【導讀】我們預想中的完整 PCB 通常都是規整的矩形形狀。雖然大多數設計確實(shí)是矩形的，但是很多設計都需要不規則形狀的電路板，而這類(lèi)形狀往往不太容易設計。本文介紹了如何設計不規則形狀的 PCB。
如今，PCB 的尺寸在不斷縮小，而電路板中的功能也越來(lái)越多，再加上時(shí)鐘速度的提高，設計也就變得愈加復雜了。那么，讓我們來(lái)看看該如何處理形狀更為復雜的電路板。
如圖 1 所示，簡(jiǎn)單 PCI 電路板外形可以很容易地在大多數 EDA Layout 工具中進(jìn)行創(chuàng )建。
圖 1：常見(jiàn) PCI 電路板的外形。
然而，當電路板外形需要適應具有高度限制的復雜外殼時(shí)，對于 PCB 設計人員來(lái)說(shuō)就沒(méi)那么容易了，因為這些工具中的功能與機械 CAD 系統的功能并不一樣。圖 2 中所示的復雜電路板主要用于防爆外殼，因此受到諸多機械限制。想要在 EDA 工具中重建此信息可能需要很長(cháng)時(shí)間而且并不具有成效。因為，機械工程師很有可能已經(jīng)創(chuàng )建了 PCB 設計人員所需的外殼、電路板外形、安裝孔位置和高度限制。
圖 2：在本示例中，必須根據特定的機械規范設計 PCB，以便其能放入防爆容器中。
由于電路板中存在弧度和半徑，因此即使電路板外形并不復雜（如圖 3 中所示），重建時(shí)間也可能比預期時(shí)間要長(cháng)。
圖 3：設計多個(gè)弧度和不同的半徑曲線(xiàn)可能需要很長(cháng)時(shí)間。
這些僅僅是復雜電路板外形的幾個(gè)例子。然而，從當今的消費類(lèi)電子產(chǎn)品中，您會(huì )驚奇地發(fā)現有很多工程都試圖在一個(gè)小型封裝中加入所有的功能，而這個(gè)封裝并不總是矩形的。你最先想到的應該是智能手機和平板電腦，但其實(shí)還有很多類(lèi)似的例子。
如果你返還租來(lái)的汽車(chē)，那么可能可以看到服務(wù)員用手持掃描儀讀取汽車(chē)信息，然后與辦公室進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。該設備還連接了用于即時(shí)收據打印的熱敏打印機。事實(shí)上，所有這些設備都采用剛性/柔性電路板（圖 4），其中傳統的 PCB 電路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“如何將已定義的機械工程規范導入到 PCB 設計工具中呢？”在機械圖紙中復用這些數據可以消除重復工作，更重要的是還可以消除人為錯誤。
我們可以使用 DXF、IDF 或 ProSTEP 格式將所有信息導入到 PCB Layout 軟件中，從而解決此問(wèn)題。這樣做既可以節省大量時(shí)間，還可以消除可能出現的人為錯誤。接下來(lái)，我們將逐一了解這些格式。
圖形交換格式 — DXF
DXF 是一種沿用時(shí)間最久、使用最為廣泛的格式，主要通過(guò)電子方式在機械和 PCB 設計域之間交換數據。AutoCAD 在 20 世紀 80 年代初將其開(kāi)發(fā)出來(lái)。這種格式主要用于二維數據交換。大多數 PCB 工具供應商都支持此格式，而它確實(shí)也簡(jiǎn)化了數據交換。DXF 導入/導出需要額外的功能來(lái)控制將在交換過(guò)程中使用的層、不同實(shí)體和單元。圖 5 就是使用 Mentor Graphics 的 PADS 工具以 DXF 格式導入非常復雜的電路板外形的一個(gè)示例：
圖 5：PCB 設計工具（如這里介紹的 PADS）需要能夠使用 DXF 格式控制所需的各種參數。
幾年前，三維功能開(kāi)始出現在 PCB 工具中，于是需要一種能在機械和 PCB 工具之間傳送三維數據的格式。由此，Mentor Graphics 開(kāi)發(fā)出了 IDF 格式，隨后該格式被廣泛用于在 PCB 和機械工具之間傳輸電路板和元器件信息。
雖然 DXF 格式包含電路板尺寸和厚度，但是 IDF 格式使用元件的 X 和 Y 位置、元件位號以及元件的 Z 軸高度。這種格式大大改善了在三維視圖中可視化 PCB 的功能。IDF 文件中可能還會(huì )納入有關(guān)禁布區的其他信息，例如電路板頂部和底部的高度限制。
系統需要能夠以與 DXF 參數設置類(lèi)似的方式，來(lái)控制 IDF 文件中將包含的內容，如圖 6 中所示。如果某些元器件沒(méi)有高度信息，IDF 導出能夠在創(chuàng )建過(guò)程中添加缺少的信息。
圖 6：可以在 PCB 設計工具（此示例為 PADS）中設置參數。
IDF 界面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，任何一方都可以將元器件移動(dòng)到新位置或更改電路板外形，然后創(chuàng )建一個(gè)不同的 IDF 文件。這種方法的缺點(diǎn)是，需要重新導入表示電路板和元器件更改的整個(gè)文件，并且在某些情況下，由于文件大小可能需要很長(cháng)時(shí)間。此外，很難通過(guò)新的 IDF 文件確定進(jìn)行了哪些更改，特別是在較大的電路板上。IDF 的用戶(hù)最終可創(chuàng )建自定義腳本來(lái)確定這些更改。
STEP 和 ProSTEP
為了更好地傳送三維數據，設計人員都在尋找一種改良方式，STEP 格式應運而生。STEP 格式可以傳送電路板尺寸和元器件布局，但更重要的是，元器件不再是具有一個(gè)僅具有高度值的簡(jiǎn)單形狀。STEP 元器件模型以三維形式對元件進(jìn)行了詳細而復雜的表示。電路板和元器件信息都可以在 PCB 和機械之間進(jìn)行傳遞。然而，仍然沒(méi)有可以進(jìn)行跟蹤更改的機制。
為了改進(jìn) STEP 文件交換，我們引入了 ProSTEP 格式。這種格式可移動(dòng)與 IDF 和 STEP 相同的數據，并且具有很大的改進(jìn) – 它可以跟蹤更改，也可以提供在學(xué)科原始系統中工作及在建立基準后審查任何更改的功能。除了查看更改之外，PCB 和機械工程師還可以批準布局、電路板外形修改中的所有或單個(gè)元器件更改。他們還可以提出不同的電路板尺寸或元器件位置建議。這種經(jīng)改進(jìn)的溝通在 ECAD 與機械組之間建立了一個(gè)以前從未存在的 ECO（工程變更單）（圖 7）。
圖 7：建議更改、在原始工具上查看更改、批準更改或提出不同建議。
現在，大多數 ECAD 和機械 CAD 系統都支持使用 ProSTEP 格式來(lái)改進(jìn)溝通，從而節省大量時(shí)間并減少復雜的機電設計可能帶來(lái)的代價(jià)高昂的錯誤。更重要的是，工程師可以創(chuàng )建一個(gè)具有額外限制的復雜電路板外形，然后通過(guò)電子方式傳遞此信息，以避免有人錯誤地重新詮釋電路板尺寸，從而達到節省時(shí)間的目的。
總結
如果你還沒(méi)有使用過(guò)這些 DXF、IDF、STEP 或 ProSTEP 數據格式交換信息，則應檢查他們的使用情況?？梢钥紤]使用這種電子數據交換，停止浪費時(shí)間來(lái)重新創(chuàng )建復雜的電路板外形。
