Čo očakávame od kompletného PCB is usually a neat rectangular shape. Aj keď je väčšina návrhov skutočne obdĺžnikových, mnohé vyžadujú dosky s nepravidelnými tvarmi, ktoré nie je vždy ľahké navrhnúť. This paper introduces how to design PCB with irregular shape.

Dnes sa PCBS zmenšujú a na dosky sa pridáva stále viac funkcií, čo v spojení so zvýšením rýchlosti hodín robí návrhy komplexnejšími. Pozrime sa teda na to, ako zaobchádzať s doskou s plošnými spojmi so zložitejším tvarom.

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

Obrázok 1: Vzhľad bežnej dosky plošných spojov PCI.

Keď však treba tvary dosiek prispôsobiť komplexným krytom s veľkými obmedzeniami, nie je to pre dizajnérov plošných spojov jednoduché, pretože funkcie v týchto nástrojoch nie sú rovnaké ako v mechanických CAD systémoch. Zložitá doska plošných spojov zobrazená na obrázku 2 je navrhnutá predovšetkým pre puzdro odolné voči výbuchu a podlieha mnohým mechanickým obmedzeniam. Trying to reconstruct this information in EDA tools can take a long time and be unproductive. Je pravdepodobné, že strojný inžinier už vytvoril kryt, tvar obvodovej dosky, umiestnenie montážneho otvoru a výškové limity požadované dizajnérom DPS.

Obrázok 2: V tomto prípade musí byť DPS ​​navrhnutá podľa špecifických mechanických špecifikácií tak, aby mohla byť umiestnená do nádob odolných voči výbuchu.

Obrázok 2: V tomto prípade musí byť DPS ​​navrhnutá podľa špecifických mechanických špecifikácií tak, aby mohla byť umiestnená do nádob odolných voči výbuchu.

Vzhľadom na radiány a polomery na doske plošných spojov môže rekonštrukcia trvať dlhšie, ako sa očakávalo, aj keď tvar dosky s plošnými spojmi nie je zložitý (ako je znázornené na obrázku 3).

Obrázok 3: Navrhovanie viacerých radiánov a rôznych polomerových kriviek môže trvať dlho.

Obrázok 3: Navrhovanie viacerých radiánov a rôznych polomerových kriviek môže trvať dlho.

Toto je len niekoľko príkladov zložitých tvarov obvodov. 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.

Ak vrátite požičané auto, môže sa stať, že vás sprievodca uvidí pomocou ručného skenera, aby prečítal informácie o aute a potom bude bezdrôtovo komunikovať s kanceláriou. The device is also connected to a thermal printer for instant receipt printing. Prakticky všetky tieto zariadenia používajú pevné/flexibilné obvody (obrázok 4), kde sú konvenčné dosky plošných spojov prepojené s flexibilnými plošnými spojmi, aby ich bolo možné zložiť do malých priestorov.

Obrázok 4: Pevná/flexibilná doska plošných spojov umožňuje maximálne využitie dostupného priestoru.

Obrázok 4: Pevná/flexibilná doska plošných spojov umožňuje maximálne využitie dostupného priestoru.

Otázkou teda je „Ako importujete definované špecifikácie strojného inžinierstva do nástroja na návrh DPS?“ Opätovné použitie týchto údajov v mechanických výkresoch eliminuje duplikáciu úsilia a čo je dôležitejšie, ľudskú chybu.

Tento problém môžeme vyriešiť importom všetkých informácií do softvéru PCB Layout vo formáte DXF, IDF alebo ProSTEP. To šetrí veľa času a eliminuje možnosť ľudskej chyby. Next, we’ll take a look at each of these formats.

Graphics interchange format – DXF

DXF je jedným z najstarších a najpoužívanejších formátov na elektronickú výmenu údajov medzi doménami mechanického dizajnu a návrhu DPS. AutoCAD ho vyvinul na začiatku osemdesiatych rokov minulého storočia. Tento formát sa používa hlavne na dvojrozmernú výmenu údajov. Väčšina predajcov PCB nástrojov podporuje tento formát a zjednodušuje výmenu dát. Importy/exporty DXF vyžadujú ďalšie funkcie na ovládanie vrstiev, rôznych entít a jednotiek, ktoré budú použité v procese výmeny. Obrázok 5 je príkladom importu veľmi zložitých tvarov obvodových dosiek vo formáte DXF pomocou nástrojov PADS spoločnosti 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.

Pred niekoľkými rokmi sa v nástrojoch plošných spojov začala objavovať 3D funkcionalita a bol potrebný formát, ktorý by dokázal prenášať 3D dáta medzi strojmi a nástrojmi plošných spojov. Z toho spoločnosť Mentor Graphics vyvinula formát IDF, ktorý sa odvtedy široko používa na prenos informácií o doske a súčiastkach medzi PCBS a obrábacími strojmi.

Kým formát DXF obsahuje veľkosť a hrúbku dosky, formát IDF používa polohy X a Y komponentu, číslo bitu komponentu a výšku osi z komponentu. 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.

Systém musí byť schopný ovládať, čo bude obsiahnuté v súbore IDF, podobným spôsobom ako nastavenia parametra DXF, ako je to znázornené na obrázku 6. Ak niektoré komponenty nemajú informácie o výške, exporty IDF môžu počas vytvárania pridať chýbajúce informácie.

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).

Ďalšou výhodou rozhrania IDF je, že ktorákoľvek zo strán môže komponent presunúť na nové miesto alebo zmeniť tvar dosky a potom vytvoriť iný súbor IDF. Nevýhodou tohto prístupu je, že musíte znova importovať celý súbor predstavujúci zmeny na doske a súčastiach a v niektorých prípadoch to môže kvôli veľkosti súboru trvať dlho. 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 a ProSTEP

Aby návrhári lepšie prenášali trojrozmerné údaje, hľadajú vylepšený spôsob, vznikol formát STEP. Formát STEP môže prenášať rozmery obvodových dosiek a rozmiestnenie komponentov, ale čo je dôležitejšie, komponenty už nemajú jednoduchý tvar iba s hodnotou výšky. Model komponentu STEP je podrobná a komplexná reprezentácia komponentov v trojrozmernej forme. Informácie o doske a súčiastkach je možné prenášať medzi doskou plošných spojov a strojom. Stále však neexistuje mechanizmus na sledovanie zmien.

Na zlepšenie výmeny súborov STEP sme zaviedli formát 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. Môžu tiež navrhnúť rôzne veľkosti dosiek alebo umiestnenie komponentov. Táto vylepšená komunikácia vytvára ECO (Engineering Change Order) medzi ECAD a mechanickým tímom, ktorý nikdy predtým neexistoval (obrázok 7).

Obrázok 7: Navrhnite zmenu, zobrazte zmenu na pôvodnom nástroji, schválte zmenu alebo navrhnite inú.

Obrázok 7: Navrhnite zmenu, zobrazte zmenu na pôvodnom nástroji, schválte zmenu alebo navrhnite inú.

Dnes väčšina ECAD a mechanických CAD systémov podporuje používanie formátu ProSTEP na zlepšenie komunikácie, úsporu veľa času a zníženie nákladov na chyby, ktoré môžu vyplývať z komplexných elektromechanických návrhov. A čo viac, inžinieri môžu ušetriť čas tým, že vytvoria komplexný tvar dosky plošných spojov s ďalšími obmedzeniami a potom budú tieto informácie prenášať elektronicky, aby sa zabránilo nesprávnej interpretácii rozmerov dosky plošných spojov.

záver

Ak ste ešte na výmenu informácií nepoužili žiadny z týchto dátových formátov DXF, IDF, STEP alebo ProSTEP, mali by ste skontrolovať ich použitie. Zvážte použitie tejto edi, aby ste prestali strácať čas vytváraním zložitých tvarov dosiek.