PCB کاملی که ما تصور می کنیم معمولاً یک شکل مستطیلی منظم است. اگرچه اکثر طرح ها در واقع مستطیل هستند، اما بسیاری از طرح ها به تخته های مداری با شکل نامنظم نیاز دارند و طراحی چنین اشکالی اغلب آسان نیست. این مقاله نحوه طراحی PCB های نامنظم را شرح می دهد.

امروزه اندازه PCB به طور مداوم در حال کوچک شدن است و عملکردهای برد مدار نیز در حال افزایش است. همراه با افزایش سرعت ساعت، طراحی پیچیده‌تر و پیچیده‌تر می‌شود. بنابراین، بیایید نگاهی به نحوه برخورد با بردهای مدار با اشکال پیچیده تر بیندازیم.

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، یک شکل برد PCI ساده را می توان به راحتی در اکثر ابزارهای EDA Layout ایجاد کرد.

با این حال، زمانی که شکل برد مدار باید با یک محفظه پیچیده با محدودیت ارتفاع تطبیق داده شود، برای طراحان PCB چندان آسان نیست، زیرا عملکرد این ابزارها با عملکرد سیستم های CAD مکانیکی یکسان نیست. برد مدار پیچیده نشان داده شده در شکل 2 عمدتاً در محفظه های ضد انفجار استفاده می شود و بنابراین دارای محدودیت های مکانیکی زیادی است. بازسازی این اطلاعات در ابزار EDA ممکن است زمان زیادی طول بکشد و موثر نباشد. زیرا، مهندسان مکانیک احتمالاً محفظه، شکل برد مدار، محل سوراخ نصب و محدودیت های ارتفاع مورد نیاز طراح PCB را ایجاد کرده اند.

با توجه به قوس و شعاع در برد مدار، زمان بازسازی ممکن است بیشتر از حد انتظار باشد حتی اگر شکل برد مدار پیچیده نباشد (همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است).

اینها تنها چند نمونه از اشکال پیچیده مدار مدار هستند. با این حال، از محصولات الکترونیکی مصرفی امروزی، شگفت زده خواهید شد که بسیاری از پروژه ها سعی می کنند تمام عملکردها را در یک بسته کوچک اضافه کنند و این بسته همیشه مستطیلی نیست. ابتدا باید به گوشی های هوشمند و تبلت ها فکر کنید، اما نمونه های مشابه زیادی وجود دارد.

اگر ماشین اجاره‌ای را برگردانید، ممکن است بتوانید ببینید که گارسون اطلاعات ماشین را با یک اسکنر دستی می‌خواند و سپس به صورت بی‌سیم با دفتر ارتباط برقرار می‌کند. این دستگاه همچنین به یک چاپگر حرارتی برای چاپ رسید فوری متصل است. در واقع، همه این دستگاه‌ها از بردهای مدار صلب/منعطف استفاده می‌کنند (شکل 4)، که در آن بردهای مدار PCB سنتی با مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر به هم متصل می‌شوند تا بتوانند در فضای کوچکی جمع شوند.

سپس، سوال این است که "چگونه مشخصات مهندسی مکانیک تعریف شده را به ابزارهای طراحی PCB وارد کنیم؟" استفاده مجدد از این داده ها در نقشه های مکانیکی می تواند تکراری بودن کار را از بین ببرد و مهمتر از آن خطاهای انسانی را از بین ببرد.

برای حل این مشکل می توانیم از فرمت DXF، IDF یا ProSTEP برای وارد کردن تمام اطلاعات به نرم افزار PCB Layout استفاده کنیم. انجام این کار می تواند در زمان زیادی صرفه جویی کند و خطای انسانی احتمالی را از بین ببرد. در ادامه با این فرمت ها یکی یکی آشنا می شویم.

DXF قدیمی ترین و پرکاربردترین فرمت است که عمدتاً داده ها را بین حوزه های طراحی مکانیکی و PCB به صورت الکترونیکی مبادله می کند. اتوکد آن را در اوایل دهه 1980 توسعه داد. این فرمت عمدتا برای تبادل داده های دو بعدی استفاده می شود. اکثر فروشندگان ابزار PCB از این فرمت پشتیبانی می کنند و تبادل داده را ساده می کند. DXF import/export به توابع اضافی برای کنترل لایه‌ها، موجودیت‌ها و واحدهای مختلف که در فرآیند تبادل استفاده می‌شوند، نیاز دارد. شکل 5 نمونه ای از استفاده از ابزار PADS Mentor Graphics برای وارد کردن یک شکل برد مدار بسیار پیچیده در فرمت DXF است:

چند سال پیش، توابع سه بعدی در ابزارهای PCB ظاهر شدند، بنابراین قالبی که بتواند داده های سه بعدی را بین ماشین آلات و ابزار PCB منتقل کند، مورد نیاز است. در نتیجه، منتور گرافیک فرمت IDF را توسعه داد، که سپس به طور گسترده برای انتقال اطلاعات برد مدار و اجزاء بین PCBها و ابزارهای مکانیکی مورد استفاده قرار گرفت.

اگرچه فرمت DXF شامل اندازه و ضخامت برد است، فرمت IDF از موقعیت X و Y جزء، شماره کامپوننت و ارتفاع محور Z قطعه استفاده می‌کند. این فرمت توانایی تجسم PCB را در نمای سه بعدی تا حد زیادی بهبود می بخشد. فایل IDF همچنین ممکن است شامل اطلاعات دیگری در مورد منطقه ممنوعه باشد، مانند محدودیت ارتفاع در بالا و پایین برد مدار.

سیستم باید بتواند محتوای موجود در فایل IDF را به روشی مشابه با تنظیمات پارامتر DXF کنترل کند، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است. اگر برخی از مؤلفه ها اطلاعات ارتفاع ندارند، صادرات IDF می تواند اطلاعات از دست رفته را در طول ایجاد اضافه کند. فرآیند

مزیت دیگر رابط IDF این است که هر یک از طرفین می توانند اجزا را به مکان جدیدی منتقل کنند یا شکل برد را تغییر دهند و سپس یک فایل IDF متفاوت ایجاد کنند. عیب این روش این است که کل فایلی که نمایانگر تغییرات برد و کامپوننت است نیاز به واردات مجدد دارد و در برخی موارد به دلیل حجم فایل ممکن است زمان زیادی طول بکشد. علاوه بر این، تعیین اینکه چه تغییراتی با فایل IDF جدید ایجاد شده است، به خصوص در مدارهای بزرگتر دشوار است. کاربران IDF در نهایت می توانند اسکریپت های سفارشی برای تعیین این تغییرات ایجاد کنند.

برای انتقال بهتر داده های سه بعدی، طراحان به دنبال روشی بهبود یافته هستند و فرمت STEP به وجود آمد. فرمت STEP می تواند اندازه برد و چیدمان کامپوننت را نشان دهد، اما مهمتر از آن، کامپوننت دیگر یک شکل ساده با مقدار ارتفاع نیست. مدل جزء STEP نمایش دقیق و پیچیده ای از اجزا را به صورت سه بعدی ارائه می دهد. هم اطلاعات برد مدار و هم اطلاعات قطعات را می توان بین PCB و ماشین آلات انتقال داد. با این حال، هنوز مکانیزمی برای ردیابی تغییرات وجود ندارد.

به منظور بهبود تبادل فایل های STEP، فرمت ProSTEP را معرفی کردیم. این فرمت می تواند داده های مشابه IDF و STEP را جابجا کند و پیشرفت های زیادی دارد - می تواند تغییرات را ردیابی کند و همچنین می تواند امکان کار در سیستم اصلی موضوع و بررسی هرگونه تغییر را پس از ایجاد خط پایه فراهم کند. علاوه بر مشاهده تغییرات، PCB و مهندسین مکانیک همچنین می‌توانند تمام یا تک‌تغییر اجزاء را در تغییرات طرح و شکل تخته تأیید کنند. آنها همچنین می توانند اندازه های مختلف برد یا مکان اجزا را پیشنهاد کنند. این ارتباط بهبود یافته یک ECO (نظم تغییر مهندسی) را ایجاد می کند که قبلاً بین ECAD و گروه مکانیکی وجود نداشته است (شکل 7).

امروزه اکثر سیستم‌های ECAD و CAD مکانیکی از استفاده از فرمت ProSTEP برای بهبود ارتباطات پشتیبانی می‌کنند، در نتیجه زمان زیادی را صرفه‌جویی می‌کنند و خطاهای پرهزینه‌ای را که می‌تواند توسط طراحی‌های پیچیده الکترومکانیکی ایجاد شود، کاهش می‌دهد. مهم‌تر از آن، مهندسان می‌توانند یک شکل برد مدار پیچیده با محدودیت‌های اضافی ایجاد کنند، و سپس این اطلاعات را به صورت الکترونیکی انتقال دهند تا از تفسیر نادرست اندازه برد جلوگیری شود و در نتیجه در زمان صرفه‌جویی شود.

اگر از این فرمت‌های داده DXF، IDF، STEP یا ProSTEP برای تبادل اطلاعات استفاده نکرده‌اید، باید میزان استفاده از آنها را بررسی کنید. استفاده از این تبادل الکترونیکی داده را برای جلوگیری از اتلاف وقت برای بازسازی اشکال پیچیده برد مدار در نظر بگیرید.