Il PCB completo che immaginiamo ha solitamente una forma rettangolare regolare. Sebbene la maggior parte dei progetti siano effettivamente rettangolari, molti progetti richiedono circuiti stampati di forma irregolare e tali forme spesso non sono facili da progettare. Questo articolo descrive come progettare PCB di forma irregolare.

Al giorno d'oggi, le dimensioni dei PCB si riducono costantemente e anche le funzioni del circuito stampato aumentano. Insieme all'aumento della velocità di clock, il design diventa sempre più complicato. Quindi, diamo un'occhiata a come gestire i circuiti stampati con forme più complesse.

Come mostrato nella Figura 1, è possibile creare facilmente una forma semplice di scheda PCI nella maggior parte degli strumenti di layout EDA.

Tuttavia, quando la forma del circuito stampato deve essere adattata a un involucro complesso con limiti di altezza, non è così facile per i progettisti di PCB, perché le funzioni di questi strumenti non sono le stesse di quelle dei sistemi CAD meccanici. Il complesso circuito stampato mostrato in Figura 2 viene utilizzato principalmente in custodie antideflagranti e quindi soggetto a molte limitazioni meccaniche. La ricostruzione di queste informazioni nello strumento EDA potrebbe richiedere molto tempo e non è efficace. Perché è probabile che gli ingegneri meccanici abbiano creato l'involucro, la forma del circuito stampato, la posizione dei fori di montaggio e i limiti di altezza richiesti dal progettista del PCB.

A causa dell'arco e del raggio del circuito, il tempo di ricostruzione potrebbe essere più lungo del previsto anche se la forma del circuito non è complicata (come mostrato nella Figura 3).

Questi sono solo alcuni esempi di forme complesse di circuiti stampati. Tuttavia, dai prodotti elettronici di consumo di oggi, sarai sorpreso di scoprire che molti progetti cercano di aggiungere tutte le funzioni in un piccolo pacchetto, e questo pacchetto non è sempre rettangolare. Dovresti pensare prima agli smartphone e ai tablet, ma ci sono molti esempi simili.

Se restituisci l'auto noleggiata, potresti vedere il cameriere leggere le informazioni dell'auto con uno scanner portatile e quindi comunicare in modalità wireless con l'ufficio. Il dispositivo è inoltre collegato ad una stampante termica per la stampa istantanea delle ricevute. Tutti questi dispositivi, infatti, utilizzano circuiti stampati rigidi/flessibili (Figura 4), dove i tradizionali circuiti stampati PCB sono interconnessi con circuiti stampati flessibili in modo da poter essere ripiegati in uno spazio ridotto.

Quindi, la domanda è “come importare le specifiche di ingegneria meccanica definite negli strumenti di progettazione PCB?” Il riutilizzo di questi dati nei disegni meccanici può eliminare la duplicazione del lavoro e, soprattutto, eliminare gli errori umani.

Possiamo utilizzare il formato DXF, IDF o ProSTEP per importare tutte le informazioni nel software PCB Layout per risolvere questo problema. Ciò può far risparmiare molto tempo ed eliminare possibili errori umani. Successivamente, impareremo a conoscere questi formati uno per uno.

DXF è il formato più antico e più utilizzato, che scambia principalmente dati elettronicamente tra i domini di progettazione meccanica e PCB. AutoCAD lo ha sviluppato all'inizio degli anni '80. Questo formato viene utilizzato principalmente per lo scambio di dati bidimensionali. La maggior parte dei fornitori di strumenti PCB supporta questo formato e semplifica lo scambio di dati. L'importazione/esportazione DXF richiede funzioni aggiuntive per controllare i livelli, le diverse entità e unità che verranno utilizzate nel processo di scambio. La Figura 5 è un esempio di utilizzo dello strumento PADS di Mentor Graphics per importare una forma di circuito stampato molto complessa in formato DXF:

Alcuni anni fa, le funzioni 3D hanno cominciato ad apparire negli strumenti PCB, quindi è necessario un formato in grado di trasferire dati 3D tra macchinari e strumenti PCB. Di conseguenza, Mentor Graphics ha sviluppato il formato IDF, che è stato poi ampiamente utilizzato per trasferire le informazioni sui circuiti stampati e sui componenti tra PCB e strumenti meccanici.

Sebbene il formato DXF includa le dimensioni e lo spessore della scheda, il formato IDF utilizza la posizione X e Y del componente, il numero del componente e l'altezza dell'asse Z del componente. Questo formato migliora notevolmente la capacità di visualizzare il PCB in una vista tridimensionale. Il file IDF può includere anche altre informazioni sull'area riservata, come i limiti di altezza sulla parte superiore e inferiore del circuito.

Il sistema deve essere in grado di controllare il contenuto contenuto nel file IDF in modo simile all'impostazione dei parametri DXF, come mostrato nella Figura 6. Se alcuni componenti non dispongono di informazioni sull'altezza, l'esportazione IDF può aggiungere le informazioni mancanti durante la creazione processo.

Un altro vantaggio dell'interfaccia IDF è che entrambe le parti possono spostare i componenti in una nuova posizione o modificare la forma della scheda, quindi creare un file IDF diverso. Lo svantaggio di questo metodo è che l'intero file che rappresenta le modifiche alla scheda e ai componenti deve essere reimportato e, in alcuni casi, potrebbe richiedere molto tempo a causa delle dimensioni del file. Inoltre, è difficile determinare quali modifiche siano state apportate al nuovo file IDF, soprattutto sui circuiti stampati più grandi. Gli utenti IDF possono eventualmente creare script personalizzati per determinare queste modifiche.

Per trasmettere meglio i dati 3D, i progettisti sono alla ricerca di un metodo migliore ed è nato il formato STEP. Il formato STEP può trasmettere la dimensione della scheda e il layout del componente ma, cosa ancora più importante, il componente non è più una forma semplice con solo un valore di altezza. Il modello dei componenti STEP fornisce una rappresentazione dettagliata e complessa dei componenti in forma tridimensionale. Sia le informazioni sul circuito stampato che sui componenti possono essere trasferite tra PCB e macchinari. Tuttavia, non esiste ancora un meccanismo per tenere traccia dei cambiamenti.

Per migliorare lo scambio di file STEP, abbiamo introdotto il formato ProSTEP. Questo formato può spostare gli stessi dati di IDF e STEP e presenta grandi miglioramenti: può tenere traccia delle modifiche e può anche fornire la possibilità di lavorare nel sistema originale del soggetto e rivedere eventuali modifiche dopo aver stabilito una linea di base. Oltre a visualizzare le modifiche, gli ingegneri meccanici e PCB possono anche approvare modifiche di tutti o singoli componenti nelle modifiche al layout e alla forma della scheda. Possono anche suggerire diverse dimensioni della scheda o posizioni dei componenti. Questa comunicazione migliorata stabilisce un ECO (Engineering Change Order) mai esistito prima tra ECAD e il gruppo meccanico (Figura 7).

Oggi, la maggior parte dei sistemi ECAD e CAD meccanici supportano l'uso del formato ProSTEP per migliorare la comunicazione, risparmiando così molto tempo e riducendo i costosi errori che possono essere causati da progetti elettromeccanici complessi. Ancora più importante, gli ingegneri possono creare una forma complessa del circuito stampato con ulteriori restrizioni e quindi trasmettere queste informazioni elettronicamente per evitare che qualcuno reinterpreti erroneamente le dimensioni del circuito, risparmiando così tempo.

Se non hai utilizzato questi formati di dati DXF, IDF, STEP o ProSTEP per scambiare informazioni, dovresti verificarne l'utilizzo. Prendi in considerazione l'utilizzo di questo scambio elettronico di dati per smettere di perdere tempo nel ricreare forme complesse di circuiti stampati.