Что мы ожидаем от полной печатная плата is usually a neat rectangular shape. Хотя большинство конструкций действительно прямоугольные, для многих требуются доски неправильной формы, которые не всегда легко спроектировать. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

Сегодня PCBS становятся меньше, и к платам добавляется все больше и больше функций, что в сочетании с увеличением тактовой частоты делает конструкции более сложными. Итак, давайте посмотрим, как обращаться с печатной платой более сложной формы.

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

Рисунок 1: Внешний вид общей печатной платы PCI.

Однако, когда формы платы необходимо адаптировать к сложным корпусам с высокими ограничениями, это нелегко для разработчиков печатных плат, поскольку функции этих инструментов не такие, как в механических системах CAD. Сложная печатная плата, показанная на Рисунке 2, предназначена в первую очередь для взрывозащищенного корпуса и имеет множество механических ограничений. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. Вполне вероятно, что инженер-механик уже создал корпус, форму печатной платы, расположение монтажных отверстий и ограничения по высоте, требуемые разработчиком печатной платы.

Рисунок 2: В этом примере печатная плата должна быть спроектирована в соответствии с конкретными механическими характеристиками, чтобы ее можно было разместить во взрывозащищенных контейнерах.

Рисунок 2: В этом примере печатная плата должна быть спроектирована в соответствии с конкретными механическими характеристиками, чтобы ее можно было разместить во взрывозащищенных контейнерах.

Из-за радианов и радиусов на печатной плате реконструкция может занять больше времени, чем ожидалось, даже если форма печатной платы несложная (как показано на рисунке 3).

Рисунок 3: Проектирование нескольких радианов и кривых с разными радиусами может занять много времени.

Рисунок 3: Проектирование нескольких радианов и кривых с разными радиусами может занять много времени.

Это всего лишь несколько примеров сложных форм печатных плат. 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.

Если вы вернете арендованный автомобиль, вы сможете увидеть сопровождающего, который использует портативный сканер, чтобы прочитать информацию об автомобиле, а затем связаться с офисом по беспроводной сети. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Практически все эти устройства используют жесткие / гибкие печатные платы (Рисунок 4), где обычные печатные платы связаны с гибкими печатными схемами, так что их можно сложить в небольшие пространства.

Рисунок 4: Жесткая / гибкая печатная плата позволяет максимально использовать доступное пространство.

Рисунок 4: Жесткая / гибкая печатная плата позволяет максимально использовать доступное пространство.

Тогда возникает вопрос: «Как импортировать определенные спецификации машиностроения в инструмент проектирования печатных плат?» Повторное использование этих данных в механических чертежах исключает дублирование усилий и, что более важно, человеческую ошибку.

Мы можем решить эту проблему, импортировав всю информацию в программное обеспечение PCB Layout в формате DXF, IDF или ProSTEP. Это экономит много времени и исключает возможность человеческой ошибки. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF – один из старейших и наиболее широко используемых форматов для электронного обмена данными между механическими конструкциями и областями проектирования печатных плат. AutoCAD разработал его в начале 1980-х годов. Этот формат в основном используется для обмена двумерными данными. Большинство поставщиков инструментов для печатных плат поддерживают этот формат, и он действительно упрощает обмен данными. Импорт / экспорт DXF требует дополнительных функций для управления слоями, различными объектами и модулями, которые будут использоваться в процессе обмена. На рисунке 5 показан пример импорта очень сложных форм печатных плат в формате DXF с использованием инструментов PADS 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.

Несколько лет назад 3D-функции начали появляться в инструментах для печатных плат, и возникла потребность в формате, который мог бы передавать 3D-данные между машинами и инструментами для печатных плат. Исходя из этого, Mentor Graphics разработала формат IDF, который с тех пор широко используется для передачи информации о печатных платах и ​​компонентах между PCBS и станками.

В то время как формат DXF содержит размер и толщину платы, формат IDF использует позиции X и Y компонента, битовый номер компонента и высоту компонента по оси Z. 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.

Система должна иметь возможность контролировать то, что будет содержаться в файле IDF, аналогично настройкам параметра DXF, как показано на рисунке 6. Если некоторые компоненты не имеют информации о высоте, экспорт IDF может добавить недостающую информацию во время создания.

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).

Еще одно преимущество интерфейса IDF состоит в том, что любая из сторон может переместить компонент в новое место или изменить форму платы, а затем создать другой файл IDF. Недостатком этого подхода является то, что вам необходимо повторно импортировать весь файл, представляющий изменения в плате и компонентах, а в некоторых случаях это может занять много времени из-за размера файла. 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.

ШАГ и ПРОСТЕП

Чтобы лучше передавать трехмерные данные, дизайнеры ищут улучшенный способ, появился формат STEP. Формат STEP может передавать размеры печатной платы и макеты компонентов, но, что более важно, компоненты больше не имеют простой формы с только значением высоты. Модель компонентов STEP – это подробное и сложное представление компонентов в трехмерной форме. Информация о печатной плате и компонентах может передаваться между печатной платой и машиной. Однако механизма отслеживания изменений до сих пор нет.

Чтобы улучшить обмен файлами STEP, мы ввели формат 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. Они также могут предложить различные размеры плат или расположение компонентов. Эта улучшенная коммуникация создает между ECAD и группой механиков ECO (Engineering Change Order), которого раньше никогда не было (рис. 7).

Рисунок 7. Предложите изменение, просмотрите изменение в исходном инструменте, утвердите изменение или предложите другое.

Рисунок 7. Предложите изменение, просмотрите изменение в исходном инструменте, утвердите изменение или предложите другое.

Сегодня большинство ECAD и механических CAD-систем поддерживают использование формата ProSTEP для улучшения связи, экономии времени и сокращения дорогостоящих ошибок, которые могут возникнуть в результате сложных электромеханических конструкций. Более того, инженеры могут сэкономить время, создав печатную плату сложной формы с дополнительными ограничениями, а затем передав эту информацию в электронном виде, чтобы избежать неверной интерпретации размеров печатной платы.

заключение

Если вы еще не использовали какой-либо из этих форматов данных DXF, IDF, STEP или ProSTEP для обмена информацией, вам следует проверить их использование. Подумайте об использовании этого редактора, чтобы перестать тратить время на воссоздание сложных форм досок.