outline Creation Successful , que mostrará opciones para definir qué superficie de la PCB debe alinearse con la superficie seleccionada (normalmente la capa superior), y si el modelo 3D debe ocultarse de la vista y de la comprobación de reglas de diseño. El comportamiento de ocultación y desactivación puede cambiarse posteriormente si es necesario, en el modo 3D Models mode del panel PCB.

Tenga en cuenta que, si mantiene el modelo STEP incrustado o vinculado al archivo PCB, se le notificará cada vez que cambie el archivo STEP. También se le pedirá que actualice la forma, lo que resulta útil si la forma aún está en desarrollo y se esperan actualizaciones.

Solo las superficies alineadas con el plano X-Y pueden usarse para crear la forma de la placa. Si selecciona una superficie del modelo que requiera alineación en el plano X-Y, se le pedirá en un Confirm dialog que alinee la superficie antes de poder continuar. Este cuadro de diálogo también le permite colocar el modelo usando la cara seleccionada en relación con la superficie superior o inferior de la placa. Esto significa que la posición vertical del modelo también puede establecerse al mismo tiempo. Después de la alineación, deberá seleccionar Design » Board Shape » Define from 3D Body nuevamente. Una vez redefinida la forma de la placa, se le dará la opción de ocultar el cuerpo 3D.

Creación de primitivas a partir de la forma de la placa

Además de definir la Board Shape a partir de primitivas seleccionadas, también es posible crear primitivas a partir de la Board Shape mediante el comando Design » Board Shape » Create Primitives from Board Shape. Este comando abrirá el cuadro de diálogo Line/Arc Primitives from Board.

El cuadro de diálogo Line/Arc Primitives From Board Shape
El cuadro de diálogo Line/Arc Primitives From Board Shape

Utilice este comando cuando exista la Board Shape pero actualmente no haya objetos a lo largo del límite. Algunas situaciones en las que este comando puede ser útil incluyen:

  • Cuando desea modificar la Board Shape (o los recortes de la placa) modificando primero las primitivas de pista y arco.
  • Cuando necesita un límite keepout para la placa o límites keepout para los recortes de la placa en la capa Keep-Out. Esto se analiza con más detalle a continuación en la sección Important Design Considerations When Using Board Cutouts.

    Si se especifica que la capa de destino sea la capa Keep-Out, los objetos keepout específicos del objeto se colocarán directamente en la capa (pistas keepout y arcos keepout).

Realización de un orificio en la forma de la placa

Se puede colocar un recorte de placa en cualquier lugar de la Board Shape. Para colocar un recorte, cambie a la vista de la placa en 2D Layout Mode y luego use el comando Design » Board Shape » Define Board Cutout desde los menús principales (como alternativa, también puede usar el comando Place » Define Board Cutout en Board Planning Mode). Tenga en cuenta que el recorte es en realidad un objeto Region object configurado como un objeto negativo.

Se ha colocado un Board Cutout en la Board Shape.Se ha colocado un Board Cutout en la Board Shape.

Si el recorte de la placa tiene una forma inusual, como un círculo, puede ser más fácil crear un contorno de la forma del recorte usando pistas y arcos (por ejemplo, Place » Arc » Full Circle), seleccionar la forma y luego convertirla en un Board Cutout (Tools » Convert » Create Board Cutout from Selected Primitives).

Consideraciones importantes de diseño al usar recortes de placa

Mantener un polígono alejado del borde de un recorte de placa

Los polígonos que se superponen a un recorte de placa de región sólida se verterán tan cerca del borde del recorte como lo permita la Clearance design rule aplicable. Si es necesario, se puede crear una regla de diseño Clearance específica que, por ejemplo, podría aplicarse entre IsBoardCutoutRegion y InPolygon.

Definición de una trayectoria de herramienta de ruteado alrededor del borde de la placa y de los recortes

Un enfoque común para cortar la placa terminada del panel de fabricación es fresarla o rutearla para separarla del panel. Los recortes de placa también pueden rutearse. Una trayectoria de herramienta de ruteado se define colocando objetos Line y/o Arc en una capa mecánica. Esto puede hacerse manualmente o automáticamente mediante el software.

Para definir una trayectoria de herramienta de ruteado para la placa y cualquier recorte de placa:

  1. Con la placa en 2D Layout Mode, ejecute el comando Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape. Se abrirá el cuadro de diálogo Line/Arc Primitives From Board Shape dialog.

  2. Defina un Width adecuado para los objetos que definirán la trayectoria de la herramienta de ruteado. Consulte con su fabricante si no está seguro de esto.

  3. Seleccione una capa mecánica disponible. Esta capa debe reservarse únicamente para la definición de la trayectoria de la herramienta de ruteado.

  4. Habilite la opción Include Cutouts si la placa tiene recortes.

  5. Habilite la opción Route Tool Outline. Cuando esta opción está habilitada, los objetos de línea/arco se colocan de manera que su borde toque el borde de la Board Shape y el borde del recorte.

  6. Haga clic en OK para crear los objetos de Route Tool en la capa mecánica elegida. 

  7. La capa mecánica utilizada debe establecerse como la capa Route Tool. Para ello, acceda a la pestaña Layers & Colors del panel View Configuration panel. Haga clic con el botón derecho dentro de una cuadrícula de capas y elija el comando Add Mechanical Layer. En el cuadro de diálogo Edit Layer que se abre, configure Layer Type en Route Tool Path.  Este tipo de capa se utiliza para indicar la capa que contiene la información de ruteado mecánico.

    Tenga en cuenta que no se permite un nombre definido por el usuario cuando Layer Type está configurado en Route Tool Path. La razón es que las versiones anteriores del software utilizan el nombre de la capa Route Tool Path para identificar la capa que contiene la información de ruteado (también denominada información rout). Fijar la nomenclatura de esta capa garantiza que el diseño siga funcionando correctamente en una versión anterior.

Las imágenes siguientes muestran la trayectoria de la herramienta de ruteado definida en una capa mecánica.

Un Board Cutout en la primera imagen, con una trayectoria de herramienta de ruteado definida en la segunda imagen. Un Board Cutout en la primera imagen, con una trayectoria de herramienta de ruteado definida en la segunda imagen.

Keepouts y la forma de la placa

Además de la Board Shape, también debe definir un límite de colocación y ruteado alrededor del borde de la placa. Esto puede crearse automáticamente a partir de la propia Board Shape mediante el comando Design » Board Shape » Create Primitives From Board Shape (en 2D Layout Mode), y configurando Layer en el cuadro de diálogo Line/Arc Primitives from Board como Keep-Out Layer.

Como alternativa, esto puede hacerse manualmente colocando objetos en la capa keepout. Los objetos colocados en esta capa definen un límite no-crossing-allowed para componentes y ruteado. Normalmente, se desea que objetos como componentes y ruteado estén a cierta distancia del borde de la placa; esta distancia puede controlarse configurando las reglas de diseño aplicables de ruteado y colocación de componentes. También puede definir otras áreas keepout para ruteado y componentes alrededor de objetos mecánicos, como cabezas de tornillos u otros requisitos de montaje.

Un límite keepout definido colocando objetos de línea estándar en la capa keepout (morada).Un límite keepout definido colocando objetos de línea estándar en la capa keepout (morada).

  • Los límites keepout pueden definirse colocando cualquier objeto de diseño estándar, como líneas, arcos, rellenos y regiones en la capa Keepout. Los objetos colocados en la capa Keepout crean un keepout en todas las capas de señal.
  • También puede definir keepouts específicos por capa en cualquier capa de cobre. Para hacerlo:
  1. Haga clic en la pestaña de capa de la capa requerida.
  2. Defina el límite o área de la zona de keepout colocando objetos de keepout específicos de capa (submenú Place » Keepout). Los keepouts específicos de capa son objetos estándar con el atributo Keepout habilitado. Se muestran con el mismo color que la capa y con un borde de color de keepout. Tenga en cuenta que los objetos de keepout específicos de capa no se incluyen en los archivos de salida Gerber u ODB++.
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