Dimostrazioni per progetti multi-strato: l’utilizzo migliore per ogni strato

PCB with layers

Nella vostra carriera come progettisti di PCB progetterete tanti e diversi circuiti stampati a seconda delle varie tipologie di progetto che vi troverete ad affrontare. A tal fine utilizzerete una serie di circuiti stampati di varie dimensioni, forme e numero di strati. Come decidere di configurare gli strati del PCB e cosa inserire in ogni singolo strato viene imposto da cosa state progettando. Stripline e microstrip (porte di diramazione-microstriscia) per il routing richiedono alcune configurazioni a livello di numero di strati, ma altri fattori come integrità del segnale, alimentazione e esigenze termiche giocano anch’essi un ruolo importante.

La cosa più importante da comprendere è come utilizzare al meglio gli strumenti di progetto di PCB per poter creare esattamente ciò di cui avete bisogno nei vostri progetti multistrato. Utilizziamo Altium Designer per creare i progetti dei nostri circuiti stampati e la sua versatilità ci garantisce la massima flessibilità nella creazione dei progetti. Di seguito abbiamo elencato alcuni punti chiave che occorre conoscere per configurare i progetti multistrato.

Configurare l’utilizzo migliore per ogni strato nel progetto di PCB

Una volta creato il profilo della basetta che utilizzerete nel progetto siete pronti ad impostare il numero di strati. Per visualizzare gli strati in un progetto di PCB, Altium Designer fornisce il pannello “View Configuration” (Configurazione Vista). Potete aprire cliccando su “Panels“ (Pannelli) che si raggiunge dal menu a discesa “View (Vista) > Panels > View Configuration” o, semplicemente, usando la combinazione di tasti Maiuscolo e “L”. Il pannello è simile a quanto mostrato nella figura sottostante.

Screenshot of AD18 view configuration panel layers in best uses for each layer

Scheda Strati e Colori nel pannello View Configuration di Altium Designer

Il pannello View Configuration ha due schede all’interno: “Layers & Colors” (Strati e Colori) e “View Options” (Opzioni Vista). È possibile vedere queste schede nella figura qui sopra; come potete notare ci sono tantissime voci. Anche se questa basetta è un semplice progetto a due strati la scheda degli strati è molto ricca di voci e opzioni; sono così tante che abbiamo dovuto suddividerla in due immagini una accanto all’altro. Utilizzando questo pannello avete la capacità di cambiare da “on” o “off” la visibilità di “Signal Layers” (Strati Segnale), “Component Layers” (Strati Componenti), “Mechanical Layers” (Strati Meccanici) e “Other Layers” (Altri Strati). Potete anche controllare le impostazioni degli strati, attivare uno strato e configurare i colori del sistema. Nella figura sotto potete vedere la scheda “View Options” del pannello vista configurazione. Qui potete configurare altre impostazioni generali e la visibilità dell’oggetto. Troverete queste opzioni molto utili quando andrete a creare strati differenti per il progetto PCB.“

Screenshot of AD18 view configuration panel options in best uses for each layer

La scheda View Options del pannello View Configuration

Per aggiungere strati al progetto basta aprire “Layer Stack Manager” (Gestore della Pila degli Strati) andando sul menu a tendina “Design” (Progetto). Il nostro semplice progetto a due strati non ha molte impostazioni per gli strati della sua basetta, come è possibile vedere nella figura in basso. In ogni caso Altium Designer offre molti strumenti nella gestione dell’impilaggio degli strati con cui fare modifiche, come andremo a vedere tra poco.

Screenshot of AD18 layer stack manager-2 in best uses for each layer
 
Il Layer Stack Manager in Altium Designer

La prima cosa che potete notare è che nella parte in alto a sinistra della scheda per la gestione della pila degli strati sono presenti dei pulsanti per salvare, caricare, o impostare gli strati da una lista di pile di strati predefinite. A destra di questi pulsanti ci sono ulteriori controlli per modificare le unità di misura e copiare e incollare dati. Sotto c’è la finestra principale della gestione impilaggio strati da dove è possibile aggiungere, modificare o eliminare le informazioni dello strato.

La finestra principale è divisa in colonne con nome dello strato, tipo di strato, materiale dello strato e molto altro. Ogni strato ha la sua riga e, come potete vedere, ci sono righe per strati in metallo, dielettrici e della maschera di saldatura. Ogni riga e colonna formano celle individuali nel formato di un foglio di lavoro; molte di queste celle, così come il nome dello strato, possono essere modificate semplicemente cliccando ed inserendo un nuovo valore, mentre altre, come ad esempio quelle del materiale, hanno un menu a discesa per scegliere tra le varie opzioni.

Facendo tasto destro nella finestra principale si apre un piccolo menu che permette di aggiungere o eliminare gli strati. Gli stessi comandi sono anche disponibili nei pulsanti in basso sotto la finestra principale. Inoltre sono presenti dei controlli per spostare gli strati nell’impilaggio, se occorre. Nella figura in basso abbiamo modificato la gestione dell’impilaggio per aggiungere alcuni strati per i segnali interni con relativi strati dielettrici e abbiamo inserito i dati di spessore per ognuno di essi.

Screenshot of AD18 layer stack manager-4 in best uses for each layer

Lo Stack Manager modificato per una basetta a 4 strati

Impostare gli strati del piano di alimentazione nel design multistrato

I progetti PCB potrebbero aver bisogno di strati di massa e di alimentazione. Ci sono due modi differenti per risolvere il problema in Altium Designer. Potete creare una colata di rame su uno strato del segnale o creare uno strato interno dedicato nell’impilaggio degli strati. Per fare una colata di rame su uno strato di segnale basta utilizzare il comando “Polygon Pour” (Versamento Poligoni) nel menu a tendina “Place” (Posizionamento). Lo stesso comando può anche essere richiamato nella sessione principale sul menu che si apre cliccando con il taso destro o sulla barra delle applicazioni. Una volta che il poligono è stato creato è possibile associarlo alla rete desiderata e cambiarne i parametri a piacimento come mostrato nella figura sottostante.

Screenshot of AD18 polygon pour in best uses for each layer
 
Un poligono in Altium Designer

Altium Designer garantisce molto controllo sulla colata di rame. Potete assegnare un nome alle colate, specificare la modalità di riempimento e rimuovere rame isolato. Potete anche modificarle, dividerle o combinarle, solo per citare alcune delle funzioni di modifica disponibili.

L’altro modo di lavorare con massa ed alimentazione richiede di creare un piano di alimentazione interno nel gestore dell’impilaggio strati. Di nuovo dobbiamo aggiungere un nuovo strato all’impilaggio, ma questa volta occorre uno strato “Internal Plane” (Strato Interno) anziché uno strato di segnale. Gli strati interni offrono anche l’opzione di specificare la quantità di rame che si vuole eliminare dal bordo della basetta. Una volta aggiunti i nostri strati li possiamo spostare nel gestore dell’impilaggio, modificando il loro spessore e apportando altre modifiche come mostrato nell’immagine sottostante.

Screenshot of AD18 layer stack manager-6 in best uses for each layer
 
Il Layer Stack Manager modificato per una basetta a 6 strati

 

Controllare gli strati con regole di design e impostazioni di routing

Un altro metodo che Altium fornisce per lavorare con gli strati nel progetto di PCB è attraverso le regole di progetto ed i settaggi di instradamento. Andando nel menu a tendina “Design (Progetto) > Rules (Regole)”, potete aprire l’editor delle regole e dei vincoli come mostrato nella figura in basso.

Screenshot of AD18 design rules in best uses for each layer

Impostazione delle regole di progetto in Altium Designer

Nella parte sinistra della finestra dell’editor delle regole è possibile trovare le varie opzioni di instradamento come ampiezza, topologia, priorità ed altro ancora. Abbiamo selezionato “Routing Layers” (Instradamento Strati) nella figura sottostante per mostrare come abilitare o disabilitare l’instradamento sui vari strati.

Potete anche controllare la direzione preferita del routing per ogni strato utilizzando gli autorouter di Altium Designer. Andate sul menu a tendina “Route (Instradamento) > Auto Route (Instradamento Automatico) > Setup (Impostazione)” per aprire la finestra di dialogo “Routing Strategies” (Strategie di Instradamento). Cliccate sul pulsante “Edit Layer Directions” (Modifica Direzione Strati) per aprire la finestra con le opzioni per le direzioni dello strato. Come è possibile vedere qui sotto è possibile utilizzare il menu a scomparsa per scegliere quali direzioni volete che utilizzino i router su ciascuno degli strati del progetto.

Screenshot of AD18 router setups in best uses for each layer
Impostazioni direzione di instradamento

In base agli strati il PCB può avere una vasta gamma di funzioni. Utilizzare gli strati in maniera adeguata in progetti multistrato può diventare un enorme punto di forza nella vostra carriera di progettisti e ingegneri. Per fortuna un potente software di progetto di PCB è in grado di creare PCB multistrato, design di strati trasversali, piani di massa e ogni area del circuito con cui dovete lavorare in maniera facile.

Capendo come lavorare con le impostazioni dello strato sarete pronti ad affrontare ogni sfida progettuale. Sia che si tratti di un semplice design a due strati, sia che riguardi un progetto flessibile complesso, Altium Designer è un software di progetto di PCB completo che offre funzionalità di configurazione degli strati e la potenza di progettazione  che occorre per completare qualsiasi lavoro.

Se volete saperne di più su come Altium può aiutarvi a progettare un PCB conforme alla DFM parlate con un esperto di Altium.


 

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