De volledige PCB die we ons voorstellen heeft meestal een regelmatige rechthoekige vorm. Hoewel de meeste ontwerpen inderdaad rechthoekig zijn, vereisen veel ontwerpen onregelmatig gevormde printplaten, en dergelijke vormen zijn vaak niet eenvoudig te ontwerpen. Dit artikel beschrijft hoe u onregelmatig gevormde printplaten ontwerpt.

Tegenwoordig wordt de omvang van de PCB voortdurend kleiner en nemen ook de functies op de printplaat toe. In combinatie met de toename van de kloksnelheid wordt het ontwerp steeds ingewikkelder. Laten we dus eens kijken hoe we moeten omgaan met printplaten met complexere vormen.

Zoals weergegeven in Figuur 1 kan met de meeste EDA Layout-tools eenvoudig een eenvoudige PCI-kaartvorm worden gemaakt.

Wanneer de vorm van de printplaat echter moet worden aangepast aan een complexe behuizing met hoogtebeperkingen, is dat voor PCB-ontwerpers niet zo eenvoudig, omdat de functies in deze tools niet dezelfde zijn als die van mechanische CAD-systemen. De complexe printplaat in figuur 2 wordt voornamelijk gebruikt in explosieveilige behuizingen en is daarom onderhevig aan veel mechanische beperkingen. Het opnieuw opbouwen van deze informatie in de EDA-tool kan lang duren en is niet effectief. Omdat mechanische ingenieurs waarschijnlijk de behuizing, de vorm van de printplaat, de locatie van het montagegat en de hoogtebeperkingen hebben gecreëerd die de PCB-ontwerper vereist.

Vanwege de boog en straal in de printplaat kan de reconstructietijd langer duren dan verwacht, zelfs als de vorm van de printplaat niet ingewikkeld is (zoals weergegeven in afbeelding 3).

Dit zijn slechts enkele voorbeelden van complexe printplaatvormen. Bij de hedendaagse elektronische consumentenproducten zul je echter verbaasd zijn dat veel projecten alle functies in een klein pakket proberen toe te voegen, en dat dit pakket niet altijd rechthoekig is. Je moet in de eerste plaats denken aan smartphones en tablets, maar er zijn veel vergelijkbare voorbeelden.

Als u de huurauto terugbrengt, ziet u mogelijk dat de ober de auto-informatie leest met een handscanner en vervolgens draadloos met het kantoor communiceert. Het apparaat is ook verbonden met een thermische printer, zodat u direct bonnen kunt afdrukken. In feite maken al deze apparaten gebruik van stijve/flexibele printplaten (Figuur 4), waarbij traditionele PCB-printplaten onderling zijn verbonden met flexibele gedrukte schakelingen, zodat ze in een kleine ruimte kunnen worden opgevouwen.

Vervolgens rijst de vraag: “hoe importeer ik de gedefinieerde werktuigbouwkundige specificaties in PCB-ontwerptools?” Door deze gegevens opnieuw te gebruiken in mechanische tekeningen kan dubbel werk worden geëlimineerd en, nog belangrijker, menselijke fouten worden geëlimineerd.

We kunnen het DXF-, IDF- of ProSTEP-formaat gebruiken om alle informatie in de PCB Layout-software te importeren om dit probleem op te lossen. Als u dit wel doet, kunt u veel tijd besparen en mogelijke menselijke fouten elimineren. Vervolgens zullen we deze formaten één voor één leren kennen.

DXF is het oudste en meest gebruikte formaat, dat voornamelijk elektronisch gegevens uitwisselt tussen mechanische en PCB-ontwerpdomeinen. AutoCAD ontwikkelde het begin jaren tachtig. Dit formaat wordt voornamelijk gebruikt voor tweedimensionale gegevensuitwisseling. De meeste leveranciers van PCB-tools ondersteunen dit formaat en het vereenvoudigt de gegevensuitwisseling. DXF import/export vereist extra functies om de lagen, verschillende entiteiten en eenheden te controleren die in het uitwisselingsproces zullen worden gebruikt. Figuur 5 is een voorbeeld van het gebruik van de PADS-tool van Mentor Graphics om een ​​zeer complexe printplaatvorm in DXF-formaat te importeren:

Een paar jaar geleden begonnen 3D-functies te verschijnen in PCB-tools, dus er is een formaat nodig dat 3D-gegevens tussen machines en PCB-tools kan overbrengen. Als gevolg hiervan ontwikkelde Mentor Graphics het IDF-formaat, dat vervolgens op grote schaal werd gebruikt om printplaat- en componentinformatie over te dragen tussen PCB's en mechanische gereedschappen.

Hoewel het DXF-formaat de plaatgrootte en -dikte omvat, gebruikt het IDF-formaat de X- en Y-positie van de component, het componentnummer en de Z-ashoogte van de component. Dit formaat verbetert aanzienlijk de mogelijkheid om de PCB in een driedimensionale weergave te visualiseren. Het IDF-bestand kan ook andere informatie over het beperkte gebied bevatten, zoals hoogtebeperkingen aan de boven- en onderkant van de printplaat.

Het systeem moet de inhoud van het IDF-bestand op een vergelijkbare manier kunnen controleren als de DXF-parameterinstelling, zoals weergegeven in Figuur 6. Als sommige componenten geen hoogte-informatie hebben, kan IDF-export de ontbrekende informatie toevoegen tijdens het maken proces.

Een ander voordeel van de IDF-interface is dat beide partijen de componenten naar een nieuwe locatie kunnen verplaatsen of de vorm van het bord kunnen wijzigen en vervolgens een ander IDF-bestand kunnen maken. Het nadeel van deze methode is dat het volledige bestand dat de bord- en componentwijzigingen vertegenwoordigt, opnieuw moet worden geïmporteerd, en in sommige gevallen kan dit vanwege de bestandsgrootte lang duren. Bovendien is het lastig vast te stellen welke wijzigingen er met het nieuwe IDF-bestand zijn doorgevoerd, vooral op grotere printplaten. IDF-gebruikers kunnen uiteindelijk aangepaste scripts maken om deze wijzigingen vast te stellen.

Om 3D-gegevens beter te kunnen verzenden, zijn ontwerpers op zoek naar een verbeterde methode en is het STEP-formaat ontstaan. Het STEP-formaat kan de bordgrootte en de lay-out van de componenten overbrengen, maar wat nog belangrijker is, de component is niet langer een eenvoudige vorm met alleen een hoogtewaarde. Het STEP-componentenmodel biedt een gedetailleerde en complexe weergave van componenten in driedimensionale vorm. Zowel printplaat- als componentinformatie kan worden overgedragen tussen PCB en machines. Er bestaat echter nog steeds geen mechanisme om veranderingen bij te houden.

Om de uitwisseling van STEP-bestanden te verbeteren, hebben we het ProSTEP-formaat geïntroduceerd. Dit formaat kan dezelfde gegevens verplaatsen als IDF en STEP, en heeft grote verbeteringen: het kan veranderingen volgen, en het kan ook de mogelijkheid bieden om in het oorspronkelijke systeem van het onderwerp te werken en eventuele wijzigingen te beoordelen nadat een basislijn is vastgesteld. Naast het bekijken van wijzigingen kunnen PCB- en werktuigbouwkundigen ook alle of individuele componentwijzigingen in lay-out en bordvormwijzigingen goedkeuren. Ze kunnen ook verschillende bordformaten of componentlocaties voorstellen. Deze verbeterde communicatie zorgt voor een ECO (Engineering Change Order) die nog nooit eerder heeft bestaan ​​tussen ECAD en de mechanische groep (Figuur 7).

Tegenwoordig ondersteunen de meeste ECAD- en mechanische CAD-systemen het gebruik van het ProSTEP-formaat om de communicatie te verbeteren, waardoor veel tijd wordt bespaard en de kostbare fouten die kunnen worden veroorzaakt door complexe elektromechanische ontwerpen worden verminderd. Belangrijker nog is dat ingenieurs een complexe printplaatvorm kunnen creëren met aanvullende beperkingen, en deze informatie vervolgens elektronisch kunnen verzenden om te voorkomen dat iemand de bordgrootte verkeerd interpreteert, waardoor tijd wordt bespaard.

Als u deze DXF-, IDF-, STEP- of ProSTEP-gegevensformaten niet hebt gebruikt om informatie uit te wisselen, moet u het gebruik ervan controleren. Overweeg deze elektronische gegevensuitwisseling te gebruiken om te voorkomen dat u tijd verspilt aan het opnieuw creëren van complexe printplaatvormen.