מה שאנחנו מצפים לשלמות PCB is usually a neat rectangular shape. While most designs are indeed rectangular, many require boards with irregular shapes, which are not always easy to design. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

כיום, PCBS הולכים וקטנים ויותר ויותר פונקציות מתווספות ללוחות, אשר, יחד עם העלייה במהירויות השעון, הופכות את העיצובים למורכבים יותר. אז בואו נסתכל כיצד להתמודד עם מעגל בעל צורה מורכבת יותר.

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

Figure 1: Appearance of common PCI circuit board.

עם זאת, כאשר צריך להתאים צורות לוח למארזים מורכבים עם מגבלות גבוהות, זה לא פשוט עבור מעצבי PCB מכיוון שהפונקציות בכלים אלה אינן זהות לאלה במערכות CAD מכניות. The complex circuit board shown in Figure 2 is designed primarily for explosion-proof housing and is subject to many mechanical limitations. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. It is likely that the mechanical engineer has already created the housing, circuit board shape, mounting hole location, and height limits required by the PCB designer.

Figure 2: In this example, the PCB must be designed according to specific mechanical specifications so that it can be placed in explosion-proof containers.

Figure 2: In this example, the PCB must be designed according to specific mechanical specifications so that it can be placed in explosion-proof containers.

Because of radians and radii in the circuit board, reconstruction may take longer than expected, even if the circuit board shape is not complex (as shown in Figure 3).

איור 3: עיצוב מספר רדיאנים ועקומות רדיוס שונות יכול לקחת זמן רב.

איור 3: עיצוב מספר רדיאנים ועקומות רדיוס שונות יכול לקחת זמן רב.

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.

אם תחזיר רכב שכור, ייתכן שתוכל לראות מלווה באמצעות סורק כף יד כדי לקרוא את פרטי המכונית ולאחר מכן לתקשר באופן אלחוטי עם המשרד. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Virtually all of these devices use rigid/flexible circuit boards (Figure 4), where conventional PCB boards are interlinked with flexible printed circuits so that they can be folded into small Spaces.

איור 4: לוח מעגלים קשיח/גמיש מאפשר ניצול מרבי של שטח פנוי.

איור 4: לוח מעגלים קשיח/גמיש מאפשר ניצול מרבי של שטח פנוי.

The question, then, is “How do you import defined mechanical engineering specifications into a PCB design tool?” שימוש חוזר בנתונים אלה בשרטוטים מכניים מבטל הכפלת מאמץ ובעיקר טעויות אנוש.

We can solve this problem by importing all information into PCB Layout software using DXF, IDF or ProSTEP format. זה חוסך הרבה זמן ומונע את האפשרות של טעויות אנוש. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF הוא אחד הפורמטים הוותיקים והנפוצים ביותר לחילופי נתונים אלקטרוניים בין תחומי עיצוב מכניים ו- PCB. AutoCAD פיתחה אותו בתחילת שנות השמונים. פורמט זה משמש בעיקר לחילופי נתונים דו ממדים. רוב ספקי כלי ה- PCB תומכים בפורמט זה והוא אכן מפשט את חילופי הנתונים. ייבוא/ייצוא של DXF דורש פונקציונליות נוספת לשליטה בשכבות, בישויות וביחידות שונות שישמשו בתהליך ההחלפה. Figure 5 is an example of importing very complex circuit board shapes in DXF format using Mentor Graphics’ PADS tools:

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.

A few years ago, 3d functionality began to appear in PCB tools, and there was a need for a format that could transfer 3D data between machines and PCB tools. מכאן, מנטור גרפיקס פיתחה את פורמט צה”ל, ששימש מאז שימוש נרחב להעברת מידע על מעגלים ומרכיבים בין PCBS לכלי מכונה.

בעוד שפורמט DXF מכיל את גודל הלוח ועוביו, פורמט צה”ל משתמש במיקומי X ו- Y של הרכיב, מספר סיביות הרכיב וגובה ציר ה- z של הרכיב. 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.

המערכת צריכה להיות מסוגלת לשלוט במה שיכלול בקובץ צה”ל באופן דומה לפרמטר DXF הגדרות, כפי שמוצג באיור 6. If some components do not have height information, IDF exports can add missing information during creation.

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).

יתרון נוסף של ממשק צה”ל הוא שכל אחד מהצדדים יכול להעביר את הרכיב למיקום חדש או לשנות את צורת הלוח ולאחר מכן ליצור קובץ צה”ל אחר. החיסרון בגישה זו הוא שאתה צריך לייבא מחדש את כל הקובץ המייצג שינויים בלוח ולרכיבים, ובמקרים מסוימים זה יכול להימשך זמן רב בגלל גודל הקובץ. 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 and ProSTEP

על מנת להעביר נתונים תלת מימדיים טוב יותר, מעצבים מחפשים דרך משופרת, פורמט STEP נוצר. פורמט ה- STEP יכול לשדר מידות של מעגלים ופריסות רכיבים, אך חשוב מכך, לרכיבים כבר אין צורה פשוטה עם ערך גובה בלבד. מודל רכיבי STEP הוא ייצוג מפורט ומורכב של רכיבים בצורה תלת ממדית. Both circuit board and component information can be transferred between the PCB and the machine. עם זאת, עדיין אין מנגנון למעקב אחר שינויים.

To improve STEP file exchange, we introduced the ProSTEP format. 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).

איור 7: הצע שינוי, הצג את השינוי בכלי המקורי, אשר את השינוי או הציע שינוי אחר.

איור 7: הצע שינוי, הצג את השינוי בכלי המקורי, אשר את השינוי או הציע שינוי אחר.

כיום, רוב מערכות ה- ECAD ומערכות ה- CAD המכאניות תומכות בשימוש בפורמט ProSTEP לשיפור התקשורת, חוסכות זמן רב וצמצום טעויות יקרות העלולות לנבוע מתכנונים אלקטרומכניים מורכבים. מה שכן, מהנדסים יכולים לחסוך זמן על ידי יצירת צורת לוח מעגלים מורכבת עם אילוצים נוספים ולאחר מכן העברת המידע האלקטרוני כדי למנוע ממישהו לפרש בצורה לא נכונה את מידות לוח המעגלים.

מסקנה

אם עדיין לא השתמשת באחד מתבניות הנתונים של DXF, IDF, STEP או ProSTEP כדי להחליף מידע, עליך לבדוק את השימוש בהם. Consider using this edi to stop wasting time recreating complex board shapes.