O que esperamos dun completo PCB is usually a neat rectangular shape. Aínda que a maioría dos deseños son de feito rectangulares, moitos requiren táboas con formas irregulares, que non sempre son fáciles de deseñar. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

Hoxe en día, os PCBS son cada vez máis pequenos e cada vez engádense máis funcións ás placas, o que, xunto co aumento das velocidades do reloxo, fan que os deseños sexan máis complexos. Entón, vexamos como tratar cunha placa de circuíto cunha forma máis complexa.

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

Figura 1: Aspecto da placa de circuíto PCI común.

Non obstante, cando as formas das placas deben adaptarse a recintos complexos con altas limitacións, non é doado para os deseñadores de PCB porque as funcións destas ferramentas non son as mesmas que as dos sistemas mecánicos CAD. A complexa placa de circuíto mostrada na figura 2 está deseñada principalmente para carcasas antideflagrantes e está suxeita a moitas limitacións mecánicas. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. É probable que o enxeñeiro mecánico xa creou a carcasa, a forma da placa de circuíto, a situación do burato de montaxe e os límites de altura requiridos polo deseñador do PCB.

Figura 2: Neste exemplo, o PCB debe deseñarse segundo especificacións mecánicas específicas para que poida ser colocado en contedores a proba de explosión.

Figura 2: Neste exemplo, o PCB debe deseñarse segundo especificacións mecánicas específicas para que poida ser colocado en contedores a proba de explosión.

Debido aos raios e radios da placa de circuíto, a reconstrución pode levar máis tempo do esperado, aínda que a forma da placa de circuíto non sexa complexa (como se mostra na Figura 3).

Figura 3: Deseñar varios radianes e curvas de radio diferentes pode levar moito tempo.

Figura 3: Deseñar varios radianes e curvas de radio diferentes pode levar moito tempo.

Estes son só algúns exemplos de formas complexas de placas de circuíto. 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.

Se devolves un coche de aluguer, podes ver a un auxiliar empregando un escáner de man para ler a información do coche e despois comunicarte sen fíos coa oficina. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Practicamente todos estes dispositivos utilizan placas de circuíto ríxidas / flexibles (Figura 4), onde as placas de PCB convencionais están interconectadas con circuítos impresos flexibles para que se poidan dobrar en pequenos espazos.

Figura 4: a placa de circuíto ríxida / flexible permite o máximo aproveitamento do espazo dispoñible.

Figura 4: a placa de circuíto ríxida / flexible permite o máximo aproveitamento do espazo dispoñible.

A pregunta, entón, é “Como importas as especificacións de enxeñaría mecánica definidas nunha ferramenta de deseño de PCB?” A reutilización destes datos nos debuxos mecánicos elimina a duplicación do esforzo e, o que é máis importante, o erro humano.

Podemos solucionar este problema importando toda a información ao software PCB Layout usando o formato DXF, IDF ou ProSTEP. Isto aforra moito tempo e elimina a posibilidade de erros humanos. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF é un dos formatos máis antigos e máis utilizados para o intercambio electrónico de datos entre dominios de deseño mecánico e PCB. AutoCAD desenvolveuno a principios dos anos oitenta. Este formato úsase principalmente para o intercambio de datos bidimensional. A maioría dos vendedores de ferramentas de PCB admiten este formato e simplifica o intercambio de datos. As importacións / exportacións DXF requiren unha funcionalidade adicional para controlar as capas, as diferentes entidades e unidades que se utilizarán no proceso de intercambio. A figura 5 é un exemplo de importación de formas de circuítos moi complexas en formato DXF usando as ferramentas 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.

Hai uns anos, a funcionalidade 3d comezou a aparecer nas ferramentas PCB e era necesario un formato que puidese transferir datos 3D entre máquinas e ferramentas PCB. A partir disto, Mentor Graphics desenvolveu o formato IDF, que desde entón foi amplamente utilizado para transferir información de placas de circuítos e compoñentes entre PCBS e máquinas-ferramenta.

Mentres que o formato DXF contén o tamaño e grosor da placa, o formato IDF usa as posicións X e Y do compoñente, o número de bit de compoñente e a altura do eixe z do compoñente. 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.

O sistema ten que ser capaz de controlar o que se contén no ficheiro IDF dun xeito similar á configuración do parámetro DXF, como se mostra na Figura 6. Se algúns compoñentes non teñen información de altura, as exportacións de IDF poden engadir información que falta durante a 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).

Outra vantaxe da interface IDF é que calquera das partes pode mover o compoñente a unha nova localización ou cambiar a forma do taboleiro e logo crear un ficheiro IDF diferente. A desvantaxe deste enfoque é que cómpre volver importar todo o ficheiro que representa cambios na placa e nos compoñentes e, nalgúns casos, pode levar moito tempo debido ao tamaño do ficheiro. 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 e ProSTEP

Para transmitir mellor datos tridimensionais, os deseñadores están a buscar un xeito mellorado de crear o formato STEP. O formato STEP pode transmitir dimensións e deseños de compoñentes da placa de circuíto, pero o que é máis importante, os compoñentes xa non teñen unha forma simple con só un valor de altura. O modelo de compoñentes STEP é unha representación detallada e complexa de compoñentes en forma tridimensional. Tanto a placa de circuíto como a información dos compoñentes pódense transferir entre o PCB e a máquina. Non obstante, aínda non hai ningún mecanismo para rastrexar os cambios.

Para mellorar o intercambio de ficheiros STEP, introducimos o 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. Tamén poden suxerir diferentes tamaños de taboleiro ou localización de compoñentes. Esta comunicación mellorada crea un ECO (Engineering Change Order) entre ECAD e o equipo mecánico que nunca existiu antes (Figura 7).

Figura 7: suxerir un cambio, ver o cambio na ferramenta orixinal, aprobar o cambio ou suxerir outro.

Figura 7: suxerir un cambio, ver o cambio na ferramenta orixinal, aprobar o cambio ou suxerir outro.

Hoxe en día, a maioría dos sistemas ECAD e CAD mecánicos admiten o uso do formato ProSTEP para mellorar a comunicación, aforrando moito tempo e reducindo custosos erros que poden resultar de complexos deseños electromecánicos. É máis, os enxeñeiros poden aforrar tempo creando unha forma complexa de placa de circuíto con restricións adicionais e logo transmitindo esa información electrónicamente para evitar que alguén interprete mal as dimensións da placa de circuíto.

conclusión

Se aínda non utilizou ningún destes formatos de datos DXF, IDF, STEP ou ProSTEP para intercambiar información, debería comprobar o seu uso. Considera usar este edi para deixar de perder o tempo recreando formas complexas de taboleiro.