PCB新聞 - PCB板的電子和機械設計

很長一段時間, 我們一致認為 PCB製造業 通常會自然遷移到成本最低的國家, 已開發國家將在這一過程中受苦. 然而, 另一種觀點是，通過外包可複製的工作, 以前從事低價值工作的資源將面臨更大的機會. 設計也是如此. 採用設計自動化工具, 工程師可以提高設計效率. 很難想像今天的工程師不使用電腦方法就能設計PCB, 即使他們有時可以這樣做.

正如經濟必須適應全球環境的變化一樣, 我們鼓勵工程師團隊使用任何有效的設計工具. 電子設計工程師, EDA工具的使用可以大大改進設計過程, 從組件到最終產品. 隨著設計過程的加速, 我們現在可以在購買任何組件之前類比或類比電子設計的每個細節. 例如, 在集成電路開發領域, 長期的最後一步, 高成本設計過程是將設計或“試生產”提交到矽片中. 製造集成電路的這一步驟將花費巨大的成本, 只有在未來大規模銷售集成電路時，才能收回這一成本. 當然, not all electronic product R&D is the case. 大多數電子產品的再製造工程成本可能不高, 但對於機械設計, 殼體和內部之間的間隙 PCB板 原因再製造. 需要高成本.

EDA工具的進步意味著在產品製造之前更容易類比產品的組成和功能. 即便如此, 它仍然不同於積體電路設計，因為電子產品領域設計自動化工具的開發需要特別關注特定領域應用的利基市場. PCB設計 工具就是一個例子. 有很多低成本的 PCB設計 可用於設計簡單, 單面或雙面板, 但是，能够處理高速訊號和混合訊號多層PCB的工具更少, 並為信號完整性問題提供完美的解決方案. PCB工具更為罕見.

對於具有這些需求的設計，設計工具是必不可少的。 他們提供了唯一可行的解決方案來幫助我們生活在今天的數字生活中。 例如，如果沒有成熟的EDA工具，就不可能實現移動通信； 這些工具幫助有才華的工程師開發實施3G網絡和智能手機所需的複雜混合訊號設備和系統。

有很多相關的例子，但基本趨勢可以概括為：設計越複雜，需要的工具就越複雜。 然而，無論產品的功能複雜性或最終市場價值如何，設計工具始終用於開發產品。

交叉設計領域

電子和機械設計的一體化是必然的。 大多數PCB設計不僅受安裝在其上的組件的影響，還受其所占空間的影響。 今天的許多產品中只有一個PCB。 在這些情况下，PCB的大小和形狀很少由其功能决定，但主要受封裝它的外殼的影響。 事實上，在某些情况下，特別是在消費品中，最終產品的形狀和尺寸也决定了PCB及其所有組件的可用空間。 在這種情況下，機械設計將主導這兩個領域的設計，但機械CAD工具和電子CAD工具之間的互動非常有限。

電子設計工具供應商更關注電子設計的複雜性，而他們的同行機械工具供應商也在努力改進機械設計工具，他們充分利用最新的PC和臺式電腦處理和圖形功能。 如今，機械設計工程師通常使用3D顯示他們的設計並實时渲染。 作為提高設計效率的一種手段，我們不能否認工程師設計的產品在3D環境中顯示的價值，此類顯示還支持實时視角切換。

此外，隨著集成電路尺寸不斷縮小，很難或不可能减小其他受支持組件的尺寸。 具體來說，基本原理定義了無源元件（如變壓器、電阻器、電容器和電感器）的物理尺寸。 如今，不再在電子設備中大量使用的連接器也受到許多物理限制，例如它們的尺寸可以縮小多遠以及必須放置在電路板上的位置。 我們可以從中受益的是，有許多標準組件的3D模型，例如無源組件和連接器。 這些模型可用於越來越多的CAD套裝軟體中。

這些3D模型的廣泛創建顯示了供應商在綜合電子設計和機械設計方面的新努力。 許多業內人士還認為，這種綜合將繼續下去，並將使這兩個領域的工程師能够顯著提高設計效率。

在實現完全集成方面，最重要的進步可能是引入了設計互動協定，電子設計和機械設計工具供應商可以放心地採用這些協定. 儘管過去在這兩個主要領域進行了多次綜合嘗試, 他們都因供應商之間缺乏合作而受阻, 導致複雜性新增. 然而, with the introduction of STEP (Product Model Data Interaction Standard), 尤其是版本AP214中定義的3維模型, 設計數據的交換變得很簡單. MCAD領域已迅速將STEP AP214模型植入其工具中, 但電子CAD領域尚未這樣做. 然而, Altium Designer公司, Altium的統一設計環境, 可以真正支持導入/匯出和生成STEP檔案. 結合其綜合 PCB設計 功能, Altium Designer可以將所有電子工程師的設計效率提高到一個新的水准.

PCB空間中的3D功能

許多機械設計工具現在能够支持由協力廠商工具創建的PCB中的3D模型, 但除了提供視覺化的 PCB板 和殼體裝配結果, 他們無法提供 PCB設計具有臨界尺寸的ers, 差距, 或其他空間順應性. 問題迴響. 此外, 機械設計工程師通常無法滿足特定部件的定位要求, 尤其是在高速的情况下, 混合訊號或高壓訊號.

Altium Designer使用STEP格式來克服這些限制。 它不僅允許工程師使用殼體的3維模型來表示產品的最終狀態，還為工程師提供了一種3維設計方法。 AP214檔案格式中嵌入了足够的數據，工程師可以真正使用導入的外殼模型來確定PCB的大小。 它完全解决了過去手動將關鍵數據從一個欄位轉移到另一個欄位所帶來的問題。 通過將機械設計與電子設計過程緊密聯系起來，電子設計工程師在面向製造的設計方面邁出了一大步。

此外，在3D格式中定義間隙的能力意味著機械和電子兩個主要領域的工程師可以立即看到設計更改的影響。 通過將外殼與Altium Designer中的PCB模型相結合，工程師可以生成產品的3D顯示，並量測它們之間的間隙。 這一前所未有的特點意味著電子工程師可以放心地將他們的設計交給製造商。

為了使該過程更高效，可以使用連結模型方法。 這樣，在一個領域中所做的更改可以可靠地反映在另一個領域中。 這意味著電子工程師可以看到外殼的任何變化，同樣，機械工程師也可以看到PCB或組件的任何變化。

該功能的關鍵不僅是能够生成單個3維模型，而且能够基於參考點在3維空間中建立每個模型的座標。 通過精確定位外殼和PCB組件的模型，設計工程師可以驗證它們之間的間隙，以確保PCB是否可以安裝在外殼中，或者是否添加堅固的加强筋和固定裝置，同時保持產品的整體市場目標。

在虛擬世界中工作的另一個優點是，工程師可以免費進行各種嘗試. 例如, 使用3個參考點對齊零部件時, 一個組件很可能會穿過另一個組件. 想像一下PCB在調整過程中穿過外殼的情况. 這似乎不符合傳統, 但它為解决設計中的瓶頸提供了線索. 使用真實模型來實現這一效果既耗時又昂貴, 但在虛擬世界中，這就像更改單個參考點一樣簡單. 僅使用STEP格式, 電子場和機械場之間的密切相互作用成為可能. 將STEP格式包含在 PCB設計 環境標誌著我們在創建統一的電子產品開發方法方面取得了巨大成果.