異形PCB多層板，你該如何設(shè)計(jì)？

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現(xiàn)在PCB的尺寸在縮小，PCB的功能越來(lái)越多。再加上時(shí)鐘速度的提高，設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜。所以，我們來(lái)看看如何處理更復(fù)雜形狀的電路板。

如圖1，在大多數(shù)EDA  Layout工具中可以輕松創(chuàng)建簡(jiǎn)單的PCI電路板形狀。

圖1:常見(jiàn)的PCI電路板概述

圖1:常見(jiàn)的PCI電路板概述

但是，當(dāng)電路板形狀需要適應(yīng)高度受限的復(fù)雜殼體時(shí)，對(duì)于PCB設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)并不那么容易，因?yàn)檫@些工具的功能與機(jī)械CAD系統(tǒng)不同。圖2所示的復(fù)雜電路板主要用于防爆外殼，因此受到很多機(jī)械限制。在EDA工具中重建這些信息可能需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且效率不高。因?yàn)?，很有可能是機(jī)械工程師創(chuàng)造了PCB設(shè)計(jì)師所要求的外殼、電路板形狀、安裝孔位置、高度限制。

圖2:在這個(gè)例子中，印刷電路板必須根據(jù)特定的機(jī)械規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便可以放置在防爆容器中

圖2:在這個(gè)例子中，印刷電路板必須根據(jù)特定的機(jī)械規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便可以放置在防爆容器中

由于電路板中的弧度和半徑，即使電路板形狀不復(fù)雜(如如圖3所示)，重建時(shí)間也可能比預(yù)期的要長(zhǎng)。

圖3:設(shè)計(jì)具有多個(gè)弧度和不同半徑的曲線可能需要很長(zhǎng)時(shí)間

圖3:設(shè)計(jì)具有多個(gè)弧度和不同半徑的曲線可能需要很長(zhǎng)時(shí)間

這些只是復(fù)雜電路板形狀的幾個(gè)例子。但是，從今天的消費(fèi)電子產(chǎn)品中，你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，很多項(xiàng)目試圖將所有功能都添加到一個(gè)小包裝中，這個(gè)包裝并不總是矩形的。首先想到的應(yīng)該是智能手機(jī)和平板電腦，但類似的例子還有很多。

如果你歸還租車，你可能會(huì)看到服務(wù)員用手持掃描儀讀取汽車信息，然后與辦公室無(wú)線通信。該設(shè)備還與熱敏打印機(jī)相連，用于即時(shí)打印收據(jù)。事實(shí)上，所有這些設(shè)備都采用剛性/柔性印刷電路板(圖4)，其中傳統(tǒng)的印刷電路板布線板與柔性印刷電路互連，以便能夠折疊成小空間。

圖4:剛性/柔性印刷電路板允許最大限度地利用可用空間

圖4:剛性/柔性印刷電路板允許最大限度地利用可用空間

那么，問(wèn)題是“如何將定義好的機(jī)械工程規(guī)范導(dǎo)入到PCB設(shè)計(jì)工具中？”在機(jī)械圖紙中重用這些數(shù)據(jù)可以消除重復(fù)工作，更重要的是，消除人為錯(cuò)誤。

我們可以使用DXF、IDF或ProSTEP格式將所有信息導(dǎo)入到PCB布局軟件中，從而解決這個(gè)問(wèn)題。這不僅可以節(jié)省大量時(shí)間，還可以消除可能的人為錯(cuò)誤。接下來(lái)，我們將看看這些格式中的每一種。

圖形交換格式——DXF

DXF是最古老和使用最廣泛的格式之一，主要通過(guò)電子手段在機(jī)械和印刷電路板設(shè)計(jì)領(lǐng)域之間交換數(shù)據(jù)。AutoCAD年代初開發(fā)的。這種格式主要用于二維數(shù)據(jù)交換。大多數(shù)印刷電路板工具供應(yīng)商支持這種格式，并且它確實(shí)簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)交換。DXF導(dǎo)入/導(dǎo)出需要額外的功能來(lái)控制交換過(guò)程中使用的層、不同實(shí)體和單元。圖5是使用Mentor  Graphics的PADS工具以DXF格式導(dǎo)入非常復(fù)雜的電路板形狀的示例：

圖5:印刷電路板設(shè)計(jì)工具(如這里介紹的焊盤)需要能夠使用

幾年前，三維功能開始出現(xiàn)在PCB工具中，所以需要一種能夠在機(jī)械和PCB工具之間傳輸三維數(shù)據(jù)的格式。因此，Mentor  Graphics開發(fā)了IDF格式，然后廣泛用于在PCB和機(jī)械工具之間傳輸電路板和組件信息。

DXF格式包括電路板尺寸和厚度，而IDF格式使用組件的X和Y位置、組件標(biāo)簽號(hào)和組件的Z軸高度。這種格式大大提高了三維視圖中可視化PCB的功能。有關(guān)關(guān)禁布區(qū)的其他信息也可能包含在IDF文件中，例如電路板頂部和底部的高度限制。

系統(tǒng)需要能夠以類似于DXF參數(shù)設(shè)置的方式控制包含在IDF文件中的內(nèi)容，如如圖6所示。如果某些元件沒(méi)有高度信息，IDF導(dǎo)出可以在創(chuàng)建過(guò)程中添加缺失的信息。

圖6:可以在印刷電路板設(shè)計(jì)工具中設(shè)置參數(shù)(本例中為焊盤)

圖6:可以在印刷電路板設(shè)計(jì)工具中設(shè)置參數(shù)(本例中為焊盤)

IDF接口的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，任何一方都可以將組件移動(dòng)到新的位置或更改電路板形狀，然后創(chuàng)建不同的IDF文件。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是，需要重新導(dǎo)入代表電路板和組件更改的整個(gè)文件，在某些情況下，由于文件大小的原因，可能需要很長(zhǎng)時(shí)間。此外，很難確定通過(guò)新的IDF文件進(jìn)行了哪些更改，尤其是在較大的電路板上。IDF的用戶最終可以創(chuàng)建自定義腳本來(lái)確定這些更改。

踏步和俯臥

為了更好的傳輸3D數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)師們?cè)趯ふ乙环N改進(jìn)的方式，STEP格式應(yīng)運(yùn)而生。STEP格式可以傳遞電路板尺寸和元件布局，但更重要的是，元件不再是只有高度值的簡(jiǎn)單形狀。STEP組件模型以3D形式詳細(xì)、復(fù)雜地表示組件。電路板和元件信息可以在印刷電路板和機(jī)器之間傳遞。然而，仍然沒(méi)有跟蹤變化的機(jī)制。

為了改進(jìn)STEP文件交換，我們引入了ProSTEP格式。這種格式可以移動(dòng)與IDF和STEP相同的數(shù)據(jù)，并且它得到了極大的改進(jìn)——它可以跟蹤變化，并且它還可以提供在學(xué)科原始系統(tǒng)中工作以及在建立基準(zhǔn)之后審查任何變化的功能。除了查看更改，PCB和機(jī)械工程師還可以批準(zhǔn)布局和電路板輪廓修改中的所有或單個(gè)組件更改。他們還可以建議不同的電路板尺寸或元件位置。這種改進(jìn)的溝通在ECAD和機(jī)械組之間建立了工程變更單(ECO)(圖7)。

圖7:建議變更，在原始工具上查看變更，批準(zhǔn)變更，或者提出不同的建議

圖7:建議變更，在原始工具上查看變更，批準(zhǔn)變更，或者提出不同的建議

現(xiàn)在大部分ECAD和機(jī)械CAD系統(tǒng)都支持使用ProSTEP格式來(lái)提高通訊，從而節(jié)省了大量的時(shí)間，減少了復(fù)雜的機(jī)電設(shè)計(jì)可能帶來(lái)的代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。更重要的是，工程師可以創(chuàng)建帶有附加限制的復(fù)雜電路板形狀，然后以電子方式傳輸該信息，以避免有人錯(cuò)誤地重新解釋電路板尺寸，從而節(jié)省時(shí)間。

摘要

如果您沒(méi)有使用這些DXF、IDF、STEP或ProSTEP數(shù)據(jù)格式來(lái)交換信息，您應(yīng)該檢查它們的使用情況。我們可以考慮使用這種電子數(shù)據(jù)交換來(lái)停止浪費(fèi)時(shí)間來(lái)重建復(fù)雜的電路板形狀。