Cosa ci aspettiamo da un completo PCB is usually a neat rectangular shape. Sebbene la maggior parte dei design siano effettivamente rettangolari, molti richiedono schede con forme irregolari, che non sono sempre facili da progettare. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

Oggi i PCB stanno diventando sempre più piccoli e vengono aggiunte sempre più funzioni alle schede, che, insieme all’aumento delle velocità di clock, rendono i progetti più complessi. Quindi, diamo un’occhiata a come gestire un circuito con una forma più complessa.

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

Figura 1: Aspetto del circuito PCI comune.

Tuttavia, quando le forme delle schede devono essere adattate a custodie complesse con limitazioni elevate, non è facile per i progettisti di PCB perché le funzioni di questi strumenti non sono le stesse di quelle dei sistemi CAD meccanici. La complessa scheda a circuiti mostrata nella Figura 2 è progettata principalmente per alloggiamenti a prova di esplosione ed è soggetta a molte limitazioni meccaniche. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. È probabile che l’ingegnere meccanico abbia già creato l’alloggiamento, la forma del circuito stampato, la posizione del foro di montaggio e i limiti di altezza richiesti dal progettista del PCB.

Figura 2: In questo esempio, il PCB deve essere progettato secondo specifiche meccaniche specifiche in modo da poter essere collocato in contenitori antideflagranti.

Figura 2: In questo esempio, il PCB deve essere progettato secondo specifiche meccaniche specifiche in modo da poter essere collocato in contenitori antideflagranti.

A causa dei radianti e dei raggi nel circuito stampato, la ricostruzione potrebbe richiedere più tempo del previsto, anche se la forma del circuito non è complessa (come mostrato nella Figura 3).

Figura 3: La progettazione di più radianti e diverse curve di raggio può richiedere molto tempo.

Figura 3: La progettazione di più radianti e diverse curve di raggio può richiedere molto tempo.

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.

Se restituisci un’auto a noleggio, potresti essere in grado di vedere un operatore che utilizza uno scanner portatile per leggere le informazioni sull’auto e quindi comunicare in modalità wireless con l’ufficio. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Praticamente tutti questi dispositivi utilizzano circuiti stampati rigidi/flessibili (Figura 4), dove i circuiti stampati convenzionali sono interconnessi con circuiti stampati flessibili in modo che possano essere piegati in piccoli spazi.

Figura 4: Il circuito rigido/flessibile consente il massimo utilizzo dello spazio disponibile.

Figura 4: Il circuito rigido/flessibile consente il massimo utilizzo dello spazio disponibile.

La domanda, quindi, è “Come si importano specifiche di ingegneria meccanica definite in uno strumento di progettazione PCB?” Il riutilizzo di questi dati nei disegni meccanici elimina la duplicazione degli sforzi e, soprattutto, l’errore umano.

Possiamo risolvere questo problema importando tutte le informazioni nel software PCB Layout utilizzando il formato DXF, IDF o ProSTEP. Ciò consente di risparmiare molto tempo ed elimina la possibilità di errore umano. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF è uno dei formati più vecchi e più utilizzati per lo scambio elettronico di dati tra domini di progettazione meccanica e PCB. AutoCAD lo ha sviluppato nei primi anni ‘1980. Questo formato è utilizzato principalmente per lo scambio di dati bidimensionali. La maggior parte dei fornitori di strumenti PCB supporta questo formato e semplifica lo scambio di dati. Le importazioni/esportazioni DXF richiedono funzionalità aggiuntive per controllare i livelli, le diverse entità e le unità che verranno utilizzate nel processo di scambio. La Figura 5 è un esempio di importazione di forme di circuiti stampati molto complesse in formato DXF utilizzando gli strumenti PADS di 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.

Alcuni anni fa, la funzionalità 3D ha iniziato ad apparire negli strumenti PCB e c’era bisogno di un formato in grado di trasferire dati 3D tra macchine e strumenti PCB. Da questo, Mentor Graphics ha sviluppato il formato IDF, che da allora è stato ampiamente utilizzato per trasferire informazioni su circuiti stampati e componenti tra PCB e macchine utensili.

Mentre il formato DXF contiene le dimensioni e lo spessore della scheda, il formato IDF utilizza le posizioni X e Y del componente, il numero di bit del componente e l’altezza dell’asse 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.

Il sistema deve essere in grado di controllare ciò che sarà contenuto nel file IDF in modo simile alle impostazioni dei parametri DXF, come mostrato nella Figura 6. Se alcuni componenti non dispongono di informazioni sull’altezza, le esportazioni IDF possono aggiungere informazioni mancanti durante la creazione.

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 altro vantaggio dell’interfaccia IDF è che entrambe le parti possono spostare il componente in una nuova posizione o modificare la forma della scheda, quindi creare un file IDF diverso. Lo svantaggio di questo approccio è che è necessario reimportare l’intero file che rappresenta le modifiche alla scheda e ai componenti e in alcuni casi può richiedere molto tempo a causa delle dimensioni del file. 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

Per trasmettere meglio i dati tridimensionali, i progettisti stanno cercando un modo migliore, è nato il formato STEP. Il formato STEP può trasmettere le dimensioni dei circuiti stampati e i layout dei componenti, ma, cosa più importante, i componenti non hanno più una forma semplice con solo un valore di altezza. Il modello dei componenti STEP è una rappresentazione dettagliata e complessa dei componenti in forma tridimensionale. Both circuit board and component information can be transferred between the PCB and the machine. Tuttavia, non esiste ancora alcun meccanismo per tenere traccia delle modifiche.

Per migliorare lo scambio di file STEP, abbiamo introdotto il 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. They can also suggest different board sizes or component locations. This improved communication creates an ECO (Engineering Change Order) between ECAD and the mechanical team that never existed before (Figure 7).

Figura 7: suggerire una modifica, visualizzare la modifica sullo strumento originale, approvare la modifica o suggerirne una diversa.

Figura 7: suggerire una modifica, visualizzare la modifica sullo strumento originale, approvare la modifica o suggerirne una diversa.

Oggi, la maggior parte dei sistemi ECAD e CAD meccanici supporta l’uso del formato ProSTEP per migliorare la comunicazione, risparmiando molto tempo e riducendo gli errori costosi che possono derivare da progetti elettromeccanici complessi. Inoltre, gli ingegneri possono risparmiare tempo creando una forma complessa del circuito con vincoli aggiuntivi e quindi trasmettendo tali informazioni elettronicamente per evitare che qualcuno interpreti erroneamente le dimensioni del circuito.

conclusione

Se non hai già utilizzato nessuno di questi formati di dati DXF, IDF, STEP o ProSTEP per lo scambio di informazioni, dovresti verificarne l’utilizzo. Prendi in considerazione l’utilizzo di questo edi per smettere di perdere tempo a ricreare forme di scacchiera complesse.