Ввод механического чертежа в проект печатной платы

Евгений Махлин

Определение и внесение механических параметров будущей ПП — очень важная составляющая всего проекта в целом.

Правильно, быстро и эффективно осуществлять
эту стадию разработки позволяет двунаправленный
интерфейс между редактором печатных плат (в нашем случае — Cadence Allegro) и трехмерной базой
данных механических САПР (Pro/ENGINEER, UGS,
Solid Age, Solid Works и др.) в формате IDF или двумерной базой в формате DXF.

Рис. 1. Пример механического чертежа печатной платы

При получении механического чертежа (рис. 1) необходимо проверить наличие в нем следующих данных:

1. Физические параметры ПП.
2. Указание верхней и нижней сторон ПП. Причем
   можно встретить такие определения сторон, как:
   • TOP/BOTTOM (то есть верх/низ);
   • CS/PS, где CS — Component Side; PS — Print Side;
   • Primary side/Secondary side.
3. Ограничение по высоте для обеих сторон платы.
4. Определение районов для запрещения размещения компонентов (Package Keep Out) и трассировки сигналов (Route Keep Out).
5. Размещение основных компонентов, жестко связанных с механикой (разъемов, переключателей,
   светодиодов и т. д.) с указанием стороны размещения, месторасположением 1-й ножки и размерами установки относительно начала координат
   (0, 0) чертежа.
6. Указание места для механических отверстий, определение их диаметра и типа (металлизированные или нет).

Если исходные данные получены в формате IDF,
то процесс определения механических параметров
значительно облегчается.

Рис. 2. Меню для импорта чертежа в формате IDF

В программе Allegro, например, достаточно зайти
в меню (рис. 2), выбрать формат, определить единицы измерения (миллиметр, дюйм, миль) и вы-
брать исходный файл (рис. 3).

Рис. 3. Окно выбора файла для импорта чертежа
в формате IDF

В результате мы получили готовый механи-
ческий чертеж со всеми необходимыми определениями контура платы (рис. 4), вырезов,
областей, в которых допустимо размещение
компонентов и трассировка, а также координаты механических отверстий и разъемов.

Рис. 4. Пример готового контура платы
с определением механических параметров

Если же исходный файл получен в формате DXF, необходимо внести его в среду САПР
(в нашем случае речь идет об Allegro) в тех же
единицах измерения (в России чаще всего используют миллиметры) и так, как показано на
рис. 5, 6.

Рис. 5. Начало создания контура платы
из файла AutoCAD

Рис. 6. Определение параметров импорта
файла AutoCAD

В Allegro существует 2 способа создать механический чертеж платы:

1. Создание механического символа ПП
   (dra-файл).
2. Создание чертежа на уровне платы
   (brd-файл).

Определяем подкласс, куда мы хотим занести наш чертеж, затем выбираем необходимые
уровни DXF-файла, которые нужны для создания ПП. (Наш совет: выбирать все предлагаемые уровни, чтобы получить наиболее полную информацию.)

Примечание. «Подклассы» (Subclass) в редакторе печатных плат Allegro в чем-то похожи
на «слои» в PCAD. Графическую информацию,
принадлежащую каждому «подклассу», можно
редактировать независимо. Подклассы иерархически группируются в «классы», и в нашем
случае класс механических чертежей — это
Class BOARD_GEOMETRY (рис. 7).

Рис. 7. Назначение подкласса для импорта DXF-файла

После этого мы вносим механические ограничения (рис. 8), указанные на чертеже, используя функции их определения в Allegro.

Рис. 8. Печатная плата с внесенными параметрами

Например:

• Package Keep In, Package Keep Out — область
  компоновки и ограничения по размещению
  компонентов;
• Route Keep In, Route Keep Out — область
  трассировки и ограничения по выполнению
  трасс;
• Package Height Min, Package Height Max —
  ограничения по высоте компонентов.

Любое отклонение от заданных параметров,
появившееся в результате некорректного размещения компонентов и трассировки сигналов,
будут видны в графическом изображении ошибок DRC (Design Rules Check).

Рис. 9. Сообщение об ошибке (DRC) по высоте

Надо заметить, что ошибки DRC (рис. 9),
появляющиеся в результате размещения компонентов в областях с ограничением по высоте, появятся только в том случае, если высота
компонента была определена при создании
библиотеки символов (рис. 10).

Рис. 10. Информация о высоте компонента

Если вы заметили явные ошибки уже на
ранней стадии размещения компонентов
(ошибки по высоте, несоответствие физических размеров, нумерация выводов и т. д.), необходимо сразу сообщить о них инженеру-механику или иному специалисту, отвечающему за механическую часть проекта.

Рис. 11. Экспорт печатной платы в чертеж в DXF-формате

После размещения компонентов необходимо создать либо DXF-файл двух сторон
платы (рис. 11), либо сделать файл в формате IDF для проверки с помощью программ
Pro/ENGINEER, UGS, Solid Age, Solid Works
и др. (рис. 12). Эти файлы передаются конструктору-механику для окончательной проверки корректности областей и ограничений, внесенных в проект печатной платы.

Рис. 12. Экспорт печатной платы в чертеж
в IDF-формате

Создание механической части платы, правильное размещение компонентов, расположение сигналов и полигонов, а также выполнение других заложенных в чертеже требований — залог успешного выполнения проекта
в целом.