Lo que esperamos de un completo PCB is usually a neat rectangular shape. Si bien la mayoría de los diseños son rectangulares, muchos requieren tableros con formas irregulares, que no siempre son fáciles de diseñar. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

Hoy en día, los PCBS son cada vez más pequeños y cada vez se agregan más funciones a las placas, lo que, junto con el aumento de la velocidad del reloj, hace que los diseños sean más complejos. Entonces, veamos cómo lidiar con una placa de circuito con una forma más compleja.

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

Figura 1: Apariencia de una placa de circuito PCI común.

Sin embargo, cuando las formas de las placas deben adaptarse a envolventes complejas con grandes limitaciones, no es fácil para los diseñadores de PCB porque las funciones de estas herramientas no son las mismas que las de los sistemas CAD mecánicos. La compleja placa de circuito que se muestra en la Figura 2 está diseñada principalmente para carcasas a prueba de explosiones y está sujeta a muchas limitaciones mecánicas. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. Es probable que el ingeniero mecánico ya haya creado la carcasa, la forma de la placa de circuito, la ubicación del orificio de montaje y los límites de altura requeridos por el diseñador de la placa de circuito impreso.

Figura 2: En este ejemplo, la PCB debe diseñarse de acuerdo con especificaciones mecánicas específicas para que pueda colocarse en contenedores a prueba de explosión.

Figura 2: En este ejemplo, la PCB debe diseñarse de acuerdo con especificaciones mecánicas específicas para que pueda colocarse en contenedores a prueba de explosión.

Debido a los radianes y radios en la placa de circuito, la reconstrucción puede llevar más tiempo de lo esperado, incluso si la forma de la placa de circuito no es compleja (como se muestra en la Figura 3).

Figura 3: El diseño de múltiples radianes y diferentes curvas de radio puede llevar mucho tiempo.

Figura 3: El diseño de múltiples radianes y diferentes curvas de radio puede llevar mucho tiempo.

These are just a few examples of complex circuit board shapes. 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 devuelve un automóvil de alquiler, es posible que pueda ver a un asistente que usa un escáner de mano para leer la información del automóvil y luego comunicarse de forma inalámbrica con la oficina. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Prácticamente todos estos dispositivos utilizan placas de circuito rígidas / flexibles (Figura 4), donde las placas de PCB convencionales están interconectadas con circuitos impresos flexibles para que puedan plegarse en espacios pequeños.

Figura 4: La placa de circuito rígida / flexible permite un uso máximo del espacio disponible.

Figura 4: La placa de circuito rígida / flexible permite un uso máximo del espacio disponible.

La pregunta, entonces, es “¿Cómo se importan especificaciones de ingeniería mecánica definidas en una herramienta de diseño de PCB?” La reutilización de estos datos en dibujos mecánicos elimina la duplicación de esfuerzos y, lo que es más importante, el error humano.

Podemos resolver este problema importando toda la información en el software de diseño de PCB usando formato DXF, IDF o ProSTEP. Esto ahorra mucho tiempo y elimina la posibilidad de error humano. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF es uno de los formatos más antiguos y más utilizados para el intercambio electrónico de datos entre dominios de diseño de PCB y mecánicos. AutoCAD lo desarrolló a principios de la década de 1980. Este formato se utiliza principalmente para el intercambio de datos bidimensionales. La mayoría de los proveedores de herramientas de PCB admiten este formato y simplifica el intercambio de datos. Las importaciones / exportaciones de DXF requieren una funcionalidad adicional para controlar las capas, las diferentes entidades y unidades que se utilizarán en el proceso de intercambio. La Figura 5 es un ejemplo de importación de formas de placa de circuito muy complejas en formato DXF utilizando las herramientas 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.

Hace unos años, la funcionalidad 3D comenzó a aparecer en las herramientas de PCB y existía la necesidad de un formato que pudiera transferir datos 3D entre máquinas y herramientas de PCB. A partir de esto, Mentor Graphics desarrolló el formato IDF, que desde entonces se ha utilizado ampliamente para transferir información de componentes y placas de circuitos entre PCBS y máquinas herramienta.

Mientras que el formato DXF contiene el tamaño y el grosor de la placa, el formato IDF utiliza las posiciones X e Y del componente, el número de bits del componente y la altura del eje z del componente. 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 debe poder controlar lo que estará contenido en el archivo IDF de una manera similar a la Configuración del parámetro DXF, como se muestra en la Figura 6. Si algunos componentes no tienen información de altura, las exportaciones de IDF pueden agregar información faltante durante la creación.

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).

Otra ventaja de la interfaz IDF es que cualquiera de las partes puede mover el componente a una nueva ubicación o cambiar la forma de la placa y luego crear un archivo IDF diferente. La desventaja de este enfoque es que debe volver a importar todo el archivo que representa los cambios en la placa y los componentes y, en algunos casos, puede llevar mucho tiempo debido al tamaño del archivo. 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 y ProSTEP

Para transmitir mejor los datos tridimensionales, los diseñadores están buscando una forma mejorada, surgió el formato STEP. El formato STEP puede transmitir las dimensiones de la placa de circuito y la distribución de los componentes, pero lo que es más importante, los componentes ya no tienen una forma simple con solo un valor de altura. El modelo de componentes STEP es una representación detallada y compleja de componentes en forma tridimensional. Tanto la placa de circuito como la información de los componentes se pueden transferir entre la placa de circuito impreso y la máquina. Sin embargo, todavía no existe un mecanismo para realizar un seguimiento de los cambios.

Para mejorar el intercambio de archivos STEP, presentamos el formato 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. También pueden sugerir diferentes tamaños de placa o ubicaciones de componentes. This improved communication creates an ECO (Engineering Change Order) between ECAD and the mechanical team that never existed before (Figure 7).

Figura 7: Sugiera un cambio, vea el cambio en la herramienta original, apruebe el cambio o sugiera uno diferente.

Figura 7: Sugiera un cambio, vea el cambio en la herramienta original, apruebe el cambio o sugiera uno diferente.

En la actualidad, la mayoría de los sistemas CAD mecánicos y ECAD admiten el uso del formato ProSTEP para mejorar la comunicación, lo que ahorra mucho tiempo y reduce los costosos errores que pueden resultar de diseños electromecánicos complejos. Además, los ingenieros pueden ahorrar tiempo creando una forma compleja de placa de circuito con restricciones adicionales y luego transmitiendo esa información electrónicamente para evitar que alguien malinterprete las dimensiones de la placa de circuito.

conclusión

Si aún no ha utilizado ninguno de estos formatos de datos DXF, IDF, STEP o ProSTEP para intercambiar información, debe verificar su uso. Considere usar este edi para dejar de perder el tiempo recreando formas complejas de tableros.