3D-CAD File Viewer: Leicht zu platzierende Oberflächenmontagetechnik mit 3D-Betrachtungssoftware

Als ich vor vielen Jahren eine Leiterplatte für eines der Produkte meiner Firma entwarf, wurde ich zu einer spontanen Besprechung in die Abteilung für mechanische Designs gerufen. Sie hatten meine Designdateien in ihr mechanisches 3D-CAD-System eingezogen und wollten mir etwas zeigen. Dort war es in Lebensgröße; einer meiner hohen Elektrolytkondensatoren ragte mitten durch das Kunststoffgehäuse. Während sie versuchten, ihr Lachen zu unterdrücken, erklärten sie sarkastisch, dass dieses spezielle Produkt nicht standardmäßig mit einer Luke im Gehäuse für meinen Kondensator ausgestattet sei. Ich dankte ihnen höflich für ihre Kritik an meiner Arbeit und behielt meine Gedanken besser für mich.

So lustig es damals auch war (ja, jetzt lache ich darüber), habe ich an diesem Tag eine sehr kritische Lektion über die Bedeutung der vollständigen 3D-Prüfung gelernt. Das Problem war damals, dass unsere PCB-Designsysteme nur minimale 3D-Prüffunktionen hatten und überhaupt keine 3D-Ansicht der gesamten Leiterplatte möglich war. Eine wie auch immer geartete Kollision bei unserer Platzierung war unvermeidlich, und ich war leider derjenige, den es zuerst erwischt hatte. Glücklicherweise haben die PCB-CAD-Systeme mit 3D-Technologie seitdem einen langen Weg zurückgelegt, und Altium Designer^® führt das Feld an. Sie können Ihre Bauteile jetzt ganz einfach mit dem 3D-CAD File Viewer in Altium überprüfen, um sicherzustellen, dass Ihre Platzierung korrekt ist. Lassen Sie mich Ihnen zeigen, wie das gemacht wird.

Vorbereitung für die Arbeit mit einem 3D-CAD File Viewer

Der erste Schritt besteht darin, die Ansicht Ihres Designs von 2D auf 3D zu ändern. Dies kann einfach durch Drücken der Taste "3" erreicht werden. Um zurück zu 2D zu gelangen, drücken Sie die Taste "2". Bevor Sie jedoch mit Ihrem Design in 3D arbeiten können, müssen Sie sicherstellen, dass alles korrekt eingerichtet ist. Altium verwendet 3D-Körper, die in ihren Fußabdrücken eingebaut sind, um dieses Teil in 3D darzustellen. Die meisten Bauteile aus Herstellerbibliotheken enthalten 3D-Körper in den Fußabdrücken. Es ist jedoch möglich, dass Sie auf Designs stoßen, die nicht über diese verfügen, wie Sie in der Abbildung unten sehen können.

_{Ein PCB-Design ohne 3D-Bauteilkörper}

Sie können im 3D-CAD File Viewer die 3D-Körper jedoch in ein Design einfügen, in dem sie nicht vorhanden sind. Um die Körper zu einem Design wie dem obigen hinzuzufügen, gehen Sie zum Pulldown-Menü Tools und wählen Sie „Manage 3D Bodies for Components”. Dadurch wird der Component Body Manager aufgerufen, wie Sie auf dem Bild unten sehen können.

_{Der interaktive Tab des „Component Body Manager“ in Altium}

Der Component Body Manager bietet Ihnen die Möglichkeit, mit den 3D-Körpern aller Bauteile auf der Platine zu arbeiten. Wie Sie auf dem Bild oben sehen können, ist im oberen Teil des Dialogfelds jedes Bauteil aufgelistet. Darunter befinden sich Tabs für "Interactive" und "Batch Update". In der Abbildung oben ist der interaktive Tab aktiv und zeigt den Status für den "Body State" des ausgewählten Teils an. Sie können sehen, dass keine 3D-Körper aufgelistet sind.

Sie können jedes Teil einzeln aktualisieren, aber für unsere Zwecke werden wir den Batch-Modus verwenden, um alle Teile auf einmal zu aktualisieren. Dadurch erhalten zwar alle Teile ein sehr allgemeines Aussehen, aber eine schnelle Demonstration ist möglich. Klicken Sie auf den Tab "Batch Update", wie in der Abbildung unten gezeigt.

_{Einrichten der Batch-Aktualisierungsparameter im Component Body Manager}

Auf dem „Batch Update“-Tab können Sie sehen, dass es eine Reihe verschiedener Schichten gibt, aus denen der 3D-Körper aufgebaut werden kann. Um ein Aussehen zu erhalten, das der Siebdruckform ähnelt, haben wir "Beide Siebdruckebenen" als einziges Kriterium für den Aufbau des 3D-Körpers gewählt. Sie können auch sehen, dass wir dem 3D-Körper eine Abstandshöhe von 10 Mils (0,254 mm) und eine Gesamthöhe von 100 Mils (2,54 mm) gegeben haben. Idealerweise sollten Sie diese mit Fußabdrücken aktualisieren, denen erweiterte STEP-Modelle oder detaillierte 3D-Körper zugeordnet sind. Um eine 3D-Ansicht jedoch schnell auf Ihre Platine zu bekommen, reicht dies, wie in der Abbildung unten gezeigt.

_{Nachdem 3D-Bauteilkörper hinzugefügt wurden, können Sie in der 3D-Ansicht navigieren}

Jetzt, da die Bauteile auf der Platine 3D-Formen haben, können Sie Ihre Ansicht der Platine in dem 3D-CAD File Viewer bewegen. Die Standardansichtsbewegungen mit der Maus gelten auch in 3D. Sie verwenden die rechte Maustaste, um Ihre Ansicht zu schwenken. In 3D gibt es jedoch etwas Neues: Sie können die Umschalttaste gedrückt halten, wodurch die 3D-Rotationskugel angezeigt wird, wie Sie auf dem Bild oben sehen können. Wenn Sie die Umschalttaste gedrückt halten, können Sie mit der rechten Maustaste nun die Ansicht in allen Achsen kippen und drehen. Wichtig zu beachten ist hierbei, dass sich die Platine dort dreht, wo Sie den Cursor positioniert haben. Bewegen Sie den Cursor an eine neue Position, wenn Sie die Platinenansicht nicht wie gewünscht drehen können. Wenn Sie lernen, mit einem 3D-CAD File Viewer zu arbeiten, ist dies ist sehr wichtiger Aspekt.

Bauteile in 3D verschieben

_{Eine einfache 2D-Platzierungsansicht in Altium}

Um zu demonstrieren, wie Sie Ihre Platine in 3D bewegen können, werden wir der Übersichtlichkeit halber ein sehr einfaches Tutorial-Design verwenden. Auf dem Bild oben sehen Sie unser Design in der 2D-Perspektive. Es ist eine saubere Platzierung und es werden keine Fehler angezeigt. Das bedeutet aber nicht unbedingt, dass unsere Bauteile ideal platziert sind.

In der 3D-Platzierung, die Sie unten sehen, können Sie erkennen, dass unsere Oberflächenmontage (SMT) durch die hohen Kondensatoren und den Steckverbinder überfüllt ist. Im Hinblick auf die Fertigung oder Nachbearbeitungen ist dies wahrscheinlich nicht die beste Platzierung. Glücklicherweise gibt uns unsere 3D-Ansicht eine viel bessere Perspektive, als nur die normale 2D-Ansicht.

_{Dieselbe einfache Platzierungsansicht wird jetzt in 3D angezeigt}

Um die Platzierung unserer Bauteile in 3D zu ändern, nehmen Sie das Teil einfach auf dieselbe Weise auf, wie Sie es in 2D tun würden. Altium gibt Ihnen die Möglichkeit, das Teil mit Ihrem Cursor zu bewegen und es wie in 2D zu drehen. Anschließend können Sie das Teil an seiner neuen Position ablegen.

Auf dem Bild unten haben wir R1 aufgenommen, um es zu bewegen. Derzeit sitzt er auf dem Steckverbinder, und dieser zeigt den offensichtlichen DRC-Platzierungsfehler in grün mit der Warnung "Kollision". Genau wie in 2D erhalten Sie online sofort eine DRC-Fehlerrückmeldung, wenn Sie sich auf der Platine bewegen.

_{DRC-Warnungen während der Bewegung in der 3D-Ansicht von Altium}

Um einen sauberen DRC und eine bessere Position für R1 zu erhalten, haben wir ihn unterhalb des Steckverbinders angeordnet, wie Sie auf dem Bild unten sehen können. Der 3D-CAD File Viewer und Platzierungsfunktionen in Altium helfen Ihnen dabei, eine besser herstellbare Leiterplatte zu entwerfen, indem sie eine bessere Perspektive Ihrer Platzierung erhalten, als dies bei einer normalen 2D-Ansicht der Fall ist.

_{Platzieren des Bauteils in der 3D-Ansicht zur Überprüfung der Abstände}

Überprüfung Ihres Designs in der 3D-Betrachtungssoftware

Werfen Sie einen Blick auf das folgende Bild, um zu sehen, wie Altium 3D zur Überprüfung Ihres gesamten Designs einsetzt. Sie sehen eine Computerplatine in 3D-Ansicht. Wir haben einen Steckverbinder ausgewählt und bewegen ihn auf unserem Cursor herum. 3D gibt uns die Möglichkeit, ein kompliziertes Design wie dieses vollständig zu untersuchen, um genau zu sehen, wie unsere Bauteile in 3D funktionieren werden.

_{Verschieben eines Steckverbinders in der 3D-Ansicht eines komplexen Layouts in Altium}

Aber es gibt noch mehr. Auf dem Bild unten sehen Sie die gleiche Platine wie auf dem Bild oben. Diesmal zeigen wir sie jedoch in der 3D-Multi-Assembly-Ansicht von Altium, so dass Sie auch alle anderen Platinen im System sehen können. Hier manövrieren wir die Leiterplatte, die in den Steckverbinder passt, den wir oben ausgewählt hatten, um Ihnen zu zeigen, wie all diese Designs miteinander verbunden sind. Wir können auch die anderen Platinen in dieser Multi-Assembly-Ansicht bearbeiten, ebenso wie die Montagehardware, auf der die Hauptplatine sitzt.

_{Dasselbe Layout mit anderen Platinen des Systems in Altiums Multi-View Baugruppe}

Um sicherzustellen, dass die Platzierung von Lot und Lotpaste während der Herstellung korrekt ist, sollten Sie ermöglichen, dass Ihre Oberflächenmontagetechnik mit der richtigen Designsoftware einfach überprüft werden kann. Die Techniken für einen gründlichen Inspektionsprozess werden durch einen 3D-Bildbetrachtungswinkel erleichtert, um sicherzustellen, dass das Lot nicht gestört wird. 

Altium ist eine PCB-Designsoftware, die Ihnen zusätzlich zu dem, was wir Ihnen hier gezeigt haben, noch viele weitere verschiedene Funktionen für das Design Ihrer Leiterplatten bietet. Die 3D-Funktionen für die Platzierung Ihrer Leiterplatten sind nur eine der Hauptfunktionen von Altium. 

Mit dem neuen Altium 365 steht außerdem eine ECAD-Platform zur Verfügung, mit der Sie eine noch bessere Kommunikation gewährleisten können, und zwar von überall aus.

Wenn Sie mehr über Altium erfahren möchten und darüber, wie Altium Ihnen helfen kann, sprechen Sie mit einem Experten von Altium.