Què esperem d’un complet PCB is usually a neat rectangular shape. Tot i que la majoria de dissenys són rectangulars, molts requereixen taulers amb formes irregulars, que no sempre són fàcils de dissenyar. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

Avui en dia, els PCBS són cada vegada més petits i cada vegada s’afegeixen més funcions a les plaques, cosa que, juntament amb l’augment de la velocitat del rellotge, fan que els dissenys siguin més complexos. Per tant, vegem com tractar amb una placa de circuit amb una forma més complexa.

As figure 1 shows, simple PCI board shapes can be easily created in most EDA Layout tools.

Figura 1: Aspecte de la placa de circuit PCI comuna.

No obstant això, quan les formes de taulers s’han d’adaptar a recintes complexos amb altes limitacions, no és fàcil per als dissenyadors de PCB perquè les funcions d’aquestes eines no són les mateixes que les dels sistemes CAD mecànics. La complexa placa de circuit mostrada a la figura 2 està dissenyada principalment per a un allotjament a prova d’explosió i està subjecta a moltes limitacions mecàniques. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. És probable que l’enginyer mecànic ja hagi creat la carcassa, la forma de la placa de circuit, la ubicació del forat de muntatge i els límits d’alçada requerits pel dissenyador de PCB.

Figura 2: en aquest exemple, el PCB s’ha de dissenyar segons especificacions mecàniques específiques perquè es pugui col·locar en contenidors a prova d’explosió.

Figura 2: en aquest exemple, el PCB s’ha de dissenyar segons especificacions mecàniques específiques perquè es pugui col·locar en contenidors a prova d’explosió.

A causa dels radians i radis de la placa de circuit, la reconstrucció pot trigar més del que s’esperava, fins i tot si la forma de la placa de circuit no és complexa (com es mostra a la figura 3).

Figura 3: Dissenyar diversos radians i diferents corbes de radi pot trigar molt de temps.

Figura 3: Dissenyar diversos radians i diferents corbes de radi pot trigar molt de temps.

Aquests són només alguns exemples de formes complexes de plaques de circuits. However, from today’s consumer electronics, you’d be surprised how many projects try to cram all the functionality into a small package that isn’t always rectangular. Smartphones and tablets are the first things that come to mind, but there are plenty of examples.

Si torneu un cotxe de lloguer, és possible que pugueu veure un auxiliar usant un escàner de mà per llegir la informació del cotxe i després comunicar-vos sense fils amb l’oficina. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Pràcticament tots aquests dispositius utilitzen plaques de circuits rígids / flexibles (Figura 4), on les plaques de PCB convencionals estan interconnectades amb circuits impresos flexibles perquè puguin plegar-se en petits espais.

Figura 4: La placa de circuit rígid / flexible permet un ús màxim de l’espai disponible.

Figura 4: La placa de circuit rígid / flexible permet un ús màxim de l’espai disponible.

La pregunta, doncs, és: “Com importeu especificacions d’enginyeria mecànica definides a una eina de disseny de PCB?” Reutilitzar aquestes dades en dibuixos mecànics elimina la duplicació d’esforços i, el que és més important, l’error humà.

Podem resoldre aquest problema important tota la informació al programari de disseny de PCB mitjançant el format DXF, IDF o ProSTEP. Això estalvia molt de temps i elimina la possibilitat d’errors humans. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF és un dels formats més antics i més utilitzats per a l’intercanvi electrònic de dades entre dominis de disseny mecànic i PCB. AutoCAD el va desenvolupar a principis dels anys vuitanta. Aquest format s’utilitza principalment per a l’intercanvi de dades bidimensionals. La majoria de proveïdors d’eines de PCB admeten aquest format i simplifica l’intercanvi de dades. Les importacions / exportacions de DXF requereixen una funcionalitat addicional per controlar les capes, les diferents entitats i unitats que s’utilitzaran en el procés d’intercanvi. La figura 5 és un exemple d’importació de formes de circuits molt complexes en format DXF mitjançant les eines PADS de Mentor Graphics:

Figure 5: PCB design tools (such as PADS described here) need to be able to control the various parameters required using DXF format.

Figure 5: PCB design tools (such as PADS described here) need to be able to control the various parameters required using DXF format.

Fa uns anys, la funcionalitat 3d va començar a aparèixer a les eines de PCB i hi havia la necessitat d’un format que pogués transferir dades 3D entre màquines i eines de PCB. A partir d’això, Mentor Graphics va desenvolupar el format IDF, que des de llavors s’ha utilitzat àmpliament per transferir informació de circuits i components entre PCBS i màquines-eina.

Tot i que el format DXF conté la mida i el gruix de la placa, el format IDF utilitza les posicions X i Y del component, el nombre de bits del component i l’alçada de l’eix z del component. This format greatly improves the ability to visualize a PCB in a 3D view. Additional information about forbidden areas, such as height restrictions on the top and bottom of the board, may also be included in the IDF file.

El sistema ha de ser capaç de controlar el contingut del fitxer IDF d’una manera similar a la configuració del paràmetre DXF, tal com es mostra a la figura 6. Si alguns components no tenen informació d’alçada, les exportacions d’IDF poden afegir informació que falti durant la creació.

Figure 6: Parameters can be set in the PCB design tool (PADS in this example).

Figure 6: Parameters can be set in the PCB design tool (PADS in this example).

Un altre avantatge de la interfície IDF és que qualsevol de les parts pot moure el component a una nova ubicació o canviar la forma del tauler i, a continuació, crear un fitxer IDF diferent. L’inconvenient d’aquest enfocament és que heu de tornar a importar tot el fitxer que representa canvis a la placa i als components, i en alguns casos pot trigar molt a causa de la mida del fitxer. In addition, it can be difficult to determine from the new IDF file what changes have been made, especially on larger boards. Users of IDF can eventually create custom scripts to determine these changes.

STEP i ProSTEP

Per tal de transmetre millor dades tridimensionals, els dissenyadors busquen una manera millorada de crear el format STEP. El format STEP pot transmetre dimensions i dissenys de components de circuits, però el que és més important, els components ja no tenen una forma simple amb només un valor d’alçada. El model de components STEP és una representació detallada i complexa de components en forma tridimensional. Tant la informació de la placa de circuits com dels components es pot transferir entre la PCB i la màquina. Tot i això, encara no hi ha cap mecanisme per fer el seguiment dels canvis.

Per millorar l’intercanvi de fitxers STEP, hem introduït el format ProSTEP. This format moves the same data as IDF and STEP and has a big improvement – it can track changes and also provide the ability to work within the discipline’s original systems and review any changes once a baseline has been established. In addition to viewing changes, PCB and mechanical engineers can approve all or individual component changes in layout, board shape modifications. També poden suggerir diferents mides o ubicacions de components. Aquesta comunicació millorada crea un ECO (Ordre de canvi d’enginyeria) entre ECAD i l’equip mecànic que mai no existia (Figura 7).

Figura 7: suggeriu un canvi, visualitzeu el canvi a l’eina original, aproveu el canvi o suggeriu-ne un de diferent.

Figura 7: suggeriu un canvi, visualitzeu el canvi a l’eina original, aproveu el canvi o suggeriu-ne un de diferent.

Avui en dia, la majoria de sistemes ECAD i CAD mecànics admeten l’ús del format ProSTEP per millorar la comunicació, estalviant molt de temps i reduint els costosos errors que poden resultar de dissenys electromecànics complexos. A més, els enginyers poden estalviar temps creant una forma de placa de circuit complexa amb restriccions addicionals i després transmetent aquesta informació electrònicament per evitar que algú malinterpreti les dimensions de la placa de circuit.

conclusió

Si encara no heu utilitzat cap d’aquests formats de dades DXF, IDF, STEP o ProSTEP per intercanviar informació, n’haureu de comprovar l’ús. Penseu a utilitzar aquest edi per deixar de perdre el temps recreant formes complexes de taulers.