私たちが想定する完全なPCBは、通常、通常の長方形の形状です。ほとんどのデザインは実際には長方形ですが、多くのデザインには不規則な形状の回路基板が必要であり、そのような形状を設計するのは簡単ではありません。この記事では、不規則な形のPCBを設計する方法について説明します。

現在、PCBのサイズは絶えず縮小しており、回路基板の機能も増加しています。クロック速度の上昇と相まって、デザインはますます複雑になります。それでは、より複雑な形状の回路基板に対処する方法を見てみましょう。

図1に示すように、ほとんどのEDAレイアウトツールで簡単なPCIボードの形状を簡単に作成できます。

ただし、回路基板の形状を高さの制限を備えた複雑なエンクロージャーに適応する必要がある場合、これらのツールの機能は機械的CADシステムの機能と同じではないため、PCB設計者にとってそれほど容易ではありません。図2に示す複雑な回路基板は、主に爆発防止エンクロージャーで使用されているため、多くの機械的な制限を受けます。 EDAツールでこの情報を再構築するには、長い時間がかかる場合があり、効果的ではありません。なぜなら、メカニカルエンジニアは、エンクロージャー、回路基板の形状、取り付け穴の位置、およびPCBデザイナーが必要とする高さの制限を作成した可能性が高いためです。

回路基板のアークと半径のため、回路基板の形状が複雑でなくても、再構成時間は予想よりも長くなる可能性があります（図3に示すように）。

これらは、複雑な回路基板の形状のほんの一例です。ただし、今日の消費者電子製品から、多くのプロジェクトが小さなパッケージにすべての機能を追加しようとしていることに驚くでしょう。このパッケージは必ずしも長方形ではありません。最初にスマートフォンとタブレットについて考える必要がありますが、多くの同様の例があります。

レンタカーを返品すると、ウェイターがハンドヘルドスキャナーで車の情報を読むのを見ることができ、その後、オフィスとワイヤレスで通信することができます。デバイスは、インスタントレシート印刷のためにサーマルプリンターにも接続されています。実際、これらのすべてのデバイスは、従来のPCB回路基板が柔軟な印刷回路と相互接続されているため、小さなスペースに折り畳むことができる剛性/柔軟な回路基板を使用しています（図4）。

次に、問題は「定義された機械工学仕様をPCB設計ツールにインポートする方法」です。これらのデータを機械的図面で再利用すると、作業の重複を排除する可能性があり、さらに重要なことに、人的エラーを排除することができます。

DXF、IDF、またはProSTEP形式を使用して、すべての情報をPCBレイアウトソフトウェアにインポートして、この問題を解決できます。そうすることで、多くの時間を節約し、可能な人為的エラーを排除できます。次に、これらの形式について1つずつ学びます。

DXFは、最も古く、最も広く使用されている形式であり、主に機械式ドメインとPCB設計ドメインの間で電子的にデータを交換します。 Autocadは1980年代初頭に開発しました。この形式は、主に2次元データ交換に使用されます。ほとんどのPCBツールベンダーはこの形式をサポートしており、データ交換を簡素化します。 DXFのインポート/エクスポートには、交換プロセスで使用されるレイヤー、さまざまなエンティティ、およびユニットを制御するための追加の機能が必要です。図5は、メンターグラフィックスのパッドツールを使用して、非常に複雑な回路基板形状をDXF形式でインポートする例です。

数年前、3D関数がPCBツールに表示され始めたため、機械とPCBツールの間に3Dデータを転送できる形式が必要です。その結果、Mentor GraphicsはIDF形式を開発しました。これは、PCBとメカニカルツール間の回路基板とコンポーネント情報を転送するために広く使用されていました。

DXF形式にはボードサイズと厚さが含まれていますが、IDF形式はコンポーネントのxおよびy位置、コンポーネント番号、およびコンポーネントのz軸高さを使用します。この形式は、3次元ビューでPCBを視覚化する機能を大幅に改善します。 IDFファイルには、回路基板の上部と下部の高さ制限など、制限領域に関する他の情報も含まれる場合があります。

システムは、図6に示すように、DXFパラメーター設定と同様の方法でIDFファイルに含まれるコンテンツを制御できる必要があります。一部のコンポーネントに高さ情報がない場合、IDFエクスポートは作成プロセス中に欠落情報を追加できます。

IDFインターフェイスのもう1つの利点は、いずれかの当事者がコンポーネントを新しい場所に移動したり、ボードの形状を変更してから、別のIDFファイルを作成できることです。この方法の欠点は、ボードとコンポーネントの変更を表すファイル全体を再輸入する必要があることであり、場合によっては、ファイルサイズのために長い時間がかかる場合があります。さらに、新しいIDFファイル、特に大きな回路基板でどのような変更が加えられたかを判断することは困難です。 IDFユーザーは、最終的にこれらの変更を決定するためにカスタムスクリプトを作成できます。

3Dデータをより適切に送信するために、設計者は改善された方法を探しており、ステップ形式が生まれました。ステップ形式はボードサイズとコンポーネントレイアウトを伝達できますが、さらに重要なことに、コンポーネントは高さの値だけの単純な形状ではなくなりました。ステップコンポーネントモデルは、3次元形式のコンポーネントの詳細かつ複雑な表現を提供します。回路基板とコンポーネントの両方の情報は、PCBと機械の間で転送できます。ただし、変更を追跡するメカニズムはまだありません。

ステップファイルの交換を改善するために、ProStEP形式を導入しました。この形式は、IDFとステップと同じデータを移動でき、大幅な改善があります。変更を追跡できます。また、主題の元のシステムで作業し、ベースラインを確立した後に変更を確認する能力を提供することもできます。変更の表示に加えて、PCBおよび機械エンジニアは、レイアウトとボードの形状の変更におけるすべてまたは個々のコンポーネントの変更を承認することもできます。また、さまざまなボードサイズまたはコンポーネントの場所を提案することもできます。この改善された通信は、ECADと機械群の間にこれまで存在したことのないECO（エンジニアリングの変更順序）を確立します（図7）。

今日、ほとんどのECADおよび機械的CADシステムは、通信を改善するためのプロストップ形式の使用をサポートしているため、多くの時間を節約し、複雑な電気機械設計によって引き起こされる可能性のあるコストのかかるエラーを減らします。さらに重要なことに、エンジニアは、追加の制限を備えた複雑な回路基板の形状を作成し、この情報を電子的に送信して、ボードサイズを誤って再解釈して時間を節約することを避けることができます。

これらのDXF、IDF、STEP、またはProStepデータ形式を使用して情報を交換していない場合は、それらの使用法を確認する必要があります。この電子データ交換を使用して、複雑な回路基板の形状を再現するための時間の無駄を止めることを検討してください。