Compatibilidad con la ingeniería inversa de PCB

Después de importar datos CAM a un documento CAM, observará que la opción Export to PCB está deshabilitada, independientemente del modo actual del editor CAM (CAM o NC). Este comando permite realizar ingeniería inversa de un diseño de PCB directamente a partir de archivos CAM. No sigue un proceso habitual de exportación/importación, sino que carga los datos directamente en el editor de PCB.

Las siguientes secciones detallan los pasos necesarios para realizar ingeniería inversa de un diseño de PCB a partir de los datos CAM, desde la importación inicial a un documento CAM, pasando por la preparación necesaria antes de la exportación, hasta la exportación de los datos de diseño al editor de PCB.

Importar datos

El cuadro de diálogo Preferences

El punto de partida de todo el proceso es la carga de archivos ODB++, o de archivos Gerber y de taladrado NC, en un nuevo documento CAM. Si dispone de una lista de conexiones IPC, también debe importarla al importar los datos Gerber y de taladrado NC. Al importar ODB++, importe un archivo IPC solo si la lista de conexiones no está en el directorio ODB++. La lista de conexiones IPC le permitirá actualizar las redes extraídas con sus nombres originales y distinguir entre las vías pasantes y los pads libres que no pertenecen a componentes.

Todos los comandos del submenú File » Import buscan archivos con determinadas extensiones dentro de una carpeta específica. Por ejemplo, al importar archivos de taladrado, se filtrarán todos los archivos del directorio especificado excepto aquellos con las extensiones .DR*, .ROU, .RTE, *.NC* y *.TX* . Si recibe archivos de taladrado con extensiones distintas de estas, puede ampliar esta lista en la página Editor CAM - Varios del cuadro de diálogo Preferences. Desde aquí, también puede modificar cualquiera de las listas de extensiones predeterminadas asociadas a los archivos Gerber, de aperturas, HPGL y de listas de conexiones.

El cuadro de diálogo Preferences

La página Editor CAM - Importar/Exportar del cuadro de diálogo Preferences permite cambiar los ajustes predeterminados de importación y exportación de archivos Gerber. Por ejemplo, si recibe habitualmente datos CAM generados con P-CAD, podría considerar cambiar el formato de precisión de las coordenadas de 2:3 (predeterminado de Altium Designer) a 4:4 (predeterminado de P-CAD). Si no lo hace, seguirá teniendo la oportunidad de modificar estos ajustes predeterminados cada vez que importe un trabajo.

Asignaciones de tipos de capa

El cuadro de diálogo Layer Table Detection Template

Cada archivo Gerber y de taladrado se asigna a una capa individual. Además, el editor CAM examina sus nombres durante la importación e intenta asignar un tipo de capa a cada uno. Lo hace según la información del cuadro de diálogo Layer Types Detection Template, al que se accede seleccionando Tables » Layer Type Detection en el menú principal. Este cuadro de diálogo es totalmente personalizable y contiene fragmentos de nombres de archivo (extensiones, palabras clave o ambas cosas) que identifican los archivos individuales como tipos de capa, como capas de señal, de plano negativo, de contorno, de taladrado y temporales (mecánicas).

El editor de PCB de Altium Designer, por ejemplo, distingue las capas Gerber por sus extensiones, como .gtl para la capa superior y .gbl para la inferior. Otras herramientas de diseño pueden exportar un archivo .top para la capa superior y un archivo .sol para la capa inferior (de soldadura). Algunas de estas herramientas, como P-CAD, permiten a los usuarios especificar los nombres de los archivos de salida Gerber.

Después de importar cualquier grupo de archivos CAM, puede abrir el cuadro de diálogo Layers Table y revisar las asignaciones de tipos que se han realizado automáticamente. Puede abrir la lista desplegable del tipo y modificar cualquier asignación. Por ejemplo, observará que a todos los archivos de taladrado se les asigna automáticamente el tipo Taladrado superior. En este punto, puede que desee distinguir entre los conjuntos de taladrado superiores, inferiores e internos. No obstante, no es obligatorio.

El cuadro de diálogo Layer Table

Si recibe habitualmente archivos Gerber o de taladrado a los que no se les asigna automáticamente un tipo de capa correcto, debe revisar sus nombres para detectar características distintivas que permitan que CAM Editor los identifique y añadirlas al cuadro de diálogo Layer Types Detection Template. ODB++ no necesita utilizar el cuadro de diálogo Layer Types Detection Template, ya que toda la información necesaria para identificar cada capa se almacena en el archivo de matriz. Sin embargo, es recomendable comprobar las asignaciones de tipos de capa una vez finalizado el proceso de carga.

Apilado de la placa y conjuntos de taladrado

El cuadro de diálogo Create/Update Layers Order

Las capas a las que se haya asignado un tipo de señal (superior, inferior o interna) o de plano aparecerán ahora en el cuadro de diálogo Create/Update Layers Order, al que se accede seleccionando Tables » Layers Order en el menú principal. En la mayoría de los casos, CAM Editor podrá determinar el apilado a partir de los datos CAM proporcionados, pero, en algunos casos, solo se dispondrá del orden lógico (el orden en que se importaron las capas). Es recomendable asegurarse de que la información de la columna Layer Physical Order sea correcta y de que el número uno corresponda a la capa superior. Tenga cuidado de no asignar el mismo número de orden a distintas capas. Una vez que haya especificado un apilado válido, la columna de orden físico tendrá prioridad sobre la lista lógica al volver a abrir este cuadro de diálogo, y verá las capas enumeradas según el apilado propuesto.

Este mismo orden físico se reflejará en el cuadro de diálogo Create/Update Layers Sets, al que se accede seleccionando Tables » Layers Sets en el menú principal, donde se asocian los archivos de taladrado con los conjuntos de capas. Considere una placa de 6 capas (cuatro de señal y dos de plano) con vías ciegas y enterradas. El diseño podría contener cuatro archivos de taladrado independientes:

• uno para el par Superior-Inferior (taladros pasantes)
• uno para el par Superior-PlanoInterno1
• uno para el par CapaIntermedia1-CapaIntermedia2
• uno para el par Inferior-PlanoInterno2.

Extracción de la lista de conexiones

Este paso, al que se accede seleccionando Tools » Netlist » Extract en el menú principal, depende de la exactitud de los pasos anteriores. No podrá realizarlo a menos que haya asignado un tipo de capa a cada capa de la placa (debe establecer las capas mecánicas como Temporales). Tras ejecutar el comando, se extraerá la información de la lista de conexiones y aparecerá una lista de redes en la pestaña Nets del panel CAMtastic . Cada red se muestra con su longitud total. Al hacer clic en cualquier entrada de red del panel, se seleccionará la red y se ampliará su vista en el espacio de diseño.

El editor CAM trazará la conectividad de una capa a otra, consultando los archivos de taladrado NC para establecer las conexiones entre capas. Por este motivo, el apilado de capas definido en el cuadro de diálogo Create/Update Layers Order y los pares de taladrado seleccionados en el cuadro de diálogo Create/Update Layers Sets son requisitos previos fundamentales para extraer una lista de conexiones precisa a partir de los datos CAM.

Si ha incluido un archivo de lista de conexiones IPC-D-356 junto con los archivos Gerber y NC Drill importados, puede restaurar los nombres de red originales (y significativos) seleccionando Tools » Netlist » Rename Nets en el menú principal. Tras ejecutar el comando, se compararán las redes y se cambiarán los nombres de las extraídas del documento actual por los nombres de red del archivo de lista de conexiones IPC. Los nombres actualizados aparecerán en la pestaña Nets del panel CAMtastic .

Aunque la información de la lista de conexiones IPC-D-356 no es imprescindible para la exportación, es recomendable disponer de ella. Su presencia ayudará al editor CAMtastic a distinguir los pads de las vías y, por tanto, a crear correctamente vías en lugar de pads para las vías ciegas o enterradas del diseño. Pero, sobre todo, una lista de conexiones IPC proporciona una referencia con la que se puede comparar la lista de conexiones extraída al seleccionar Tools » Netlist » Compare en el menú principal. Tras ejecutar el comando, se realizará la comparación y se generará un informe, Netlist-Compare.rpt, que se abrirá como documento activo en la ventana principal de diseño. El informe enumera todas las redes que se encontraron en la lista de conexiones importada, pero que faltan en la lista de conexiones extraída.

Si la lista de conexiones IPC se ha importado correctamente, verá que se han añadido dos capas a la lista de capas del panel CAMtastic : <fabrication_testpoint_report_for_DesignName>.ipc_t y <fabrication_testpoint_report_for_DesignName>.ipc_b, que reflejan la información de la lista de conexiones correspondiente a las capas de señal superior e inferior. (Aparecerá una tercera capa, <fabrication_testpoint_report_for_DesignName>.ipc_in, si el diseño de su PCB contiene capas de señal internas. A menos que haya vías ciegas o enterradas que impliquen estas capas, esta tercera capa estará vacía y podrá conservarse o eliminarse de la lista de capas).

En las listas de conexiones IPC generadas desde el editor de PCB, observará que la función de comparación del editor CAM suele encontrar una serie de «redes ausentes» sin nombre. Esto se debe a que el formato IPC del editor de PCB incluye redes de un solo pin. El editor CAM, por el contrario, no tiene en cuenta los pads sin conexiones de cobre en lo que respecta a la lista de conexiones. De hecho, su DRC incluye una opción para eliminar los pads no funcionales.

Bordes y planos

Cuando CAM Editor exporta un archivo PCB al editor de PCB, se genera automáticamente un contorno de placa. Para hacerlo de forma inteligente, necesita que haya una polilínea cerrada en una capa de tipo Border. Si no se encuentra ninguna polilínea cerrada en esta capa, o si se han designado varias capas como bordes en el cuadro de diálogo Layers Table, probablemente no obtendrá la forma de placa deseada.

Las divisiones de los planos internos también deben definirse mediante polilíneas cerradas. Para determinar si una polilínea está cerrada, consulte sus propiedades (atajo Q). Puede comprobar si se resalta toda la polilínea y si se indica que es una polilínea cerrada en la pestaña Info del panel CAM. Si no es así, puede convertir los elementos existentes en una polilínea cerrada con el comando Join del submenú Edit » Objects.

Las secciones de los planos divididos pueden requerir trabajo adicional, ya que cada división necesita su propio contorno cerrado. Aunque los planos en isla pueden unirse como se ha descrito anteriormente, los planos divididos que comparten su contorno con otras divisiones o con la polilínea del borde deben volver a dibujarse. Para dibujar su propia polilínea cerrada, haga clic con el botón derecho después de seleccionar el último vértice y, a continuación, elija Close.

Actualmente no se admiten los planos anidados (islas dentro de planos divididos).

Exportación de polígonos

La página CAM Editor - Import/Export del cuadro de diálogo Preferences proporciona opciones adicionales para controlar cómo se exportan los polígonos del documento CAM al documento PCB. Si los polígonos tienen forma rectangular, pueden crearse como rellenos en el documento PCB. Para los polígonos no rectangulares, puede crear vertidos de polígono con trama o sólidos en el editor de PCB. Se proporciona acceso a los cuadros de diálogo de opciones de estos dos tipos de vertido de polígono, lo que permite controlar mejor cómo se tratarán los polígonos exportados en el entorno PCB.

Al habilitar la opción Create Hatched Polygons, CAM Editor utilizará un único tamaño de cuadrícula y un único ancho de pista para rellenar todos los polígonos del archivo. Si sus datos CAM incluyen polígonos muy pequeños, debe asegurarse de que las opciones de exportación estén ajustadas a ese nivel de detalle.

El cuadro de diálogo Polygon Options, al que se accede haciendo clic en el botón Hatched Polygon Options asociado, permite modificar el tamaño de cuadrícula, el ancho de pista y la longitud mínima de las primitivas de los polígonos. Si desea que los polígonos se rellenen por completo con gran precisión, todos estos valores deben mantenerse dentro de un intervalo reducido en torno a los requisitos más pequeños de la placa. De lo contrario, corre el riesgo de que aparezcan espacios vacíos dentro de los polígonos, patrones de trama en lugar de rellenos completos o, incluso, de que se omitan polígonos enteros al exportar.

El cuadro de diálogo Polygon Options

Por otra parte, estos valores se aplicarán a todos los polígonos exportados, por lo que unos valores muy pequeños aumentarán el tamaño del archivo exportado y los problemas relacionados con su gestión (como la velocidad de redibujado). Por ello, lo mejor es utilizar los valores más altos posibles que sigan proporcionando la precisión necesaria para todos los polígonos de la placa.

Al habilitar la opción Create Solid Polygons, cada polígono se rellenará con una o varias regiones de cobre sólido. El número de regiones de cobre utilizadas depende del número de áreas individuales creadas dentro del polígono por los objetos de red existentes, como pistas y pads.

El cuadro de diálogo Solid Polygon Options

El cuadro de diálogo Solid Polygon Options, al que se accede haciendo clic en el botón Solid Polygon Options asociado, permite determinar cómo se tratan las islas de cobre y las redes de cobre estrechas, así como el comportamiento del vertido al realizarse sobre objetos de red que pertenecen a la misma red que el vertido de cobre:

• Pour Over All Same Net Objects - elija esta opción si desea que un vertido de polígono se conecte automáticamente a todos los objetos de su misma red

• Pour Over Same Net Polygons Only - elija esta opción (predeterminada) si desea que el vertido de polígono se conecte automáticamente solo a los objetos de vertido de polígono situados dentro de su contorno y asociados a la misma red

• Don't Pour Over Same Net Objects - elija esta opción si desea expresamente que el vertido de polígono no se conecte a ningún otro objeto de red. Si se elige cualquiera de las dos primeras opciones y el vertido de polígono está asignado a No Net, el vertido rodeará todos los objetos, independientemente de sus asignaciones de red.

Exportar a PCB

Una vez extraída una lista de conexiones de los datos CAM, se habilita el comando File » Export » Export to PCB. Al ejecutar este comando tras completar todos los pasos necesarios, se creará un documento PCB con un diseño de placa muy similar al original.

Tras ejecutar el comando, se generará un nuevo documento PCB (<CAMDocumentName>.PcbDoc) y se abrirá como documento activo en el espacio de diseño. La secuencia real de eventos durante la transferencia de información entre el documento CAM y el documento PCB es la siguiente:

1. Se crea el documento PCB con un contorno de placa basado en el tamaño actual de la placa en el documento CAM.

2. Se crean objetos de red en el documento PCB utilizando la información de redes extraída del documento CAM.

3. Se genera el apilado de capas según el orden de las capas físicas definido en el documento CAM (cuadro de diálogo Create/Update Layers Order, al que se accede mediante Tables »  Layers Order).

4. Se asignan redes a los planos internos.

5. Se asignan redes a los planos divididos que existan. Estos pueden ser 

6. Se crean reglas de diseño de separación, ancho y estilo de conexión a planos de alimentación. Se crean conexiones de alivio térmico para cada red de plano.

7. Se crean pilas de pads a partir de los datos CAM (utilizando los pads de las capas de señal/plano en su orden físico, seguidos de taladrado, máscara, pasta, etc.). Las pilas de pads se cargan en la PCB y se define el estilo necesario (pila de pads simple o completa).

8. Se crean las pistas de la PCB.

9. Se realiza una comprobación de reglas de diseño (DRC) de toda la placa.