L'actualité PCB - Conception électronique et mécanique de cartes PCB

Nous avons depuis longtemps un consensus sur le fait que la fabrication de PCB migrera généralement naturellement vers les pays les moins chers et que les pays développés en souffriront. Un autre point de vue, cependant, est qu'en externalisant le travail reproductible, les ressources qui étaient auparavant engagées dans des emplois de faible valeur seraient confrontées à de plus grandes opportunités. Il en va de même pour le design. En adoptant des outils d'automatisation de la conception, les ingénieurs peuvent améliorer l'efficacité de la conception. Il est difficile d'imaginer que les ingénieurs d'aujourd'hui conçoivent des PCB sans utiliser de méthodes informatiques, bien qu'ils puissent parfois le faire.

Tout comme l'économie doit s'adapter à l'évolution des conditions mondiales, nous encourageons les équipes d'ingénieurs à utiliser tout outil de conception efficace. Pour les ingénieurs en conception électronique, l'utilisation d'outils EDA peut grandement améliorer le processus de conception, des composants au produit final. Avec l'accélération du processus de conception, nous pouvons maintenant simuler ou simuler chaque détail de la conception électronique avant d'acheter un composant. Par exemple, dans le domaine du développement de circuits intégrés, la dernière étape d'un processus de conception à long terme et à coût élevé consiste à soumettre la conception ou la « production à l'essai» dans une plaquette de silicium. Cette étape dans la fabrication d'un circuit intégré coûtera cher, et ce coût ne sera récupéré que lorsque les circuits intégrés seront vendus en grande quantité à l'avenir. Bien sûr, ce n'est pas le cas pour toute la recherche et le développement en électronique. Remanufacturer la plupart des produits électroniques peut ne pas être coûteux en ingénierie, mais pour la conception mécanique, l'écart entre le boîtier et la carte PCB interne conduit à la remanufacturation. Des coûts élevés sont nécessaires.

Les progrès des outils EDA ont permis de simuler plus facilement la composition et le fonctionnement d'un produit avant sa fabrication. Malgré cela, il est toujours différent de la conception IC, car le développement d'outils d'automatisation de la conception dans le domaine de l'électronique était particulièrement axé sur les marchés de niche pour des applications spécifiques au domaine. Les outils de conception de PCB en sont un exemple. Il existe de nombreux outils de conception de PCB à faible coût qui peuvent être utilisés pour concevoir des panneaux simples à un ou deux côtés, mais moins d'outils peuvent gérer des signaux à grande vitesse et des PCB multicouches à signaux mixtes, et peuvent fournir une solution parfaite aux problèmes d'intégrité du signal. Les outils PCB sont plus rares.

Pour les conceptions avec ces exigences, les outils de conception sont essentiels. Ils offrent la seule solution viable pour nous aider à vivre la vie numérique que nous vivons aujourd'hui. Par exemple, les communications mobiles ne seraient pas possibles sans des outils EDA complexes; Ces outils aident les ingénieurs talentueux à développer les dispositifs et systèmes complexes à signaux mixtes nécessaires à la mise en œuvre de réseaux 3G et de smartphones.

Il existe de nombreux exemples pertinents, mais la tendance sous - jacente peut être résumée comme suit: plus la conception est complexe, plus les outils doivent être sophistiqués. Cependant, indépendamment de la complexité fonctionnelle ou de la valeur marchande finale du produit, les outils de conception sont toujours utilisés pour développer le produit.

Domaine du cross Design

La combinaison de la conception électronique et mécanique est inévitable. La plupart des conceptions de PCB sont influencées non seulement par les composants qui y sont installés, mais aussi par l'espace qu'ils peuvent occuper. Il n'y a actuellement qu'un seul PCB dans de nombreux produits. Dans ces cas, la taille et la forme d'un PCB sont rarement déterminées par sa fonction, mais principalement par le boîtier qui l'encapsule. En effet, dans certains cas, en particulier dans les produits de consommation, la forme et la taille du produit final déterminent également l'espace disponible pour le PCB et tous les composants qui le composent. Dans ce cas, la conception mécanique dominera la conception dans ces deux domaines, Mais l'interaction entre les outils Cao mécaniques et électroniques est très limitée.

Les fournisseurs d'outils de conception électronique se concentrent davantage sur la complexité de la conception électronique, tandis que leurs homologues fournisseurs d'outils mécaniques travaillent également à l'amélioration des outils de conception mécanique, qui tirent pleinement parti des dernières fonctionnalités de traitement et de graphisme des PC et des ordinateurs de bureau. De nos jours, il est courant que les ingénieurs en conception mécanique utilisent la 3D pour afficher leurs conceptions et les rendre en temps réel. Comme un moyen d'améliorer l'efficacité de la conception, nous ne pouvons pas nier la valeur des produits conçus par les ingénieurs à afficher dans un environnement 3D, et ce type d'affichage prend également en charge le changement d'angle de vue en temps réel.

De plus, à mesure que la taille des ci diminue, il est difficile ou impossible de réduire la taille des autres composants pris en charge. Plus précisément, le principe de base définit les dimensions physiques des éléments passifs tels que les transformateurs, les résistances, les condensateurs et les inductances. De nos jours, les connecteurs qui ne sont plus très utilisés dans l'électronique sont également soumis à de nombreuses contraintes physiques, telles que la distance jusqu'à laquelle ils peuvent être réduits en taille et l'endroit où ils doivent être placés sur la carte. Ce dont nous pouvons bénéficier, c’est qu’il existe de nombreux modèles 3D de composants standard, tels que des composants passifs et des connecteurs. Ces modèles peuvent être utilisés dans un nombre croissant de logiciels de Cao.

La création généralisée de ces modèles 3D témoigne des nouveaux efforts des fournisseurs pour intégrer la conception électronique et la conception mécanique. De nombreuses personnes de l'industrie estiment également que cette intégration se poursuivra et permettra aux ingénieurs des deux domaines d'améliorer considérablement l'efficacité de la conception.

Peut - être le progrès le plus important vers une intégration complète est l'introduction de protocoles d'interaction de conception que les fournisseurs d'outils de conception électronique et mécanique peuvent adopter en toute confiance. Bien que de nombreuses tentatives d'intégration aient été faites dans le passé dans ces deux domaines principaux, elles ont toutes été entravées par le manque de coopération entre les fournisseurs, ce qui a entraîné une complexité croissante. Cependant, avec l’introduction de STEP (Standard for Product Model DATA INTERACTION), en particulier le modèle 3D défini dans la version ap214, l’échange de données de conception est devenu simple. Le domaine mcad a rapidement implanté le modèle step ap214 dans ses outils, mais le domaine e - CAD ne l'a pas encore fait. Cependant, altium designer, l'environnement de conception unifié d'altium, peut vraiment prendre en charge l'importation / exportation et la génération de fichiers step. En combinaison avec ses capacités complètes de conception de PCB, altium designer peut faire passer l'efficacité de la conception à un niveau supérieur pour tous les ingénieurs en électronique.

Fonctions 3D dans l'espace PCB

De nombreux outils de conception mécanique sont maintenant capables de prendre en charge les modèles 3D dans les PCB créés par des outils tiers, mais en plus de fournir une visualisation des résultats de l'assemblage de la carte PCB et du boîtier, ils ne peuvent pas fournir aux concepteurs de PCB des dimensions critiques, des lacunes ou d'autres conformités spatiales. Feedback sur le problème. En outre, les ingénieurs en conception mécanique sont souvent incapables de répondre aux exigences de positionnement de composants spécifiques, en particulier en présence de signaux haute vitesse, mixtes ou haute tension.

Altium designer utilise le format Step pour surmonter ces limitations. Il permet non seulement aux ingénieurs d'utiliser des modèles 3D du boîtier pour présenter l'état final du produit, mais offre également aux ingénieurs une approche de conception 3D. Il y a suffisamment de données intégrées dans le format de fichier ap214 pour que les ingénieurs puissent vraiment utiliser le modèle de boîtier importé pour dimensionner le PCB. Il résout complètement le problème posé par le transfert manuel de données critiques d'un champ à un autre dans le passé. En reliant étroitement la conception mécanique au processus de conception électronique, les ingénieurs en conception électronique font un grand pas en avant dans la conception de la fabrication.

De plus, la possibilité de définir des lacunes au format 3D signifie que les ingénieurs dans les deux principaux domaines de la mécanique et de l'électronique peuvent immédiatement voir l'impact des changements de conception. En combinant le boîtier avec le modèle PCB dans altium designer, les ingénieurs peuvent générer un affichage 3D du produit et mesurer les écarts entre eux. Cette fonctionnalité sans précédent signifie que les ingénieurs en électronique peuvent confier leurs conceptions aux fabricants en toute confiance.

Pour améliorer l'efficacité de ce processus, vous pouvez utiliser la méthode Link model. De cette façon, les changements effectués dans une région peuvent être reflétés de manière fiable dans une autre. Cela signifie que les ingénieurs en électronique peuvent voir tout changement dans le boîtier, de même que les ingénieurs en mécanique peuvent voir tout changement dans les PCB ou les composants.

La clé de cette fonctionnalité est non seulement de pouvoir générer un seul modèle tridimensionnel, mais aussi d'établir les coordonnées de chaque modèle dans l'espace tridimensionnel à partir de points de référence. En localisant avec précision les modèles des boîtiers et des composants de PCB, les ingénieurs de conception peuvent vérifier l'espace entre eux pour s'assurer que les PCB peuvent être installés dans le boîtier ou si des nervures et des fixations robustes sont ajoutées, tout en maintenant les objectifs globaux du produit sur le marché.

Un autre avantage de travailler dans un monde virtuel est que les ingénieurs peuvent faire toutes sortes d'essais sans coût. Par exemple, lorsque vous utilisez trois points de référence pour aligner un composant, il est probable qu'un composant passe par l'autre. Imaginez un PCB traversant le boîtier pendant le réglage. Cela peut sembler inhabituel, mais cela donne des indices pour résoudre les goulots d'étranglement dans la conception. L'utilisation de modèles réels pour obtenir cet effet prend du temps et coûte cher, mais dans le monde virtuel, c'est aussi simple que de changer un point de référence. Une interaction étroite entre les champs électroniques et mécaniques n'est possible qu'avec le format step. L'intégration du format Step dans l'environnement de conception de PCB nous a permis d'obtenir d'excellents résultats dans la création d'une approche unifiée du développement de produits électroniques.