Повна друкована плата, яку ми передбачаємо, зазвичай має правильну прямокутну форму. Хоча більшість конструкцій дійсно прямокутні, для багатьох конструкцій потрібні друковані плати неправильної форми, і такі форми часто нелегко спроектувати. У цій статті описано, як проектувати друковані плати неправильної форми.

У наш час розмір друкованої плати постійно зменшується, а функції друкованої плати також збільшуються. У поєднанні зі збільшенням тактової частоти конструкція стає все складнішою. Отже, давайте розглянемо, як працювати з друкованими платами складнішої форми.

Як показано на малюнку 1, просту форму плати PCI можна легко створити в більшості інструментів EDA Layout.

Однак, коли форму друкованої плати потрібно адаптувати до складного корпусу з обмеженнями по висоті, розробникам друкованих плат це не так легко, оскільки функції цих інструментів відрізняються від функцій механічних систем CAD. Складна друкована плата, показана на малюнку 2, в основному використовується у вибухозахищених корпусах і тому має багато механічних обмежень. Відновлення цієї інформації в інструменті EDA може зайняти багато часу та не буде ефективним. Оскільки інженери-механіки, швидше за все, створили корпус, форму друкованої плати, розташування монтажних отворів і обмеження по висоті, необхідні розробнику друкованої плати.

Через дугу та радіус друкованої плати час реконструкції може бути довшим, ніж очікувалося, навіть якщо форма друкованої плати нескладна (як показано на малюнку 3).

Це лише кілька прикладів складних форм друкованих плат. Однак у сучасних споживчих електронних продуктах ви з подивом виявите, що багато проектів намагаються додати всі функції в невеликий пакет, і цей пакет не завжди прямокутний. Спершу варто подумати про смартфони та планшети, але подібних прикладів багато.

Якщо ви повернете орендований автомобіль, ви зможете побачити, як офіціант читає інформацію про автомобіль за допомогою портативного сканера, а потім бездротовим зв’язком зв’язується з офісом. Також пристрій підключається до термопринтера для миттєвого друку чеків. Насправді всі ці пристрої використовують жорсткі/гнучкі друковані плати (рис. 4), де традиційні друковані плати з’єднані з гнучкими друкованими схемами, щоб їх можна було скласти в невеликому просторі.

Потім виникає питання: «Як імпортувати визначені специфікації машинобудування в інструменти проектування друкованої плати?» Повторне використання цих даних у механічних кресленнях може усунути дублювання роботи і, що важливіше, уникнути людських помилок.

Щоб вирішити цю проблему, ми можемо використовувати формати DXF, IDF або ProSTEP для імпорту всієї інформації в програмне забезпечення PCB Layout. Це може заощадити багато часу та усунути можливі людські помилки. Далі ми почергово дізнаємось про ці формати.

DXF є найстарішим і найбільш широко використовуваним форматом, який в основному обмінюється даними між механічними доменами та доменами проектування друкованої плати в електронному вигляді. AutoCAD розробив його на початку 1980-х років. Цей формат в основному використовується для двовимірного обміну даними. Більшість постачальників інструментів PCB підтримують цей формат, і це спрощує обмін даними. Імпорт/експорт DXF потребує додаткових функцій для керування шарами, різними сутностями та одиницями, які використовуватимуться в процесі обміну. На малюнку 5 наведено приклад використання інструменту PADS компанії Mentor Graphics для імпорту дуже складної форми друкованої плати у формат DXF:

Кілька років тому 3D-функції почали з’являтися в інструментах для друкованих плат, тому потрібен формат, який може передавати 3D-дані між машинами та інструментами для друкованих плат. У результаті Mentor Graphics розробила формат IDF, який потім широко використовувався для передачі інформації про друковані плати та компоненти між друкованими платами та механічними інструментами.

Хоча формат DXF включає розмір і товщину плати, формат IDF використовує положення компонента X і Y, номер компонента та висоту компонента по осі Z. Цей формат значно покращує можливість візуалізації друкованої плати в тривимірному вигляді. Файл IDF також може містити іншу інформацію про зону обмеження, наприклад обмеження висоти вгорі та внизу друкованої плати.

Система повинна мати можливість контролювати вміст, що міститься у файлі IDF, подібно до налаштування параметрів DXF, як показано на малюнку 6. Якщо деякі компоненти не мають інформації про висоту, експорт IDF може додати відсутню інформацію під час створення процес.

Ще одна перевага інтерфейсу IDF полягає в тому, що будь-яка сторона може перемістити компоненти в нове місце або змінити форму плати, а потім створити інший файл IDF. Недоліком цього методу є те, що потрібно повторно імпортувати весь файл, який представляє зміни плати та компонентів, і в деяких випадках це може зайняти багато часу через розмір файлу. Крім того, важко визначити, які зміни було зроблено з новим файлом IDF, особливо на більших друкованих платах. Користувачі IDF можуть з часом створювати власні сценарії для визначення цих змін.

Щоб краще передавати 3D-дані, дизайнери шукають вдосконалений метод, і з’явився формат STEP. Формат STEP може передати розмір плати та компонування компонентів, але, що більш важливо, компонент більше не є простою формою лише зі значенням висоти. Компонентна модель STEP забезпечує детальне та складне представлення компонентів у тривимірній формі. Інформацію як про друковану плату, так і про компоненти можна передавати між друкованою платою та обладнанням. Проте досі немає механізму відстеження змін.

Щоб покращити обмін файлами STEP, ми запровадили формат ProSTEP. Цей формат може переміщувати ті самі дані, що й IDF і STEP, і має значні покращення — він може відстежувати зміни, а також надавати можливість працювати в оригінальній системі суб’єкта та переглядати будь-які зміни після встановлення базового рівня. Окрім перегляду змін, інженери з друкованих плат та інженери-механіки також можуть схвалити всі чи окремі зміни компонентів у макеті та модифікації форми плати. Вони також можуть запропонувати різні розміри плат або розташування компонентів. Цей покращений зв’язок встановлює ECO (Engineering Change Order), який ніколи раніше не існував між ECAD і механічною групою (рис. 7).

Сьогодні більшість систем ECAD і механічних САПР підтримують використання формату ProSTEP для покращення зв’язку, тим самим економлячи багато часу та зменшуючи дорогі помилки, які можуть бути спричинені складними електромеханічними конструкціями. Що ще важливіше, інженери можуть створювати складну форму друкованої плати з додатковими обмеженнями, а потім передавати цю інформацію в електронному вигляді, щоб уникнути неправильної інтерпретації розміру плати, тим самим економлячи час.

Якщо ви не використовували ці формати даних DXF, IDF, STEP або ProSTEP для обміну інформацією, вам слід перевірити їх використання. Подумайте про використання цього електронного обміну даними, щоб не витрачати час на відтворення складних форм друкованих плат.