Lær deg å designe PCB med uregelmessig form

Det vi forventer av en komplett PCB is usually a neat rectangular shape. Selv om de fleste design faktisk er rektangulære, krever mange brett med uregelmessige former, som ikke alltid er enkle å designe. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

I dag blir PCBS mindre og flere og flere funksjoner legges til på platene, som sammen med økningen i klokkehastigheter gjør design mer kompleks. Så la oss se på hvordan vi skal håndtere et kretskort med en mer kompleks form.

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

ipcb

Figur 1: Utseende av vanlig PCI -kretskort.

Når brettformer må tilpasses komplekse skap med høye begrensninger, er det imidlertid ikke lett for PCB -designere fordi funksjonene i disse verktøyene ikke er de samme som i mekaniske CAD -systemer. Det komplekse kretskortet som er vist i figur 2 er først og fremst designet for eksplosjonssikkert hus og er underlagt mange mekaniske begrensninger. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. Det er sannsynlig at maskiningeniøren allerede har opprettet huset, kretskortets form, monteringshullets plassering og høydegrenser som kreves av PCB -designeren.

Figur 2: I dette eksemplet må kretskortet være utformet i henhold til spesifikke mekaniske spesifikasjoner, slik at det kan plasseres i eksplosjonssikre beholdere.

Figur 2: I dette eksemplet må kretskortet være utformet i henhold til spesifikke mekaniske spesifikasjoner, slik at det kan plasseres i eksplosjonssikre beholdere.

På grunn av radianer og radier i kretskortet kan rekonstruksjon ta lengre tid enn forventet, selv om kretskortets form ikke er kompleks (som vist i figur 3).

Figur 3: Det kan ta lang tid å designe flere radianer og forskjellige radiuskurver.

Figur 3: Det kan ta lang tid å designe flere radianer og forskjellige radiuskurver.

Dette er bare noen få eksempler på komplekse kretskortformer. 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.

Hvis du returnerer en leiebil, kan du se en betjent som bruker en håndholdt skanner for å lese bilens informasjon og deretter kommunisere trådløst med kontoret. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Nesten alle disse enhetene bruker stive/fleksible kretskort (figur 4), der konvensjonelle kretskort er sammenkoblet med fleksible trykte kretser slik at de kan brettes til små mellomrom.

Figur 4: Stivt/fleksibelt kretskort tillater maksimal utnyttelse av tilgjengelig plass.

Figur 4: Stivt/fleksibelt kretskort tillater maksimal utnyttelse av tilgjengelig plass.

Spørsmålet er derfor “Hvordan importerer du definerte maskintekniske spesifikasjoner til et PCB -designverktøy?” Gjenbruk av disse dataene i mekaniske tegninger eliminerer duplisering av innsats og, enda viktigere, menneskelige feil.

Vi kan løse dette problemet ved å importere all informasjon til PCB Layout -programvare ved hjelp av DXF-, IDF- eller ProSTEP -format. Dette sparer mye tid og eliminerer muligheten for menneskelige feil. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF er et av de eldste og mest brukte formatene for elektronisk utveksling av data mellom mekaniske og PCB -designdomener. AutoCAD utviklet det på begynnelsen av 1980 -tallet. Dette formatet brukes hovedsakelig til todimensjonal datautveksling. De fleste PCB -verktøyleverandører støtter dette formatet, og det forenkler datautveksling. DXF import/eksport krever ekstra funksjonalitet for å kontrollere lagene, forskjellige enheter og enheter som skal brukes i utvekslingsprosessen. Figur 5 er et eksempel på import av svært komplekse kretskortformer i DXF -format ved bruk av Mentor Graphics ‘PADS -verktøy:

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.

For noen år siden begynte 3d -funksjonalitet å dukke opp i PCB -verktøy, og det var behov for et format som kunne overføre 3D -data mellom maskiner og PCB -verktøy. Fra dette utviklet Mentor Graphics IDF -formatet, som siden har blitt mye brukt til å overføre kretskort og komponentinformasjon mellom PCBS og maskinverktøy.

Selv om DXF-formatet inneholder brettstørrelse og tykkelse, bruker IDF-formatet komponentens X- og Y-posisjon, komponentbitnummeret og komponentens z-aksehøyde. 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.

Systemet må være i stand til å kontrollere hva som vil være inneholdt i IDF -filen på en lignende måte som DXF -parameteren Innstillinger, som vist i figur 6. Hvis noen komponenter ikke har høydeinformasjon, kan IDF -eksport legge til manglende informasjon under opprettelsen.

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).

En annen fordel med IDF -grensesnittet er at begge parter kan flytte komponenten til et nytt sted eller endre brettformen, og deretter opprette en annen IDF -fil. Ulempen med denne tilnærmingen er at du må importere hele filen på nytt som representerer endringer i brettet og komponentene, og i noen tilfeller kan det ta lang tid på grunn av filstørrelsen. 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 og ProSTEP

For bedre å overføre tredimensjonale data, leter designere etter en forbedret måte, STEP-format ble til. STEP -formatet kan overføre kretskortdimensjoner og komponentoppsett, men enda viktigere, komponenter har ikke lenger en enkel form med bare en høydeverdi. STEP komponentmodell er en detaljert og kompleks representasjon av komponenter i tredimensjonal form. Både kretskort og komponentinformasjon kan overføres mellom kretskortet og maskinen. Imidlertid er det fortsatt ingen mekanisme for å spore endringer.

For å forbedre STEP -filutvekslingen introduserte vi ProSTEP -formatet. 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. De kan også foreslå forskjellige brettstørrelser eller komponentplasser. Denne forbedrede kommunikasjonen skaper en ECO (Engineering Change Order) mellom ECAD og det mekaniske teamet som aldri eksisterte før (figur 7).

Figur 7: Foreslå en endring, se endringen på det originale verktøyet, godkjenne endringen, eller foreslå en annen.

Figur 7: Foreslå en endring, se endringen på det originale verktøyet, godkjenne endringen, eller foreslå en annen.

I dag støtter de fleste ECAD og mekaniske CAD -systemer bruk av ProSTEP -formatet for å forbedre kommunikasjonen, spare mye tid og redusere kostbare feil som kan skyldes komplekse elektromekaniske design. Dessuten kan ingeniører spare tid ved å lage en kompleks kretskortform med ytterligere begrensninger og deretter overføre denne informasjonen elektronisk for å unngå at noen feiltolker kretskortets dimensjoner.

konklusjon

Hvis du ikke allerede har brukt noen av disse DXF-, IDF-, STEP- eller ProSTEP -dataformatene for å utveksle informasjon, bør du kontrollere bruken av dem. Vurder å bruke denne edi -en for å slutte å kaste bort tid på å gjenskape komplekse brettformer.