Kompletna płytka PCB, którą sobie wyobrażamy, ma zwykle regularny prostokątny kształt. Chociaż większość projektów jest rzeczywiście prostokątna, wiele projektów wymaga płytek drukowanych o nieregularnym kształcie, a takie kształty często nie są łatwe do zaprojektowania. W tym artykule opisano, jak projektować płytki PCB o nieregularnych kształtach.

W dzisiejszych czasach rozmiar PCB stale się zmniejsza, a funkcje płytki drukowanej również rosną. W połączeniu ze wzrostem częstotliwości zegara konstrukcja staje się coraz bardziej skomplikowana. Przyjrzyjmy się więc, jak postępować z płytkami drukowanymi o bardziej złożonych kształtach.

Jak pokazano na rysunku 1, w większości narzędzi EDA Layout można łatwo utworzyć prosty kształt karty PCI.

Jednakże, gdy kształt płytki drukowanej musi zostać dostosowany do złożonej obudowy z ograniczeniami wysokości, nie jest to takie proste dla projektantów PCB, ponieważ funkcje tych narzędzi nie są takie same, jak w mechanicznych systemach CAD. Złożona płytka drukowana pokazana na rysunku 2 jest stosowana głównie w obudowach przeciwwybuchowych i dlatego podlega wielu ograniczeniom mechanicznym. Odbudowa tych informacji w narzędziu EDA może zająć dużo czasu i nie jest skuteczna. Ponieważ inżynierowie mechanicy prawdopodobnie stworzyli obudowę, kształt płytki drukowanej, położenie otworu montażowego i ograniczenia wysokości wymagane przez projektanta PCB.

Ze względu na łuk i promień płytki drukowanej czas rekonstrukcji może być dłuższy niż oczekiwano, nawet jeśli kształt płytki drukowanej nie jest skomplikowany (jak pokazano na rysunku 3).

To tylko kilka przykładów skomplikowanych kształtów płytek drukowanych. Jednak biorąc pod uwagę dzisiejsze produkty elektroniki użytkowej, zdziwisz się, że w wielu projektach próbuje się dodać wszystkie funkcje w małym opakowaniu, a to opakowanie nie zawsze jest prostokątne. Najpierw powinieneś pomyśleć o smartfonach i tabletach, ale podobnych przykładów jest wiele.

Jeśli zwrócisz wynajęty samochód, być może będziesz mógł zobaczyć, jak kelner odczytuje informacje o samochodzie za pomocą ręcznego skanera, a następnie bezprzewodowo komunikuje się z biurem. Urządzenie jest również podłączone do drukarki termicznej, co umożliwia natychmiastowy wydruk paragonów. W rzeczywistości wszystkie te urządzenia wykorzystują sztywne/elastyczne płytki drukowane (rysunek 4), w których tradycyjne płytki drukowane PCB są połączone z elastycznymi obwodami drukowanymi, dzięki czemu można je złożyć na małej przestrzeni.

Następnie pojawia się pytanie „jak zaimportować zdefiniowane specyfikacje inżynierii mechanicznej do narzędzi do projektowania płytek PCB?” Ponowne wykorzystanie tych danych na rysunkach mechanicznych może wyeliminować powielanie pracy, a co ważniejsze, wyeliminować błędy ludzkie.

Możemy użyć formatu DXF, IDF lub ProSTEP, aby zaimportować wszystkie informacje do oprogramowania PCB Layout, aby rozwiązać ten problem. Może to zaoszczędzić dużo czasu i wyeliminować możliwe błędy ludzkie. Następnie poznamy te formaty jeden po drugim.

DXF to najstarszy i najczęściej używany format, który służy głównie do elektronicznej wymiany danych pomiędzy dziedzinami projektowania mechanicznego i PCB. AutoCAD opracował go na początku lat 80. Format ten jest używany głównie do dwuwymiarowej wymiany danych. Większość dostawców narzędzi do PCB obsługuje ten format, co upraszcza wymianę danych. Import/eksport DXF wymaga dodatkowych funkcji do kontrolowania warstw, różnych jednostek i jednostek, które będą używane w procesie wymiany. Rysunek 5 przedstawia przykład użycia narzędzia PADS firmy Mentor Graphics do importowania bardzo złożonego kształtu płytki drukowanej w formacie DXF:

Kilka lat temu w narzędziach do PCB zaczęły pojawiać się funkcje 3D, dlatego potrzebny jest format umożliwiający przesyłanie danych 3D pomiędzy maszynami a narzędziami do PCB. W rezultacie firma Mentor Graphics opracowała format IDF, który był następnie szeroko stosowany do przesyłania informacji o płytkach drukowanych i komponentach pomiędzy płytkami PCB a narzędziami mechanicznymi.

Chociaż format DXF uwzględnia rozmiar i grubość płyty, format IDF wykorzystuje położenie X i Y komponentu, numer komponentu oraz wysokość komponentu w osi Z. Format ten znacznie poprawia możliwości wizualizacji PCB w widoku trójwymiarowym. Plik IDF może również zawierać inne informacje o ograniczonym obszarze, takie jak ograniczenia wysokości na górze i na dole płytki drukowanej.

System musi mieć możliwość kontrolowania zawartości zawartej w pliku IDF w podobny sposób, jak przy ustawianiu parametrów DXF, jak pokazano na rysunku 6. Jeżeli niektóre komponenty nie posiadają informacji o wysokości, eksport IDF może dodać brakujące informacje podczas tworzenia proces.

Kolejną zaletą interfejsu IDF jest to, że każda ze stron może przenieść komponenty w nowe miejsce lub zmienić kształt płytki, a następnie utworzyć inny plik IDF. Wadą tej metody jest to, że cały plik przedstawiający zmiany w płytce i komponentach wymaga ponownego zaimportowania, co w niektórych przypadkach może zająć dużo czasu ze względu na rozmiar pliku. Poza tym trudno określić jakie zmiany wprowadzono w nowym pliku IDF, szczególnie na większych płytkach drukowanych. Użytkownicy IDF mogą ostatecznie tworzyć niestandardowe skrypty w celu określenia tych zmian.

Aby lepiej przesyłać dane 3D, projektanci szukają ulepszonej metody i powstał format STEP. Format STEP może przekazać rozmiar płytki i układ komponentów, ale co ważniejsze, komponent nie jest już prostym kształtem zawierającym jedynie wartość wysokości. Model komponentów STEP zapewnia szczegółową i złożoną reprezentację komponentów w formie trójwymiarowej. Zarówno informacje o płytce drukowanej, jak i komponentach mogą być przesyłane pomiędzy płytką drukowaną a maszyną. Nadal jednak nie ma mechanizmu śledzenia zmian.

Aby usprawnić wymianę plików STEP, wprowadziliśmy format ProSTEP. Ten format może przenosić te same dane co IDF i STEP i ma wiele ulepszeń - może śledzić zmiany, a także może zapewnić możliwość pracy w oryginalnym systemie tematu i przeglądania wszelkich zmian po ustaleniu poziomu bazowego. Oprócz przeglądania zmian inżynierowie PCB i mechanicy mogą również zatwierdzać wszystkie lub poszczególne zmiany komponentów w układzie i modyfikacje kształtu płytki. Mogą również sugerować różne rozmiary płytek lub lokalizacje komponentów. Ta ulepszona komunikacja ustanawia ECO (nakaz zmiany inżynieryjnej), który nigdy wcześniej nie istniał między ECAD a grupą mechaniczną (rysunek 7).

Obecnie większość systemów ECAD i CAD mechanicznych obsługuje format ProSTEP w celu poprawy komunikacji, oszczędzając w ten sposób dużo czasu i redukując kosztowne błędy, które mogą być spowodowane złożonymi projektami elektromechanicznymi. Co ważniejsze, inżynierowie mogą stworzyć złożony kształt płytki drukowanej z dodatkowymi ograniczeniami, a następnie przesłać te informacje drogą elektroniczną, aby uniknąć błędnej reinterpretacji rozmiaru płytki, oszczędzając w ten sposób czas.

Jeśli do wymiany informacji nie używałeś formatów danych DXF, IDF, STEP lub ProSTEP, powinieneś sprawdzić ich wykorzystanie. Rozważ skorzystanie z tej elektronicznej wymiany danych, aby nie tracić czasu na odtwarzanie skomplikowanych kształtów płytek drukowanych.