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Desarrollo de productos electrónicos Tema 1.7.1.: Estudio de los obstáculos en OrCAD Layout 1

Desarrollo y construcciónde prototipos electrónicos

Tema 1.7.1.

Estudio de los obstáculos enOrCad Layout


Aplicaciones de los obstáculos.

Las aplicaciones o usos que tienen los obstáculos en OrCad Layout son los siguientes:

• Definir el borde de la PCB.• Realizar el diseño de footprints.• Realizar todo tipo de dibujos sobre la PCB.• Restringir los lugares de la PCB en los que se pueden colocar

determinados componentes, trazar pistas y/o realizar cambios de cara.

• Crear zonas de relleno de cobre autoajustable a las pistas de conexión y a otros obstáculos.

• Crear zonas de cobre.


Tipos de obstáculos (I).En OrCad Layout están disponibles quince tipos de obstáculos diferentes. En concreto:

• Anti-copper.• Board outline.• Comp group keepin.• Comp group keepout.• Comp Height keepin.• Comp height keepout.• Copper area.• Copper pour.• Detail.• Free track.• Insertion outline.• Place outline.• Route keepout.• Route-via keepout.• Via keepout.

En las siguientes diapositivas realizaremos un estudio de cada uno de ellos.


Tipos de obstáculos (II).Obstáculo Board outline: Es el obstáculo usado para definir el borde de la placa. En una placa SÓLO PUEDE EXISTIR UN BORDE, de no tenerse esto en cuenta el trazado automático no funcionaría adecuadamente.

El obstáculo Board outline debe de colocarse obligatoriamente en la Global Layer (capa global).De la anchura con que se defina el trazo, la mitad queda en el interior de la placa y la otra mitad en el exterior.Este tipo de obstáculos puede ser asignado a un componente, quedando ligados a él es ese caso, o sea, se desplazan al hacerlo el componente, no pudiendo ser asignado a una conexión ni al pin de un componente.


Tipos de obstáculos (III).Obstáculo Copper area: Son usados para la colocación de zonas de cobre en la placa, ya sea como ayuda a la disipación de calor de un elemento, para apantallamiento eléctrico o para separar dos zonas funcionales diferentes.

La zona de cobre que se coloque puede ser sólida o no, en cuyo caso podemos optar por líneas de relleno simples o cruzadas, pudiéndose especificar la separación entre líneas y el ángulo de trazado de éstas.Los ajustes anteriores deben ser efectuados tras la creación del obstáculo:


Tipos de obstáculos (IV).Obstáculo Copper area (continuación): Estos obstáculos no sólo pueden ser asignados a un componente, sino también a una conexión, quedando ésta efectuada por el propio obstáculo, o a un pin determinado de un componente, pudiéndose realizar la conexión con dicho pin a través del obstáculo. Sin embargo, estas dos últimas opciones no tienen apenas utilidad en este tipo de obstáculo.Un ejemplo de Copper area de tipo rejilla podría ser el siguiente:


Tipos de obstáculos (V).Obstáculo Copper pour: Al igual que los obstáculos de tipo Copper area, son usados para la colocación de zonas de cobre en la placa, pero diferenciándose de ellos en que el relleno de cobre se desconecta de forma automática de los pads y pistas que estén trazadas o se tracen en el futuro.

Sin embargo, es posible deshabilitar la propiedad de desconexión para una conexión a elegir entre todas las existentes (usualmente será la conexión de GND).También en este caso, el relleno de cobre puede ser sólido o no, en cuyo caso podemos nuevamente optar por líneas de relleno simples o cruzadas, pudiéndose especificar la separación entre líneas y el ángulo de trazado de éstas.Los ajustes anteriores deben ser efectuados tras la creación del obstáculo:


Tipos de obstáculos (VI).Obstáculo Copper pour (continuación): Para este obstáculo se activan un par de parámetros específicos, la Clearance, que especifica la separación que se dejará entre el relleno de cobre y las pistas y pads, y la posibilidad de marcar o no la casilla “Isolate all tracks”. Si se activa dicha casilla el relleno de cobre se “despega” incluso de la pista que implementa la conexión asignada al obstáculo.

Casilla sin marcar Casilla marcadaPor último decir que losCopper pour se pueden asignar a una conexión, a un componente o a un pin de un componente.


Tipos de obstáculos (VII).Obstáculo Anti-copper: Este obstáculo está ligado de forma ineludible a los obstáculos de tipo copper pour. Un obstáculo Anti-copper permite definir dentro de una zona de relleno de cobre una zona libre de éste.

El parámetro Width (anchura) permite definir la anchura del trazo con que se dibuja el obstáculo. Dicho trazo no forma parte de la zona sin cobre.El parámetro Z order define la coordenada Z de colocación del obstáculo. Si es menor que la coordenada Z de colocación del copper pour no tendrá efecto visible.Los obstáculos Anti-copper pueden ser asignados a un componente, quedando ligados a él es ese caso, o sea, se desplazan al hacerlo el componente.Este tipo de obstáculos no puede ser asignado a una conexión ni al pin de un componente.


Tipos de obstáculos (VIII).

Copper pour

Anti-copper

Obstáculo Anti-copper (continuación): Como ejemplo de actuación de este tipo de obstáculo podemos ver el siguiente:


Tipos de obstáculos (IX).Obstáculo Free track: Este obstáculo es el que se debe usar para trazar de forma manual pistas no definidas en la NetList (pistas libres) o para dibujar trazos (abiertos o cerrados) que deban ser evitados por el trazador automático.

Obstáculo Free track usado para evitar

trazado de pistas por una zona.

Obstáculo Free track usado para trazar una

pista.


Tipos de obstáculos (X).Obstáculo Detail: Se emplea para realizar dibujos libres de tipo no eléctrico. Es por ello el usado en la creación de los footprint de los diferentes componentes. Lo habitual es colocarlos en la global layer o en las capas de serigrafía (ASYTOP -AST- y SSTOP -SST-).

Como todos los demás obstáculos, puede vincularse a un componente (no así a pines concretos de dicho componente).Este tipo de obstáculos no bloquea el trazado de pistas a su través.


Tipos de obstáculos (XI).Obstáculo Place outline: Este obstáculo se usa de forma casi exclusiva en los footprint de los componentes. Mediante él se define el área ocupada en el plano de la placa por el encapsulado del componente. De esta forma es posible testar si se han colocado componentes superpuestos y además esto es usado

para la colocación automática de componentes sobre la placa.Este obstáculo debe ser colocado en la capa global.Durante la creación o edición de un footprint, es posible indicar la altura que sobre la placa sobresaldrá éste. Esto se hace mediante el parámetro Height de este tipo de obstáculos. Posteriormente esto permitirá que Layout pueda mostrarnos una representación “tridimensional” de la placa.


Tipos de obstáculos (XII).Obstáculo Insertion outline: Este obstáculo se usa para asegurar la fabricabilidad de la placa por medios automáticos. Este obstáculo define el tamaño y la forma del componente para que la cabeza de inserción de la máquina de posicionado automático no golpee otros componentes próximos.


Tipos de obstáculos (XIII).Obstáculo Route keepout: Es usado para definir zonas por las que el trazador automático no podrá trazar pistas. El bloqueo del trazado de pistas se realiza exclusivamente en la capa en la que se haya colocado el obstáculo. Este tipo de obstáculo suele ser imprescindible en diseños a más de una cara.


Obstáculo Via keepout: Su misión es la de definir zonas en las que no se permite el cambio de cara en diseños a más de una cara.Obstáculo Route/via keepout: auna en un solo obstáculo las características de los dos anteriores. O sea, define zonas en las que se inhibe el trazado de pistas y el cambio de caras.Obstáculo Comp group keepin: Este obstáculo permite definir zonas en las que se posicionaran automáticamente (caso de hacer uso de esta característica de Layout) los componentes que pertenezcan al grupo que se especifique en la creación del obstáculo. Previamente a esto es evidente que habrá que haber definido el grupo de componentes sobre el que se quiere hacer actuar el obstáculo.Obstáculo Comp group keepout: Actúa de forma complementaria al anterior. Permite definir una zona de exclusión para la colocación automática de un grupo de componentes.Obstáculo Comp height keepin: Su cometido es el de definir una zona para la colocación automática de los componentes que igualen o superen la altura especificada en la creación del obstáculo.Obstáculo Comp group keepout: Permite definir zonas de exclusión para componentes que igualen o superen una determinada altura.

Tipos de obstáculos (XIV).


Los menús contextuales en los obstáculos (I).Cuando se selecciona la herramienta de obstáculos queda disponible un menú contextual con diferentes opciones:

La opción End Command finaliza la acción en curso o la aborta directamente. New... inicia el proceso de creación de un nuevo obstáculo. Undo deshace la última acción llevada a cabo. Por último, la tercera opción es un conmutador que permite elegir entre 135's and 90's Only (opción por activada por defecto) y Any Angle Corners. Con la primera opción activada los trazos rectos que forman los obstáculos sólo podrán formar 0º, 45º y 90º con la horizontal. Si se activa la segunda opción los trazos rectos podrán formar cualquier ángulo con la horizontal.

(Ver siguiente transparencia)


Los menús contextuales en los obstáculos (II).


Los menús contextuales en los obstáculos (III).Si en el menú contextual anterior seleccionamos la opción New... o si clicamos sobre un trazo de algún obstáculo ya trazado quedará disponible otro menú contextual diferente del anterior:

Aparecen opciones nuevas que pasamos a comentar. Properties... despliega la ventana de propiedades del obstáculo. Copy no tiene efecto en este menú contextual. Delete provoca que el segmento del obstáculo más cercano al cursor sea borrado, pero no se borra el segmento sobre el que se ha clicado. Finish tiene utilidad cuando se dibuja un obstáculo mediante trazos (tipo polilínea). Su efecto es cerrar el contorno del obstáculo mediante dos líneas ortogonales. Segment permite mover de forma individual un solo segmento de un obstáculo, pero sin desconectarlo del resto de segmentos del mismo. Arcpuede funcionar de dos formas diferentes. Si creamos un nuevo obstáculo y elegimos esta opción, tras hacer clic el obstáculo que se cree será un círculo


Los menús contextuales en los obstáculos (IV).centrado en el punto en el que se haya clicado. Por otro lado, si hacemos clic sobre un segmento de un obstáculo ya trazado y elegimos la opción Arcconvertiremos dicho segmento en un arco de circunferencia. Exchange Endstiene un efecto realmente desconcertante. Haciendo clic en el extremo de un segmento pasamos a poder editar su trazado (quedando deshabilitada temporalmente la restricción en los valores posibles de ángulo de trazado). Si elegimos la opción tratada pasaremos a editar el trazado del segmento opuesto al actual.Existe un tercer menú contextual relacionado con los obstáculos. Dicho menú aparecerá cuando tengamos seleccionado, mediante un barrido de área, un obstáculo:


Los menús contextuales en los obstáculos (V).Las opciones que permite seleccionar este menú son las explicadas a continuación. Copy sí tiene ahora efecto, provocando que se cree una copia exacta del objeto seleccionado. Delete borra el obstáculo. Rotate efectua un giro de 90º a izquierdas del obstáculo seleccionado. Mirror convierte el obstáculo en su imagen especular, o sea, intercambia derecha e izquierda. Oposite cambia la capa de trazado del obstáculo por su capa espejo o mirror layer (top es la capa espejo de bottom). Move On/Off es el conmutador de movimiento del obstáculo seleccionado.


La tabla de gestión de obstáculos (I).La tabla de gestión de obstáculos permite centralizar para su gestión los datos de TODOS los obstáculos presentes en la placa de circuito impreso. Desde ella es posible por ejemplo borrar un determinado obstáculo o cambiar los valores de los parámetros que le afectan. Esta tabla de gestión presenta el siguiente aspecto:


La tabla de gestión de obstáculos (II).En la tabla de gestión de obstáculos tendremos disponible unos menús contextuales que presentan el siguiente aspecto:

Menú sin obstáculoseleccionado

Menú con obstáculoseleccionado

La opción más interesante de estos menús es Select Any... Mediante ella podemos buscar un obstáculo determinado dentro de la tabla de gestión. Esto es muy útil cuando el número de obstáculos de la placa de circuito impreso es muy grande, cosa que ocurre con seguridad para casi cualquier tipo de placa. Si pulsamos sobre esta opción aparecerá la siguiente ventana:

Como puede observarse, podemos realizar búsquedas por nombre de obstáculo, por tipo de obstáculo o por capa de colocación del obstáculo, siendo posible el realizar búsquedas cruzadas, es decir, con más de un criterio de búsqueda.


Como ejemplo usaremos un entrenador de microcontroladores PIC.Ejemplo de uso de los obstáculos (I).


Ejemplo de uso de los obstáculos (II).Suponiendo que todos los footprint necesarios ya están definidos en alguna de las librerías de Layout, tras crear la netlist podremos crear la placa en Layout. Tras el proceso AutoECO tendremos algo similar a lo siguiente:


Ejemplo de uso de los obstáculos (III).Una vez ajustados los parámetros necesarios (unidades, paso de rejillas, tamaño de pads y pistas, etc.) se procederá a crear el borde de la placa (120x170mm en este caso):


Ejemplo de uso de los obstáculos (IV).El siguiente paso es colocar los taladros de sujeción y los componentes:


Ejemplo de uso de los obstáculos (V).Si bien es cierto que la pista se trazará a doble cara, existen componentes que sólo pueden soldarse por la cara bottom. Las conexiones o pistas que lleguen a dichos componentes sólo podrán hacerlo por dicha cara. Por tanto, tendremos que colocar obstáculos de tipo Route Keepout que cubran los pads de los componentes de este tipo. Es conveniente que se vinculen estos obstáculos al propio componente una vez creados dichos obstáculos.


Ejemplo de uso de los obstáculos (VI).Una vez colocados los obstáculos de restricción de pistas en todos los componentes que lo necesiten (conviene también usar obstáculos de tipo Via keepout en algunos de ellos) podremos trazar la placa. El resultado sería el siguiente en este caso:


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Fin del tema 1.7.1.

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