ה-PCB המלא שאנו מדמיינים הוא בדרך כלל צורה מלבנית רגילה. למרות שרוב העיצובים הם אכן מלבניים, עיצובים רבים דורשים לוחות מעגלים בעלי צורה לא סדירה, וצורות כאלה לרוב אינן קלות לתכנון. מאמר זה מתאר כיצד לעצב PCB בצורת לא סדירה.

כיום, גודל ה-PCB מתכווץ כל הזמן, וגם הפונקציות בלוח המעגלים גדלות. יחד עם העלייה במהירות השעון, העיצוב הופך להיות יותר ויותר מסובך. אז, בואו נסתכל כיצד להתמודד עם לוחות מעגלים עם צורות מורכבות יותר.

כפי שמוצג באיור 1, ניתן ליצור בקלות צורת לוח PCI פשוטה ברוב כלי ה-EDA Layout.

עם זאת, כאשר צריך להתאים את צורת המעגל למארז מורכב עם הגבלות גובה, זה לא כל כך קל עבור מתכנני PCB, כי הפונקציות בכלים אלו אינן זהות לאלו של מערכות CAD מכניות. לוח המעגלים המורכב המוצג באיור 2 משמש בעיקר במארזים חסיני פיצוץ ולכן כפוף למגבלות מכניות רבות. בנייה מחדש של מידע זה בכלי EDA עשויה להימשך זמן רב ואינה יעילה. מכיוון שסביר להניח שמהנדסי מכונות יצרו את המארז, צורת המעגל, מיקום חור ההרכבה ומגבלות הגובה הנדרשות על ידי מעצב ה-PCB.

בשל הקשת והרדיוס בלוח המעגלים, זמן השחזור עשוי להיות ארוך מהצפוי גם אם צורת המעגל אינה מסובכת (כמתואר באיור 3).

אלו הן רק כמה דוגמאות לצורות מורכבות של לוח מעגלים. עם זאת, ממוצרי הצריכה האלקטרוניים של היום, תופתעו לגלות שפרויקטים רבים מנסים להוסיף את כל הפונקציות באריזה קטנה, והאריזה הזו לא תמיד מלבנית. כדאי לחשוב תחילה על סמארטפונים וטאבלטים, אבל יש הרבה דוגמאות דומות.

אם תחזירו את המכונית השכורה, ייתכן שתוכלו לראות את המלצר קורא את פרטי הרכב באמצעות סורק כף יד, ולאחר מכן לתקשר באופן אלחוטי עם המשרד. המכשיר מחובר גם למדפסת תרמית להדפסת קבלות מיידית. למעשה, כל המכשירים הללו משתמשים במעגלים קשיחים/גמישים (איור 4), כאשר לוחות מעגלים מסורתיים של PCB מחוברים זה לזה עם מעגלים מודפסים גמישים כך שניתן לקפל אותם לחלל קטן.

לאחר מכן, השאלה היא "כיצד לייבא את מפרטי ההנדסה המכאנית המוגדרים לכלי עיצוב PCB?" שימוש חוזר בנתונים אלו בשרטוטים מכניים יכול למנוע כפילות בעבודה, וחשוב מכך, למנוע טעויות אנוש.

אנו יכולים להשתמש בפורמט DXF, IDF או ProSTEP כדי לייבא את כל המידע לתוכנת פריסת ה-PCB כדי לפתור בעיה זו. פעולה זו יכולה לחסוך זמן רב ולמנוע טעויות אנוש אפשריות. לאחר מכן, נלמד על הפורמטים הללו אחד אחד.

DXF הוא הפורמט העתיק והנפוץ ביותר, המחליף בעיקר נתונים בין תחומי עיצוב מכני ו-PCB באופן אלקטרוני. אוטוקאד פיתחה אותו בתחילת שנות ה-80. פורמט זה משמש בעיקר לחילופי נתונים דו מימדיים. רוב ספקי כלי PCB תומכים בפורמט זה, והוא אכן מפשט את חילופי הנתונים. ייבוא/ייצוא DXF דורש פונקציות נוספות כדי לשלוט על השכבות, הישויות והיחידות השונות שישמשו בתהליך ההחלפה. איור 5 הוא דוגמה לשימוש בכלי ה-PADS של Mentor Graphics כדי לייבא צורת לוח מעגלים מורכבת מאוד בפורמט DXF:

לפני מספר שנים החלו להופיע פונקציות תלת מימד בכלי PCB, ולכן יש צורך בפורמט שיכול להעביר נתונים תלת מימדיים בין מכונות וכלי PCB. כתוצאה מכך, Mentor Graphics פיתחה את פורמט IDF, שהיה אז בשימוש נרחב להעברת מידע על מעגלים ורכיבים בין PCB וכלים מכניים.

למרות שפורמט DXF כולל את גודל ועובי הלוח, פורמט IDF משתמש במיקום ה-X וה-Y של הרכיב, מספר הרכיב וגובה ציר ה-Z של הרכיב. פורמט זה משפר מאוד את היכולת להמחיש את ה-PCB בתצוגה תלת מימדית. קובץ צה"ל עשוי לכלול גם מידע אחר על האזור המוגבל, כגון הגבלות גובה בחלק העליון והתחתון של המעגל.

המערכת צריכה להיות מסוגלת לשלוט בתוכן הכלול בקובץ IDF באופן דומה להגדרת פרמטר DXF, כפי שמוצג באיור 6. אם לרכיבים מסוימים אין מידע גובה, ייצוא צה"ל יכול להוסיף את המידע החסר במהלך היצירה תַהֲלִיך.

יתרון נוסף של ממשק צה"ל הוא שכל אחד מהצדדים יכול להעביר את הרכיבים למיקום חדש או לשנות את צורת הלוח, ולאחר מכן ליצור קובץ צה"ל אחר. החיסרון בשיטה זו הוא שצריך לייבא מחדש את כל הקובץ המייצג את הלוח והשינויים ברכיבים, ובמקרים מסוימים, זה עלול לקחת זמן רב בגלל גודל הקובץ. בנוסף, קשה לקבוע אילו שינויים בוצעו בקובץ החדש של צה"ל, במיוחד במעגלים גדולים יותר. משתמשי צה"ל יכולים בסופו של דבר ליצור סקריפטים מותאמים אישית כדי לקבוע שינויים אלה.

על מנת לשדר טוב יותר נתונים תלת מימדיים, מעצבים מחפשים שיטה משופרת, ופורמט STEP נוצר. פורמט STEP יכול להעביר את גודל הלוח ואת פריסת הרכיב, אך חשוב מכך, הרכיב אינו עוד צורה פשוטה עם ערך גובה בלבד. מודל רכיבי STEP מספק ייצוג מפורט ומורכב של רכיבים בצורה תלת מימדית. ניתן להעביר מידע על המעגלים והרכיבים בין PCB למכונות. עם זאת, עדיין אין מנגנון למעקב אחר שינויים.

על מנת לשפר את החלפת קבצי STEP, הצגנו את פורמט ProSTEP. פורמט זה יכול להעביר את אותם נתונים כמו IDF ו-STEP, ויש לו שיפורים גדולים - הוא יכול לעקוב אחר שינויים, והוא יכול גם לספק את היכולת לעבוד במערכת המקורית של הנבדק ולסקור כל שינוי לאחר הקמת קו בסיס. בנוסף לצפייה בשינויים, מהנדסי PCB ומהנדסי מכונות יכולים גם לאשר את כל השינויים ברכיבים או בודדים בפריסה ובשינויי צורת לוח. הם יכולים גם להציע גדלי לוח או מיקומי רכיבים שונים. תקשורת משופרת זו מבססת ECO (סדר שינוי הנדסי) שלא היה קיים מעולם בין ECAD לקבוצה המכנית (איור 7).

כיום, רוב מערכות ה-ECAD וה-CAD המכניות תומכות בשימוש בפורמט ProSTEP לשיפור התקשורת, ובכך חוסכים זמן רב ומפחיתים את הטעויות היקרות שעלולות להיגרם מתכנונים אלקטרומכניים מורכבים. חשוב מכך, מהנדסים יכולים ליצור צורת לוח מעגלים מורכבת עם הגבלות נוספות, ולאחר מכן להעביר מידע זה באופן אלקטרוני כדי למנוע ממישהו לפרש מחדש בטעות את גודל הלוח, ובכך לחסוך זמן.

אם לא השתמשת בפורמטים אלה של DXF, IDF, STEP או ProSTEP כדי להחליף מידע, עליך לבדוק את השימוש בהם. שקול להשתמש בחילופי נתונים אלקטרוניים כדי להפסיק לבזבז זמן כדי ליצור מחדש צורות מורכבות של לוח מעגלים.