PCB hoàn chỉnh mà chúng tôi hình dung thường là hình chữ nhật thông thường. Mặc dù hầu hết các thiết kế thực sự là hình chữ nhật, nhiều thiết kế đòi hỏi các bảng mạch có hình dạng không đều, và các hình dạng như vậy thường không dễ thiết kế. Bài viết này mô tả cách thiết kế PCB có hình dạng không đều.

Ngày nay, kích thước của PCB liên tục bị thu hẹp và các chức năng trong bảng mạch cũng đang tăng lên. Cùng với sự gia tăng tốc độ xung nhịp, thiết kế ngày càng phức tạp hơn. Vì vậy, chúng ta hãy xem cách đối phó với các bảng mạch với các hình dạng phức tạp hơn.

Như được hiển thị trong Hình 1, một hình dạng bảng PCI đơn giản có thể dễ dàng được tạo trong hầu hết các công cụ bố trí EDA.

Tuy nhiên, khi hình dạng bảng mạch cần được điều chỉnh với một vỏ bọc phức tạp với các hạn chế về chiều cao, thì các nhà thiết kế PCB không dễ dàng như vậy, bởi vì các chức năng trong các công cụ này không giống như các hệ thống CAD cơ học. Bảng mạch phức tạp được hiển thị trong Hình 2 chủ yếu được sử dụng trong vỏ chống nổ và do đó phải chịu nhiều giới hạn cơ học. Việc xây dựng lại thông tin này trong công cụ EDA có thể mất nhiều thời gian và không hiệu quả. Bởi vì, các kỹ sư cơ học có khả năng đã tạo ra vỏ bọc, hình dạng bảng mạch, vị trí lỗ lắp và các hạn chế về chiều cao theo yêu cầu của nhà thiết kế PCB.

Do cung và bán kính trong bảng mạch, thời gian tái cấu trúc có thể dài hơn dự kiến ​​ngay cả khi hình dạng bảng mạch không phức tạp (như trong Hình 3).

Đây chỉ là một vài ví dụ về hình dạng bảng mạch phức tạp. Tuy nhiên, từ các sản phẩm điện tử tiêu dùng ngày nay, bạn sẽ ngạc nhiên khi thấy nhiều dự án cố gắng thêm tất cả các chức năng trong một gói nhỏ và gói này không phải lúc nào cũng hình chữ nhật. Bạn nên nghĩ về điện thoại thông minh và máy tính bảng trước, nhưng có nhiều ví dụ tương tự.

Nếu bạn trả lại chiếc xe thuê, bạn có thể thấy người phục vụ đọc thông tin xe bằng máy quét cầm tay, và sau đó giao tiếp không dây với văn phòng. Thiết bị cũng được kết nối với máy in nhiệt để in ngay lập tức. Trên thực tế, tất cả các thiết bị này sử dụng các bảng mạch cứng/linh hoạt (Hình 4), trong đó các bảng mạch PCB truyền thống được kết nối với nhau với các mạch in linh hoạt để chúng có thể được gấp lại vào một không gian nhỏ.

Sau đó, câu hỏi là cách nhập các thông số kỹ thuật cơ học được xác định vào các công cụ thiết kế PCB? Việc sử dụng lại các dữ liệu này trong các bản vẽ cơ học có thể loại bỏ sự trùng lặp của công việc và quan trọng hơn là loại bỏ các lỗi của con người.

Chúng tôi có thể sử dụng định dạng DXF, IDF hoặc Prosp để nhập tất cả thông tin vào phần mềm Bố cục PCB để giải quyết vấn đề này. Làm như vậy có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian và loại bỏ lỗi của con người. Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về các định dạng này từng người một.

DXF là định dạng lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất, chủ yếu trao đổi dữ liệu giữa các miền thiết kế cơ học và PCB bằng điện tử. Autocad đã phát triển nó vào đầu những năm 1980. Định dạng này chủ yếu được sử dụng để trao đổi dữ liệu hai chiều. Hầu hết các nhà cung cấp công cụ PCB đều hỗ trợ định dạng này và nó đơn giản hóa việc trao đổi dữ liệu. Nhập/xuất nhập DXF yêu cầu các chức năng bổ sung để kiểm soát các lớp, các thực thể và đơn vị khác nhau sẽ được sử dụng trong quá trình trao đổi. Hình 5 là một ví dụ về việc sử dụng công cụ Pads của Mentor Graphics để nhập hình dạng bảng mạch rất phức tạp ở định dạng DXF:

Một vài năm trước, các chức năng 3D đã bắt đầu xuất hiện trong các công cụ PCB, do đó, một định dạng có thể truyền dữ liệu 3D giữa máy móc và công cụ PCB là cần thiết. Do đó, đồ họa cố vấn đã phát triển định dạng IDF, sau đó được sử dụng rộng rãi để chuyển bảng mạch và thông tin thành phần giữa PCB và các công cụ cơ học.

Mặc dù định dạng DXF bao gồm kích thước bảng và độ dày, định dạng IDF sử dụng vị trí X và Y của thành phần, số thành phần và chiều cao trục z của thành phần. Định dạng này cải thiện đáng kể khả năng trực quan hóa PCB theo chế độ xem ba chiều. Tệp IDF cũng có thể bao gồm các thông tin khác về khu vực bị hạn chế, chẳng hạn như hạn chế chiều cao ở trên và dưới của bảng mạch.

Hệ thống cần có khả năng kiểm soát nội dung có trong tệp IDF theo cách tương tự như cài đặt tham số DXF, như trong Hình 6. Nếu một số thành phần không có thông tin chiều cao, xuất IDF có thể thêm thông tin bị thiếu trong quá trình tạo.

Một lợi thế khác của giao diện IDF là một trong hai bên có thể di chuyển các thành phần sang vị trí mới hoặc thay đổi hình dạng bảng, sau đó tạo một tệp IDF khác. Nhược điểm của phương pháp này là toàn bộ tệp đại diện cho bảng và thay đổi thành phần cần phải được nhập lại và trong một số trường hợp, có thể mất nhiều thời gian do kích thước tệp. Ngoài ra, rất khó để xác định những thay đổi nào đã được thực hiện với tệp IDF mới, đặc biệt là trên các bảng mạch lớn hơn. Người dùng IDF cuối cùng có thể tạo các tập lệnh tùy chỉnh để xác định những thay đổi này.

Để truyền dữ liệu 3D tốt hơn, các nhà thiết kế đang tìm kiếm một phương pháp cải tiến và định dạng bước ra đời. Định dạng bước có thể truyền tải kích thước bảng và bố cục thành phần, nhưng quan trọng hơn, thành phần không còn là một hình dạng đơn giản chỉ có giá trị chiều cao. Mô hình thành phần bước cung cấp biểu diễn chi tiết và phức tạp của các thành phần ở dạng ba chiều. Cả bảng mạch và thông tin thành phần có thể được chuyển giữa PCB và máy móc. Tuy nhiên, vẫn không có cơ chế để theo dõi các thay đổi.

Để cải thiện việc trao đổi các tệp bước, chúng tôi đã giới thiệu định dạng Prosp. Định dạng này có thể di chuyển cùng một dữ liệu với IDF và BƯỚC và có những cải tiến tuyệt vời-nó có thể theo dõi các thay đổi và nó cũng có thể cung cấp khả năng làm việc trong hệ thống ban đầu của chủ đề và xem xét bất kỳ thay đổi nào sau khi thiết lập đường cơ sở. Ngoài việc xem các thay đổi, PCB và các kỹ sư cơ khí cũng có thể phê duyệt tất cả hoặc các thay đổi thành phần riêng lẻ trong sửa đổi bố cục và bảng hình dạng. Họ cũng có thể đề xuất các kích thước bảng khác nhau hoặc vị trí thành phần. Truyền thông được cải thiện này thiết lập một ECO (thứ tự thay đổi kỹ thuật) chưa từng tồn tại trước đây giữa ECAD và nhóm cơ học (Hình 7).

Ngày nay, hầu hết các hệ thống CAD cơ học và ECAD đều hỗ trợ việc sử dụng định dạng prosep để cải thiện giao tiếp, do đó tiết kiệm rất nhiều thời gian và giảm các lỗi tốn kém có thể gây ra bởi các thiết kế cơ điện phức tạp. Quan trọng hơn, các kỹ sư có thể tạo hình dạng bảng mạch phức tạp với các hạn chế bổ sung và sau đó truyền thông tin này bằng điện tử để tránh ai đó giải thích lại kích thước bảng, do đó tiết kiệm thời gian.

Nếu bạn chưa sử dụng các định dạng dữ liệu DXF, IDF, BƯỚC hoặc PROSTEP này để trao đổi thông tin, bạn nên kiểm tra mức sử dụng của chúng. Cân nhắc sử dụng trao đổi dữ liệu điện tử này để ngừng lãng phí thời gian để tạo lại các hình dạng bảng mạch phức tạp.