Αυτό που περιμένουμε από ένα πλήρες PCB είναι συνήθως ένα τακτοποιημένο ορθογώνιο σχήμα. Ενώ τα περισσότερα σχέδια είναι πράγματι ορθογώνια, πολλά απαιτούν σανίδες με ακανόνιστα σχήματα, τα οποία δεν είναι πάντα εύκολο να σχεδιαστούν. Αυτή η εργασία εισάγει τον τρόπο σχεδιασμού PCB με ακανόνιστο σχήμα.

Σήμερα, το PCBS γίνεται μικρότερο και όλο και περισσότερες λειτουργίες προστίθενται στους πίνακες, οι οποίες, σε συνδυασμό με την αύξηση των ταχυτήτων ρολογιού, καθιστούν τα σχέδια πιο περίπλοκα. Έτσι, ας δούμε πώς να χειριστούμε έναν πίνακα κυκλωμάτων με πιο περίπλοκο σχήμα.

Όπως δείχνει το σχήμα 1, απλά σχήματα πλακέτας PCI μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν στα περισσότερα εργαλεία διάταξης EDA.

Εικόνα 1: Εμφάνιση κοινής πλακέτας κυκλώματος PCI.

Ωστόσο, όταν τα σχήματα σανίδων πρέπει να προσαρμοστούν σε πολύπλοκα περιβλήματα με υψηλούς περιορισμούς, δεν είναι εύκολο για τους σχεδιαστές PCB επειδή οι λειτουργίες σε αυτά τα εργαλεία δεν είναι ίδιες με εκείνες των μηχανικών συστημάτων CAD. Η σύνθετη πλακέτα κυκλώματος που φαίνεται στο σχήμα 2 έχει σχεδιαστεί κυρίως για περίβλημα ανθεκτικό σε εκρήξεις και υπόκειται σε πολλούς μηχανικούς περιορισμούς. Η προσπάθεια ανασυγκρότησης αυτών των πληροφοριών σε εργαλεία EDA μπορεί να διαρκέσει πολύ και να είναι μη παραγωγική. Είναι πιθανό ότι ο μηχανικός μηχανικός έχει ήδη δημιουργήσει το περίβλημα, το σχήμα της πλακέτας κυκλώματος, τη θέση της οπής τοποθέτησης και τα όρια ύψους που απαιτούνται από τον σχεδιαστή PCB.

Εικόνα 2: Σε αυτό το παράδειγμα, το PCB πρέπει να σχεδιαστεί σύμφωνα με συγκεκριμένες μηχανικές προδιαγραφές, έτσι ώστε να μπορεί να τοποθετηθεί σε δοχεία με προστασία από έκρηξη.

Εικόνα 2: Σε αυτό το παράδειγμα, το PCB πρέπει να σχεδιαστεί σύμφωνα με συγκεκριμένες μηχανικές προδιαγραφές, έτσι ώστε να μπορεί να τοποθετηθεί σε δοχεία με προστασία από έκρηξη.

Λόγω ακτίνων και ακτίνων στην πλακέτα κυκλώματος, η ανακατασκευή μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από το αναμενόμενο, ακόμη και αν το σχήμα της πλακέτας κυκλώματος δεν είναι πολύπλοκο (όπως φαίνεται στο σχήμα 3).

Εικόνα 3: Ο σχεδιασμός πολλαπλών ακτίνων και διαφορετικών καμπυλών ακτίνας μπορεί να διαρκέσει πολύ.

Εικόνα 3: Ο σχεδιασμός πολλαπλών ακτίνων και διαφορετικών καμπυλών ακτίνας μπορεί να διαρκέσει πολύ.

Αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα σύνθετων σχημάτων πλακέτας κυκλώματος. Ωστόσο, από τα σημερινά ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, θα εκπλαγείτε πόσα έργα προσπαθούν να συγκεντρώσουν όλη τη λειτουργικότητα σε ένα μικρό πακέτο που δεν είναι πάντα ορθογώνιο. Τα smartphone και τα tablet είναι τα πρώτα πράγματα που έρχονται στο μυαλό, αλλά υπάρχουν πολλά παραδείγματα.

Εάν επιστρέψετε ένα ενοικιαζόμενο αυτοκίνητο, μπορεί να μπορείτε να δείτε έναν συνοδό χρησιμοποιώντας ένα σαρωτή χειρός για να διαβάσετε τις πληροφορίες του αυτοκινήτου και στη συνέχεια να επικοινωνήσετε ασύρματα με το γραφείο. Η συσκευή είναι επίσης συνδεδεμένη με θερμικό εκτυπωτή για άμεση εκτύπωση παραλαβής. Σχεδόν όλες αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν άκαμπτες/εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων (Εικόνα 4), όπου οι συμβατικές πλακέτες PCB συνδέονται μεταξύ τους με εύκαμπτα τυπωμένα κυκλώματα, έτσι ώστε να μπορούν να διπλωθούν σε μικρούς χώρους.

Εικόνα 4: Η άκαμπτη/εύκαμπτη πλακέτα κυκλώματος επιτρέπει τη μέγιστη χρήση του διαθέσιμου χώρου.

Εικόνα 4: Η άκαμπτη/εύκαμπτη πλακέτα κυκλώματος επιτρέπει τη μέγιστη χρήση του διαθέσιμου χώρου.

Το ερώτημα, λοιπόν, είναι “Πώς εισάγετε καθορισμένες προδιαγραφές μηχανικής μηχανικής σε εργαλείο σχεδιασμού PCB;” Η επαναχρησιμοποίηση αυτών των δεδομένων σε μηχανικά σχέδια εξαλείφει την διπλή προσπάθεια και, το πιο σημαντικό, το ανθρώπινο λάθος.

Μπορούμε να λύσουμε αυτό το πρόβλημα εισάγοντας όλες τις πληροφορίες σε λογισμικό διάταξης PCB χρησιμοποιώντας μορφή DXF, IDF ή ProSTEP. Αυτό εξοικονομεί πολύ χρόνο και εξαλείφει την πιθανότητα ανθρώπινου λάθους. Στη συνέχεια, θα ρίξουμε μια ματιά σε κάθε μία από αυτές τις μορφές.

Μορφή ανταλλαγής γραφικών – DXF

Το DXF είναι μία από τις παλαιότερες και πιο διαδεδομένες μορφές για την ηλεκτρονική ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ μηχανικών και σχεδιαστικών τομέων PCB. Το AutoCAD το ανέπτυξε στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Αυτή η μορφή χρησιμοποιείται κυρίως για την ανταλλαγή δεδομένων δύο διαστάσεων. Οι περισσότεροι προμηθευτές εργαλείων PCB υποστηρίζουν αυτήν τη μορφή και απλοποιεί την ανταλλαγή δεδομένων. Οι εισαγωγές/εξαγωγές DXF απαιτούν πρόσθετη λειτουργικότητα για τον έλεγχο των επιπέδων, των διαφορετικών οντοτήτων και μονάδων που θα χρησιμοποιηθούν στη διαδικασία ανταλλαγής. Το σχήμα 5 είναι ένα παράδειγμα εισαγωγής πολύ σύνθετων σχημάτων κυκλωμάτων σε μορφή DXF χρησιμοποιώντας εργαλεία PADS της Mentor Graphics:

Εικόνα 5: Τα εργαλεία σχεδιασμού PCB (όπως τα PADS που περιγράφονται εδώ) πρέπει να είναι σε θέση να ελέγχουν τις διάφορες παραμέτρους που απαιτούνται χρησιμοποιώντας τη μορφή DXF.

Εικόνα 5: Τα εργαλεία σχεδιασμού PCB (όπως τα PADS που περιγράφονται εδώ) πρέπει να είναι σε θέση να ελέγχουν τις διάφορες παραμέτρους που απαιτούνται χρησιμοποιώντας τη μορφή DXF.

Πριν από μερικά χρόνια, η 3d λειτουργικότητα άρχισε να εμφανίζεται σε εργαλεία PCB και υπήρχε ανάγκη για μια μορφή που θα μπορούσε να μεταφέρει δεδομένα 3D μεταξύ μηχανών και εργαλείων PCB. Από αυτό, η Mentor Graphics ανέπτυξε τη μορφή IDF, η οποία έκτοτε χρησιμοποιείται ευρέως για τη μεταφορά πληροφοριών πλακέτας κυκλώματος και εξαρτημάτων μεταξύ PCBS και εργαλειομηχανών.

Ενώ η μορφή DXF περιέχει το μέγεθος και το πάχος της πλακέτας, η μορφή IDF χρησιμοποιεί τις θέσεις X και Y του στοιχείου, τον αριθμό bit του συστατικού και το ύψος του άξονα z του στοιχείου. Αυτή η μορφή βελτιώνει σημαντικά την ικανότητα απεικόνισης ενός PCB σε τρισδιάστατη προβολή. Πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με απαγορευμένες περιοχές, όπως περιορισμοί ύψους στο πάνω και κάτω μέρος του πίνακα, μπορεί επίσης να περιλαμβάνονται στο αρχείο IDF.

Το σύστημα πρέπει να είναι σε θέση να ελέγχει τι θα περιέχεται στο αρχείο IDF με παρόμοιο τρόπο με τις ρυθμίσεις παραμέτρων DXF, όπως φαίνεται στο σχήμα 6. Εάν ορισμένα στοιχεία δεν έχουν πληροφορίες ύψους, οι εξαγωγές IDF μπορούν να προσθέσουν πληροφορίες που λείπουν κατά τη δημιουργία.

Εικόνα 6: Οι παράμετροι μπορούν να οριστούν στο εργαλείο σχεδιασμού PCB (PADS σε αυτό το παράδειγμα).

Εικόνα 6: Οι παράμετροι μπορούν να οριστούν στο εργαλείο σχεδιασμού PCB (PADS σε αυτό το παράδειγμα).

Ένα άλλο πλεονέκτημα της διεπαφής IDF είναι ότι οποιοδήποτε μέρος μπορεί να μετακινήσει το στοιχείο σε μια νέα θέση ή να αλλάξει το σχήμα του πίνακα και στη συνέχεια να δημιουργήσει ένα διαφορετικό αρχείο IDF. Το μειονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι πρέπει να εισαγάγετε ξανά ολόκληρο το αρχείο που αντιπροσωπεύει αλλαγές στον πίνακα και τα στοιχεία και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος λόγω του μεγέθους του αρχείου. Επιπλέον, μπορεί να είναι δύσκολο να προσδιοριστεί από το νέο αρχείο IDF ποιες αλλαγές έχουν γίνει, ειδικά σε μεγαλύτερους πίνακες. Οι χρήστες του IDF μπορούν τελικά να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα σενάρια για να καθορίσουν αυτές τις αλλαγές.

STEP και ProSTEP

Προκειμένου να μεταδοθούν καλύτερα τρισδιάστατα δεδομένα, οι σχεδιαστές αναζητούν έναν βελτιωμένο τρόπο δημιουργίας της μορφής STEP. Η μορφή STEP μπορεί να μεταδώσει τις διαστάσεις της πλακέτας κυκλώματος και τις διατάξεις των εξαρτημάτων, αλλά το πιο σημαντικό, τα στοιχεία δεν έχουν πλέον ένα απλό σχήμα με μόνο μια τιμή ύψους. Το μοντέλο STEP είναι μια λεπτομερής και πολύπλοκη αναπαράσταση των τμημάτων σε τρισδιάστατη μορφή. Τόσο η πλακέτα κυκλώματος όσο και οι πληροφορίες εξαρτημάτων μπορούν να μεταφερθούν μεταξύ του PCB και του μηχανήματος. Ωστόσο, δεν υπάρχει ακόμη μηχανισμός παρακολούθησης αλλαγών.

Για να βελτιώσουμε την ανταλλαγή αρχείων STEP, παρουσιάσαμε τη μορφή ProSTEP. Αυτή η μορφή μετακινεί τα ίδια δεδομένα με το IDF και το STEP και έχει μεγάλη βελτίωση – μπορεί να παρακολουθεί τις αλλαγές και επίσης να παρέχει τη δυνατότητα να εργάζεται στα αρχικά συστήματα του κλάδου και να αναθεωρεί τυχόν αλλαγές μόλις καθοριστεί η βασική γραμμή. Εκτός από την προβολή των αλλαγών, οι μηχανικοί PCB και οι μηχανικοί μπορούν να εγκρίνουν όλες ή μεμονωμένες αλλαγές εξαρτημάτων στη διάταξη, τροποποιήσεις σχήματος πίνακα. Μπορούν επίσης να προτείνουν διαφορετικά μεγέθη πινάκων ή τοποθεσίες εξαρτημάτων. Αυτή η βελτιωμένη επικοινωνία δημιουργεί ένα ECO (Order Change Order) μεταξύ του ECAD και της μηχανικής ομάδας που δεν υπήρχε ποτέ πριν (Εικόνα 7).

Εικόνα 7: Προτείνετε μια αλλαγή, δείτε την αλλαγή στο αρχικό εργαλείο, εγκρίνετε την αλλαγή ή προτείνετε ένα διαφορετικό.

Εικόνα 7: Προτείνετε μια αλλαγή, δείτε την αλλαγή στο αρχικό εργαλείο, εγκρίνετε την αλλαγή ή προτείνετε ένα διαφορετικό.

Σήμερα, τα περισσότερα συστήματα ECAD και μηχανικά συστήματα CAD υποστηρίζουν τη χρήση της μορφής ProSTEP για τη βελτίωση της επικοινωνίας, εξοικονομώντας πολύ χρόνο και μειώνοντας δαπανηρά λάθη που μπορεί να προκύψουν από πολύπλοκα ηλεκτρομηχανικά σχέδια. Επιπλέον, οι μηχανικοί μπορούν να εξοικονομήσουν χρόνο δημιουργώντας ένα περίπλοκο σχήμα πλακέτας κυκλώματος με πρόσθετους περιορισμούς και στη συνέχεια μεταδίδοντας τις πληροφορίες ηλεκτρονικά για να αποφύγουν κάποιον να παρερμηνεύσει τις διαστάσεις της πλακέτας κυκλώματος.

συμπέρασμα

Εάν δεν έχετε ήδη χρησιμοποιήσει κάποια από αυτές τις μορφές δεδομένων DXF, IDF, STEP ή ProSTEP για ανταλλαγή πληροφοριών, θα πρέπει να ελέγξετε τη χρήση τους. Εξετάστε το ενδεχόμενο να χρησιμοποιήσετε αυτό το edi για να σταματήσετε να χάνετε χρόνο αναδημιουργώντας πολύπλοκα σχήματα σανίδων.