完全に期待すること PCB is usually a neat rectangular shape. ほとんどのデザインは確かに長方形ですが、多くは不規則な形状のボードを必要とし、それは必ずしもデザインが容易ではありません。 This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

今日、PCBSはますます小さくなり、ボードに追加される機能が増えています。これは、クロック速度の向上と相まって、設計をより複雑にします。 それでは、より複雑な形状の回路基板の扱い方を見てみましょう。

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

図1：一般的なPCI回路基板の外観。

ただし、ボードの形状を制限の厳しい複雑なエンクロージャーに適合させる必要がある場合、これらのツールの機能は機械式CADシステムの機能と同じではないため、PCB設計者にとっては容易ではありません。 図2に示す複雑な回路基板は、主に防爆ハウジング用に設計されており、多くの機械的制限があります。 Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. 機械エンジニアは、PCB設計者が必要とするハウジング、回路基板の形状、取り付け穴の位置、および高さの制限をすでに作成している可能性があります。

図2：この例では、PCBは、防爆コンテナに配置できるように、特定の機械的仕様に従って設計する必要があります。

図2：この例では、PCBは、防爆コンテナに配置できるように、特定の機械的仕様に従って設計する必要があります。

回路基板のラジアンと半径のため、回路基板の形状が複雑でなくても、再構築に予想よりも時間がかかる場合があります（図3を参照）。

図3：複数のラジアンと異なる半径の曲線の設計には長い時間がかかる場合があります。

図3：複数のラジアンと異なる半径の曲線の設計には長い時間がかかる場合があります。

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.

レンタカーを返却すると、ハンドヘルドスキャナーを使用して係員が車の情報を読み取り、オフィスとワイヤレスで通信できる場合があります。 The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. これらのデバイスのほとんどすべてがリジッド/フレキシブル回路基板を使用しており（図4）、従来のPCBボードはフレキシブルプリント回路と相互接続されているため、小さなスペースに折りたたむことができます。

図4：リジッド/フレキシブル回路基板により、使用可能なスペースを最大限に活用できます。

図4：リジッド/フレキシブル回路基板により、使用可能なスペースを最大限に活用できます。

では、問題は「定義された機械工学仕様をPCB設計ツールにどのようにインポートするか」です。 このデータを機械図面で再利用することで、作業の重複がなくなり、さらに重要なことに、人的エラーがなくなります。

DXF、IDF、またはProSTEP形式を使用してすべての情報をPCBレイアウトソフトウェアにインポートすることで、この問題を解決できます。 これにより多くの時間が節約され、人的エラーの可能性が排除されます。 Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXFは、機械設計ドメインとPCB設計ドメインの間でデータを電子的に交換するために最も古く、最も広く使用されている形式のXNUMXつです。 AutoCADは1980年代初頭にそれを開発しました。 この形式は、主にXNUMX次元データ交換に使用されます。 ほとんどのPCBツールベンダーはこのフォーマットをサポートしており、データ交換を簡素化します。 DXFのインポート/エクスポートには、交換プロセスで使用されるレイヤー、さまざまなエンティティ、およびユニットを制御するための追加機能が必要です。 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. このことから、メンター・グラフィックスはIDF形式を開発しました。これは、PCBSと工作機械の間で回路基板とコンポーネントの情報を転送するために広く使用されています。

DXF形式にはボードのサイズと厚さが含まれますが、IDF形式では、コンポーネントのX位置とY位置、コンポーネントのビット番号、およびコンポーネントのz軸の高さが使用されます。 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.

システムは、図6に示すように、DXFパラメータ設定と同様の方法でIDFファイルに含まれる内容を制御できる必要があります。 一部のコンポーネントに高さ情報がない場合、IDFエクスポートにより、作成中に欠落している情報が追加される可能性があります。

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).

IDFインターフェイスのもうXNUMXつの利点は、どちらの当事者もコンポーネントを新しい場所に移動したり、ボードの形状を変更したりしてから、別のIDFファイルを作成できることです。 このアプローチの欠点は、ボードとコンポーネントへの変更を表すファイル全体を再インポートする必要があることです。場合によっては、ファイルサイズが原因で時間がかかることがあります。 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とProSTEP

XNUMX次元データをより適切に送信するために、設計者は改善された方法を探しています。STEP形式が登場しました。 STEPフォーマットは回路基板の寸法とコンポーネントのレイアウトを送信できますが、さらに重要なことに、コンポーネントは高さの値だけの単純な形状ではなくなりました。 STEPコンポーネントモデルは、コンポーネントをXNUMX次元形式で詳細かつ複雑に表現したものです。 Both circuit board and component information can be transferred between the PCB and the machine. ただし、変更を追跡するメカニズムはまだありません。

STEPファイル交換を改善するために、ProSTEP形式を導入しました。 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).

図7：変更を提案する、元のツールで変更を表示する、変更を承認する、または別のツールを提案する。

図7：変更を提案する、元のツールで変更を表示する、変更を承認する、または別のツールを提案する。

今日、ほとんどのECADおよび機械CADシステムは、ProSTEP形式の使用をサポートして通信を改善し、多くの時間を節約し、複雑な電気機械設計から生じる可能性のあるコストのかかるエラーを削減します。 さらに、エンジニアは、追加の制約を伴う複雑な回路基板の形状を作成し、その情報を電子的に送信して、誰かが回路基板の寸法を誤解しないようにすることで、時間を節約できます。

結論

これらのDXF、IDF、STEP、またはProSTEPデータ形式のいずれかをまだ使用して情報を交換していない場合は、それらの使用法を確認する必要があります。 このediを使用して、複雑なボード形状の再作成に時間を浪費しないようにすることを検討してください。