Το πλήρες PCB που οραματίζουμε είναι συνήθως ένα κανονικό ορθογώνιο σχήμα. Παρόλο που τα περισσότερα σχέδια είναι πράγματι ορθογώνια, πολλά σχέδια απαιτούν ακανόνιστα διαμορφωμένα πίνακες κυκλωμάτων και τέτοια σχήματα συχνά δεν είναι εύκολο να σχεδιαστούν. Αυτό το άρθρο περιγράφει τον τρόπο σχεδιασμού των PCB με ακανόνιστη διαμόρφωση.
Σήμερα, το μέγεθος του PCB συνεχώς συρρικνώνεται και οι λειτουργίες στην πλακέτα κυκλώματος αυξάνονται επίσης. Σε συνδυασμό με την αύξηση της ταχύτητας του ρολογιού, ο σχεδιασμός γίνεται όλο και πιο περίπλοκος. Έτσι, ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς να αντιμετωπίσουμε τα πίνακες κυκλωμάτων με πιο περίπλοκα σχήματα.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 1, ένα απλό σχήμα PCI μπορεί να δημιουργηθεί εύκολα στα περισσότερα εργαλεία διάταξης EDA.
Ωστόσο, όταν το σχήμα της πλακέτας κυκλώματος πρέπει να προσαρμοστεί σε ένα σύνθετο περίβλημα με περιορισμούς ύψους, δεν είναι τόσο εύκολο για τους σχεδιαστές PCB, επειδή οι λειτουργίες σε αυτά τα εργαλεία δεν είναι τα ίδια με αυτά των μηχανικών συστημάτων CAD. Η πλακέτα σύνθετου κυκλώματος που φαίνεται στο σχήμα 2 χρησιμοποιείται κυρίως σε περιβλήματα από την έκρηξη και επομένως υπόκειται σε πολλούς μηχανικούς περιορισμούς. Η ανοικοδόμηση αυτών των πληροφοριών στο εργαλείο EDA μπορεί να διαρκέσει πολύ και δεν είναι αποτελεσματική. Επειδή, οι μηχανικοί μηχανικοί είναι πιθανό να έχουν δημιουργήσει το περίβλημα, το σχήμα του κυκλώματος, τη θέση της οπής τοποθέτησης και τους περιορισμούς ύψους που απαιτούνται από τον σχεδιαστή PCB.
Λόγω του τόξου και της ακτίνας στην πλακέτα κυκλώματος, ο χρόνος ανασυγκρότησης μπορεί να είναι μεγαλύτερος από το αναμενόμενο, ακόμη και αν το σχήμα του πίνακα κυκλώματος δεν είναι περίπλοκο (όπως φαίνεται στο σχήμα 3).
Αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα σύνθετων σχημάτων πλακέτας κυκλώματος. Ωστόσο, από τα σημερινά καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα, θα εκπλαγείτε να διαπιστώσετε ότι πολλά έργα προσπαθούν να προσθέσουν όλες τις λειτουργίες σε ένα μικρό πακέτο και αυτό το πακέτο δεν είναι πάντα ορθογώνιο. Θα πρέπει πρώτα να σκεφτείτε τα smartphones και τα tablet, αλλά υπάρχουν πολλά παρόμοια παραδείγματα.
Εάν επιστρέψετε το ενοικιαζόμενο αυτοκίνητο, ίσως μπορείτε να δείτε τον σερβιτόρο να διαβάσετε τις πληροφορίες του αυτοκινήτου με έναν φορητό σαρωτή και στη συνέχεια να επικοινωνήσετε ασύρματα με το γραφείο. Η συσκευή είναι επίσης συνδεδεμένη σε θερμικό εκτυπωτή για άμεση εκτύπωση απόδειξης. Στην πραγματικότητα, όλες αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν άκαμπτες/ευέλικτες σανίδες κυκλώματος (Εικόνα 4), όπου οι παραδοσιακές πίνακες κυκλώματος PCB διασυνδέονται με εύκαμπτα τυπωμένα κυκλώματα έτσι ώστε να μπορούν να διπλωθούν σε ένα μικρό χώρο.
Στη συνέχεια, το ερώτημα είναι "Πώς να εισαγάγετε τις καθορισμένες προδιαγραφές μηχανολογίας σε εργαλεία σχεδιασμού PCB;" Η επαναχρησιμοποίηση αυτών των δεδομένων σε μηχανικά σχέδια μπορεί να εξαλείψει την επικάλυψη της εργασίας και το πιο σημαντικό είναι να εξαλείψει τα ανθρώπινα σφάλματα.
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη μορφή DXF, IDF ή PROSTEP για να εισαγάγετε όλες τις πληροφορίες στο λογισμικό διάταξης PCB για την επίλυση αυτού του προβλήματος. Κάτι τέτοιο μπορεί να εξοικονομήσει πολύ χρόνο και να εξαλείψει το πιθανό ανθρώπινο λάθος. Στη συνέχεια, θα μάθουμε για αυτές τις μορφές μία προς μία.
Το DXF είναι η παλαιότερη και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μορφή, η οποία ανταλλάσσει κυρίως δεδομένα μεταξύ μηχανικών τομέων και σχεδιασμού PCB ηλεκτρονικά. Το AutoCAD το ανέπτυξε στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Αυτή η μορφή χρησιμοποιείται κυρίως για τη δισδιάστατη ανταλλαγή δεδομένων. Οι περισσότεροι πωλητές εργαλείων PCB υποστηρίζουν αυτή τη μορφή και απλοποιεί την ανταλλαγή δεδομένων. Η εισαγωγή/εξαγωγή DXF απαιτεί πρόσθετες λειτουργίες για τον έλεγχο των στρωμάτων, των διαφορετικών οντοτήτων και των μονάδων που θα χρησιμοποιηθούν στη διαδικασία ανταλλαγής. Το σχήμα 5 είναι ένα παράδειγμα χρήσης εργαλείου Pads Mentor γραφικών για την εισαγωγή ενός πολύ σύνθετου σχήματος κυκλώματος σε μορφή DXF:
Πριν από μερικά χρόνια, οι λειτουργίες 3D άρχισαν να εμφανίζονται σε εργαλεία PCB, οπότε απαιτείται μορφή που μπορεί να μεταφέρει δεδομένα 3D μεταξύ μηχανημάτων και εργαλείων PCB. Ως αποτέλεσμα, η Mentor Graphics ανέπτυξε τη μορφή IDF, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ευρέως για τη μεταφορά της πλακέτας κυκλώματος και των πληροφοριών συνιστωσών μεταξύ PCBs και μηχανικών εργαλείων.
Παρόλο που η μορφή DXF περιλαμβάνει το μέγεθος και το πάχος του πίνακα, η μορφή IDF χρησιμοποιεί τη θέση x και y του συστατικού, τον αριθμό του συστατικού και το ύψος του άξονα z του συστατικού. Αυτή η μορφή βελτιώνει σημαντικά την ικανότητα απεικόνισης του PCB σε τρισδιάστατη προβολή. Το αρχείο IDF μπορεί επίσης να περιλαμβάνει άλλες πληροφορίες σχετικά με την περιορισμένη περιοχή, όπως οι περιορισμοί ύψους στην κορυφή και στο κάτω μέρος της πλακέτας κυκλώματος.
Το σύστημα πρέπει να είναι σε θέση να ελέγχει το περιεχόμενο που περιέχεται στο αρχείο IDF με παρόμοιο τρόπο με τη ρύθμιση παραμέτρων DXF, όπως φαίνεται στο σχήμα 6.
Ένα άλλο πλεονέκτημα της διεπαφής IDF είναι ότι το οποιοδήποτε μέρος μπορεί να μετακινήσει τα στοιχεία σε μια νέα θέση ή να αλλάξει το σχήμα του σκάφους και στη συνέχεια να δημιουργήσει ένα διαφορετικό αρχείο IDF. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ολόκληρο το αρχείο που αντιπροσωπεύει τις αλλαγές του πίνακα και των στοιχείων πρέπει να επανεμφανιστεί και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να χρειαστεί πολύς χρόνος λόγω του μεγέθους του αρχείου. Επιπλέον, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί ποιες αλλαγές έχουν γίνει με το νέο αρχείο IDF, ειδικά σε μεγαλύτερες πλακέτες κυκλωμάτων. Οι χρήστες του IDF μπορούν τελικά να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα σενάρια για να καθορίσουν αυτές τις αλλαγές.
Προκειμένου να μεταδοθούν καλύτερα τα 3D δεδομένα, οι σχεδιαστές αναζητούν μια βελτιωμένη μέθοδο και δημιουργήθηκε η μορφή βημάτων. Η μορφή βήματος μπορεί να μεταφέρει το μέγεθος του σκάφους και τη διάταξη εξαρτημάτων, αλλά το πιο σημαντικό, το στοιχείο δεν είναι πλέον ένα απλό σχήμα με μόνο τιμή ύψους. Το μοντέλο συνιστωσών βημάτων παρέχει λεπτομερή και σύνθετη αναπαράσταση εξαρτημάτων σε τρισδιάστατη μορφή. Τόσο η πλακέτα κυκλώματος όσο και οι πληροφορίες εξαρτημάτων μπορούν να μεταφερθούν μεταξύ PCB και μηχανημάτων. Ωστόσο, δεν υπάρχει ακόμα μηχανισμός για την παρακολούθηση των αλλαγών.
Προκειμένου να βελτιωθεί η ανταλλαγή αρχείων βημάτων, εισαγάγαμε τη μορφή PROSTEP. Αυτή η μορφή μπορεί να μετακινήσει τα ίδια δεδομένα με τον IDF και το βήμα και έχει μεγάλες βελτιώσεις-μπορεί να παρακολουθεί τις αλλαγές και μπορεί επίσης να παρέχει τη δυνατότητα να εργαστεί στο αρχικό σύστημα του θέματος και να αναθεωρήσει τυχόν αλλαγές μετά την καθιέρωση μιας γραμμής βάσης. Εκτός από την προβολή αλλαγών, οι PCB και οι μηχανικοί μπορούν επίσης να εγκρίνουν όλες τις αλλαγές ή τις μεμονωμένες μεταβολές των συστατικών στις τροποποιήσεις σχήματος διάταξης και σκάφους. Μπορούν επίσης να προτείνουν διαφορετικά μεγέθη σκάφους ή τοποθεσίες εξαρτημάτων. Αυτή η βελτιωμένη επικοινωνία δημιουργεί ένα ECO (σειρά αλλαγής μηχανικής) που δεν υπήρχε ποτέ πριν από το ECAD και τη μηχανική ομάδα (Εικόνα 7).
Σήμερα, τα περισσότερα συστήματα ECAD και μηχανικών CAD υποστηρίζουν τη χρήση της μορφής Prostep για τη βελτίωση της επικοινωνίας, εξοικονομώντας έτσι πολύ χρόνο και μειώνοντας τα δαπανηρά σφάλματα που μπορούν να προκληθούν από σύνθετα ηλεκτρομηχανικά σχέδια. Το πιο σημαντικό είναι ότι οι μηχανικοί μπορούν να δημιουργήσουν ένα σύνθετο σχήμα κυκλωμάτων με πρόσθετους περιορισμούς και στη συνέχεια να μεταδίδουν αυτές τις πληροφορίες ηλεκτρονικά για να αποφύγουν κάποιον να ερμηνεύει λανθασμένα το μέγεθος του πίνακα, εξοικονομώντας έτσι χρόνο.
Εάν δεν έχετε χρησιμοποιήσει αυτές τις μορφές δεδομένων DXF, IDF, Step ή PROSTEP για να ανταλλάξετε πληροφορίες, θα πρέπει να ελέγξετε τη χρήση τους. Εξετάστε τη χρήση αυτής της ηλεκτρονικής ανταλλαγής δεδομένων για να σταματήσετε να σπαταλάτε χρόνο για να αναδημιουργήσετε σύνθετα σχήματα κυκλώματος.