Guide de conception 3D-MID : Un livre blanc complet

Un dispositif intégré mécatronique (MID) est un plastique moulé par injection qui incorpore un motif de circuit conducteur et intègre à la fois des fonctions mécaniques et électriques. C'est la fusion entre une pièce en plastique et un circuit. 

Des pistes de cuivre sont gravées sur la surface de la pièce en plastique, créant des pistes et des pastilles qui peuvent ensuite accueillir des composants électriques. Ce que vous obtenez est une pièce de matériel électromécanique cool.  

Ces dispositifs innovants offrent une solution unique aux défis de la conception moderne, fournissant une plateforme pour intégrer directement des circuits électroniques dans des structures tridimensionnelles. Soutenant cette technologie innovante est Altium Designer. L'outil de conception 3D-MID d'Altium Designer offre un support pour la disposition 3D, le routage et les règles de conception.

Voulez-vous plonger plus profondément dans la conception 3D-MID et ses applications ? Téléchargez le livre blanc complet maintenant et explorez comment cette technologie transforme la conception électronique !

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Où et pourquoi les MIDs sont-ils utilisés

Selon IDTechEx, le marché de l'électronique 3D/additive devrait passer d'environ 800 millions de dollars en 2020 à environ 1,3 milliard de dollars d'ici 2030.

Vous pouvez trouver des MID dans de nombreux secteurs et produits, allant du médical à l'automobile, en passant par les téléphones portables et les tablettes. Les MID sont pertinents pour ces industries et produits en raison du besoin de designs plus épurés. Parfois, il n'est pas pratique ou possible d'avoir de nombreux composants d'interconnexion et fils. Les téléphones sont un excellent exemple de cela. 

Nous essayons toujours de mettre plus dans un plus petit paquet, donc quelque chose comme un MID peut nous aider. En utilisant un dispositif intégré mécatronique dans un téléphone, nous pouvons avoir l'antenne intégrée avec l'enceinte mécanique, nous économisant de l'espace sur notre carte et nous donnant même une antenne mieux fonctionnante. Ces mêmes principes peuvent être appliqués à tout domaine, y compris l'automobile. Ci-dessous, vous pouvez voir la technologie MID dans un volant de voiture, éliminant le besoin de faisceaux de câbles.

Le domaine médical bénéficie également des MID dans le développement d'appareils médicaux avancés, permettant la miniaturisation des composants électroniques et la création de solutions plus petites et plus conviviales pour les patients. 

Les MID servent de technologie innovante dans divers secteurs, offrant des solutions compactes et intégrées qui améliorent la performance, réduisent le poids et contribuent à l'efficacité et à la fiabilité globales des systèmes électroniques. 

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Regardez ce que Harting a réalisé. En utilisant la technologie MID, Harting a pu développer un module d'éclairage avec une interface compatible qui permet une réduction des coûts de 35% par rapport à la solution précédente, avec une hauteur d'installation nettement inférieure et un nombre de pièces réduit.

Le problème actuel avec la conception des 3D-MID

La plupart des conceptions MID sont réalisées à l'aide d'outils de CAO mécanique, ce qui n'est pas idéal lorsqu'on travaille avec de l'électronique. Ce flux de travail existant présente plusieurs inconvénients.

• Il manque d'intelligence schématique pour diriger la mise en page
• Processus manuel de création d'empreintes
• Problèmes de distorsion et de fusion manuelle dus à la projection de croquis 2D sur des surfaces 3D
• Problèmes de projection de 2D à 3D incluant la distorsion et la fusion manuelle

Utiliser Altium Designer pour concevoir nativement ces MIDs résout ces problèmes.

Avantages de la conception MID dans Altium Designer 

• Conceptions précises - Parce que vous concevez directement sur un substrat 3D et non en projetant une conception 2D sur une structure 3D, vous pouvez obtenir des résultats précis.
• Risque réduit de problèmes - Appliquez des règles de dégagement, de largeur de piste et d'autres règles de conception à votre design pour minimiser les problèmes de conception.
• Ajustement Correct - La collaboration avec le CAO mécanique garantit la synchronisation de la conception avec votre produit électro-mécanique.
• Placement précis - Les grilles d'alignement et les lignes de connexion visuelles assurent un placement et une connectivité appropriés des composants pour votre produit.
• Minimisation des problèmes de fabrication - Fournissez aux fabricants exactement ce dont ils ont besoin avec des sorties de conception entièrement personnalisables.
• Environnement de Conception Unifié - Travaillez dans un produit électroniquement intelligent où le schématique dirige votre mise en page

Résumé des Capacités MID d'Altium Designer

Ci-dessous, vous trouverez les dernières fonctionnalités pour notre technologie de conception de substrat 3D. Cette nouvelle fonctionnalité est encore en développement actif, ce qui signifie que nous continuerons à améliorer et introduire de nouvelles capacités. Examinons certaines des principales fonctionnalités disponibles à l'usage aujourd'hui.

Intégration MCAD : Projection de Croquis

Lors de la conception du substrat dans MCAD, des courbes 3D peuvent être placées sur la surface de la pièce et incluses dans le fichier IGES exporté. Ces « courbes » peuvent ensuite être incluses dans l'exportation IGES en utilisant l'option de fonctionnalités Exporter la Courbe 3D. Lorsque le fichier IGES est importé dans Altium Designer pour former le substrat d'un 3D-MID, ces éléments peuvent être affichés en sélectionnant la commande Afficher » Montrer les Esquisses.

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Outils d'alignement

Dans le document 3D-MID, vous pouvez générer facilement une grille sur l'un des trois plans de référence en utilisant la section Grille d'alignement dans le panneau Propriétés. Une fois créée, la grille est projetée depuis le plan spécifié sur les surfaces du substrat 3D. Cette grille fonctionne indépendamment de tout croquis importé comme partie du substrat. Les utilisateurs ont un contrôle total sur les propriétés de la grille, avec des considérations pour l'accrochage à la grille, la visibilité et diverses dimensions. 

Personnalisation du routage

Tout comme dans un design plat standard, le routage peut être entièrement personnalisable avec des largeurs de routage, des règles de dégagement et d'autres règles de conception. De plus, avec des lignes de connexion visuelles et des grilles d'alignement, le placement des pistes et des composants est précis et exact.

Placement des vias

Les vias peuvent être incorporés dans le processus de fabrication 3D-MID, sous réserve de contraintes. Pour des capacités de fabrication détaillées, consultez le fabricant. Bien que le support complet des vias soit en attente dans l'outil 3D-MID, vous pouvez les inclure manuellement. Traitez chaque pad de via comme un composant, et créez un symbole à une seule broche correspondant et un empreinte avec un seul pad. Placez manuellement, assignez des noms de réseaux et routez les vias en utilisant le processus décrit ici.

Placement de régions solides

La prise en charge de la région solide permet la création de diverses formes de cuivre sur une structure 3D. Les fonctionnalités incluent l'accrochage aux grilles d'alignement et aux esquisses importées, ainsi que la possibilité de basculer les zones de région pendant le placement. 

Une fois placées, les régions peuvent être sélectionnées, éditées pour les connexions de réseau, et supprimées. Les régions courbées tracées à partir d'esquisses importées sont reconnues, et les régions se chevauchant sur le même réseau sont fusionnées lors de l'exportation, facilitant la création de formes complexes.

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Conclusion 

Les MIDs marquent un bond en avant révolutionnaire dans la conception électronique, permettant une intégration transparente des circuits dans des substrats tridimensionnels. L'outil de conception 3D-MID avancé d'Altium Designer se positionne à l'avant-garde de cette technologie transformatrice.

Les MIDs prouvent leur valeur dans diverses industries, de l'automobile et de l'électronique grand public aux dispositifs médicaux et aux applications aérospatiales. Leur intégration directe dans les éléments structurels améliore la performance du système, réduit le poids, diminue les coûts et contribue à l'efficacité globale. Les dispositifs intégrés mécatroniques émergent comme une technologie transformatrice, offrant des solutions compactes et intégrées qui redéfinissent la conception des systèmes électroniques à travers les secteurs.

Incorporer des MIDs dans votre prochain projet électronique est un choix transformatif, et pour une précision de conception et une efficacité optimales, Altium Designer se distingue comme l'outil de premier plan pour libérer le plein potentiel de cette technologie de pointe.

Découvrez comment Altium Designer prend en charge l'intégration de circuits électriques avec des pièces mécaniques en trois dimensions !