La conception de circuits imprimés en 3D : pourquoi en avez-vous besoin et comment peut-elle vous aider ?

L'autre jour, j'ai regardé comment un père qui portait son fils d'un an sur les épaules était en train d'amuser son fils. Bien maintenu par son père, le garçon essayait constamment de se pencher sur le côté pour observer son père sous différents angles. Encore plus mignon, il a regardé le côté gauche du visage de son père, a ensuite joué avec ses cheveux, est passé du côté droit pour finalement revenir à sa position initiale.

J'ai particulièrement apprécié d'observer ce moment précieux, mais cela m'a également rappelé quelque chose d'important. L'enfant voulait essayer de voir son père sous tous les angles possibles. Pour cela, il n'a cessé de changer de perspective. En tant que concepteurs de circuits imprimés, nous souhaitons également inspecter nos conceptions sous tous les angles. Auparavant, cette perspective imposait de travailler dans un environnement de CAO en 2D. Maintenant que les environnements 3D sont devenus plus accessibles, nous devons utiliser ces outils pour perfectionner nos conceptions. 

Une vue en 3D d'une conception de circuit imprimé offre de nombreux avantages au concepteur.

La conception traditionnelle en 2D et les avantages de la 3D

Lorsque j'ai commencé ma carrière de concepteur de circuits imprimés, je travaillais pour une entreprise qui fabriquait des appareils d'affichage. C'était encore à l'époque où nous utilisions des systèmes de CAO fonctionnant sous UNIX qui n'offraient qu'un environnement en 2D. Une de mes premières conceptions a été transmise au groupe de CAO mécanique qui l'a transposée en 3D pour moi. Même si elle n'était représentée qu'avec des formes basiques, j'étais tout de même impressionné par le rendu de ma conception en 3D. Je voyais pour la première fois une de mes conceptions sous cette forme et je m'en souviens encore aujourd'hui. Le recours à un environnement de travail en 3D présente de nombreux avantages pour le concepteur de circuits imprimés. Voici quelques-uns d'entre-eux.

Les empreintes des composants en 3D : l'une des premières choses que j'ai remarqué en observant cette conception en 3D était un gros condensateur électrolytique planté dans le boîtier de l'appareil. Cette erreur aurait pu être détectée par la vérification des règles de conception (DRC), mais pour une raison inexpliquée, elle ne l'a pas été. J'ai donc été extrêmement surpris de voir ce condensateur fixé derrière l'appareil comme la queue d'un chien. Les systèmes de CAO actuels disposent en standard de la fonction de détection d'erreurs de ce type. Comme il est désormais possible de travailler en 3D, vous voyez en temps réel la hauteur exacte de vos composants. 

La visualisation des structures des couches : les concepteurs de circuits imprimés peuvent observer précisément la structure des couches d'une carte en 3D. Ils peuvent incliner, faire pivoter, faire un panoramique ou zoomer sur l'image pour voir à quoi ressemblera un empilement de vias et ses interactions précises avec les objets qui l'entourent.

Des possibilités de modification entièrement en 3D : la visualisation de nos conceptions uniquement en 3D est juste la première étape puisque le routage peut également être modifié en mode 3D. Le concepteur de circuits imprimés est capable de descendre ou de monter de manière interactive dans l'empilement de couches de la carte afin de déplacer des composants, des pistes ou d'effectuer le routage sur une autre couche.

La collaboration CAO électronique/CAO mécanique : avec un système de CAO en 3D, vous pourrez également ajouter un objet mécanique à la conception, comme par exemple un boîtier. Grâce à cette fonctionnalité, vous pourrez visualiser les composants en 3D en relation avec le boîtier et effectuer des vérifications d'espacement en 3D sur ces éléments.

Les circuits flex : le travail en 3D s'avère également avantageux pour concevoir des circuits flex. Avec un environnement entièrement en 3D, vous pouvez désormais visualiser le circuit flex finalisé avec la courbure qu'il aura une fois assemblé. Imaginez un peu. Vous n'aurez plus à vous demander à quoi ressemblera votre conception flex lorsqu'elle sera utilisée puisque vous pouvez utiliser votre système de CAO en 3D pour vous en fournir une représentation exacte. Vous pourrez détecter les problèmes d'assemblage et d'espacement susceptibles de se poser dans la conception une fois qu'elle aura adopté sa courbure définitive avant de l'envoyer en fabrication. En identifiant les problèmes au préalable dans votre système de CAO en 3D, vous réduirez le nombre d'itérations de carte nécessaires pour corriger des problèmes mécaniques et limiterez ainsi les dépenses.

Les concepteurs de circuits imprimés pourront plus facilement exploiter au mieux leurs outils de conception en travaillant dans un environnement en 3D.

La conception en 3D : la nouvelle norme pour répondre aux exigences de conception actuelles

Les concepteurs de circuits imprimés devaient traditionnellement travailler dans un environnement en 2D. Même si ce fonctionnement a été la norme pendant de nombreuses années, la conception de circuits imprimés évolue désormais rapidement. Des technologies émergentes, telles que les appareils portables et l'IoT (Internet des objets) poussent le secteur de la conception à travailler en 3D. Avec la compétition qui impose d'être le premier sur le marché, il n'est désormais plus possible de s'offrir de multiples itérations de cartes pour corriger les problèmes de fabrication. Les espacements mécaniques, les détails d'assemblage flexibles et les problèmes d'écartement entre les composants peuvent être traités en amont de la fabrication en concevant la carte dans un environnement en 3D. 

Comme ce petit garçon qui a exploré toutes les perspectives possibles pour avoir une meilleure vue sur son papa, nous pouvons inspecter nos conceptions sous toutes les coutures grâce à la 3D. De toutes nouvelles possibilités s'offrent à nous pour la conception des cartes, il suffit juste de les saisir. Les logiciels de conception de circuits imprimés en 3D, tels qu'Altium Designer, sont parfaits pour commencer.

Vous souhaitez découvrir de manière détaillée comment la 3D peut vous aider pour vos conceptions ? Contactez l'un de nos experts en environnements de conception en 3D chez Altium.