Kompletní deska plošných spojů, kterou si představujeme, má obvykle pravidelný obdélníkový tvar. Ačkoli většina návrhů je skutečně obdélníková, mnoho návrhů vyžaduje nepravidelně tvarované obvodové desky a takové tvary často není snadné navrhnout. Tento článek popisuje, jak navrhnout desky plošných spojů nepravidelného tvaru.

V dnešní době se velikost PCB neustále zmenšuje a také přibývají funkce v desce plošných spojů. Ve spojení se zvýšením rychlosti hodin se návrh stává stále složitějším. Pojďme se tedy podívat, jak si poradit s plošnými spoji se složitějšími tvary.

Jak je znázorněno na obrázku 1, jednoduchý tvar desky PCI lze snadno vytvořit ve většině nástrojů EDA Layout.

Když je však potřeba tvar desky s plošnými spoji přizpůsobit složitému krytu s omezením výšky, není to pro návrháře desek plošných spojů tak snadné, protože funkce v těchto nástrojích nejsou stejné jako u mechanických CAD systémů. Složitá obvodová deska znázorněná na obrázku 2 se používá hlavně v pouzdrech odolných proti výbuchu, a proto podléhá mnoha mechanickým omezením. Přebudování těchto informací v nástroji EDA může trvat dlouho a není efektivní. Protože strojní inženýři pravděpodobně vytvořili kryt, tvar desky plošných spojů, umístění montážních otvorů a omezení výšky požadované návrhářem PCB.

Kvůli oblouku a poloměru v desce s obvody může být doba rekonstrukce delší, než se očekávalo, i když tvar desky s obvody není komplikovaný (jak je znázorněno na obrázku 3).

Toto je jen několik příkladů složitých tvarů obvodových desek. Z dnešních produktů spotřební elektroniky však budete překvapeni, když zjistíte, že mnoho projektů se snaží přidat všechny funkce v malém balení a tento balík není vždy obdélníkový. Nejprve byste měli myslet na chytré telefony a tablety, ale podobných příkladů je mnoho.

Pokud vrátíte vypůjčené auto, můžete vidět, jak číšník čte informace o autě pomocí ručního skeneru a poté bezdrátově komunikuje s kanceláří. Zařízení je také připojeno k termotiskárně pro okamžitý tisk účtenek. Ve skutečnosti všechna tato zařízení využívají pevné/flexibilní desky s plošnými spoji (obrázek 4), kde jsou tradiční desky plošných spojů propojeny flexibilními plošnými spoji, takže je lze složit do malého prostoru.

Pak je otázkou „jak importovat definované strojírenské specifikace do nástrojů pro návrh PCB? Opětovné použití těchto dat ve strojních výkresech může eliminovat duplicitu práce, a co je důležitější, eliminovat lidské chyby.

K vyřešení tohoto problému můžeme použít formát DXF, IDF nebo ProSTEP k importu všech informací do softwaru PCB Layout. Můžete tak ušetřit spoustu času a eliminovat možné lidské chyby. Dále se o těchto formátech dozvíme jeden po druhém.

DXF je nejstarší a nejrozšířenější formát, který si elektronicky vyměňuje data mezi mechanickými a plošnými spoji. AutoCAD jej vyvinul na počátku 80. let. Tento formát se používá hlavně pro dvourozměrnou výměnu dat. Většina prodejců nástrojů PCB podporuje tento formát a zjednodušuje výměnu dat. Import/export DXF vyžaduje další funkce pro ovládání vrstev, různých entit a jednotek, které budou použity v procesu výměny. Obrázek 5 je příklad použití nástroje PADS společnosti Mentor Graphics k importu velmi složitého tvaru desky plošných spojů ve formátu DXF:

Před několika lety se v nástrojích PCB začaly objevovat 3D funkce, takže je potřeba formát, který dokáže přenášet 3D data mezi strojním zařízením a nástroji PCB. V důsledku toho vyvinula společnost Mentor Graphics formát IDF, který byl poté široce používán k přenosu informací o deskách plošných spojů a součástech mezi deskami plošných spojů a mechanickými nástroji.

Ačkoli formát DXF zahrnuje velikost a tloušťku desky, formát IDF používá polohu X a Y součásti, číslo součásti a výšku osy Z součásti. Tento formát výrazně zlepšuje schopnost vizualizace PCB v trojrozměrném zobrazení. Soubor IDF může také obsahovat další informace o omezené oblasti, jako jsou omezení výšky na horní a spodní straně obvodové desky.

Systém musí být schopen řídit obsah obsažený v souboru IDF podobným způsobem jako nastavení parametru DXF, jak je znázorněno na obrázku 6. Pokud některé komponenty nemají informace o výšce, export IDF může přidat chybějící informace během vytváření proces.

Další výhodou rozhraní IDF je, že kterákoli strana může přesunout součásti na nové místo nebo změnit tvar desky a poté vytvořit jiný soubor IDF. Nevýhodou této metody je, že celý soubor představující změny desky a komponent je nutné znovu naimportovat a v některých případech to může vzhledem k velikosti souboru trvat dlouho. Kromě toho je obtížné určit, jaké změny byly provedeny s novým souborem IDF, zejména na větších obvodových deskách. Uživatelé IDF mohou nakonec vytvořit vlastní skripty k určení těchto změn.

Pro lepší přenos 3D dat hledají návrháři vylepšenou metodu a vznikl formát STEP. Formát STEP dokáže zprostředkovat velikost desky a rozložení komponent, ale co je důležitější, komponenta již není jednoduchý tvar s pouze hodnotou výšky. Model komponenty STEP poskytuje detailní a komplexní reprezentaci komponent v trojrozměrné podobě. Mezi PCB a strojním zařízením lze přenášet informace o desce plošných spojů i o součástkách. Stále však neexistuje žádný mechanismus pro sledování změn.

Abychom zlepšili výměnu souborů STEP, zavedli jsme formát ProSTEP. Tento formát může přesouvat stejná data jako IDF a STEP a má velká vylepšení – dokáže sledovat změny a také může poskytnout možnost pracovat v původním systému subjektu a přezkoumat jakékoli změny po stanovení základní linie. Kromě prohlížení změn mohou inženýři PCB a strojní inženýři také schvalovat všechny nebo jednotlivé změny součástí v uspořádání a úpravy tvaru desky. Mohou také navrhnout různé velikosti desek nebo umístění součástí. Tato vylepšená komunikace vytváří ECO (Engineering Change Order), který mezi ECAD a mechanickou skupinou nikdy předtím neexistoval (obrázek 7).

Dnes většina ECAD a mechanických CAD systémů podporuje použití formátu ProSTEP ke zlepšení komunikace, čímž šetří spoustu času a snižuje nákladné chyby, které mohou být způsobeny složitými elektromechanickými návrhy. Ještě důležitější je, že inženýři mohou vytvořit složitý tvar obvodové desky s dalšími omezeními a poté tyto informace přenést elektronicky, aby se předešlo tomu, že někdo nesprávně předefinoval velikost desky, a tím ušetří čas.

Pokud jste tyto datové formáty DXF, IDF, STEP nebo ProSTEP nepoužili k výměně informací, měli byste si jejich použití ověřit. Zvažte použití této elektronické výměny dat, abyste přestali plýtvat časem při vytváření složitých tvarů obvodových desek.