Un PCB de qualité avec la méthodologie de conception de PCB basée sur la simulation

Harry Kennedy
|  Créé: February 3, 2022  |  Mise à jour: June 30, 2022

L'électronique est partout. Les technologies ont évolué et l'électronique fait désormais partie intégrante de nos vies et a bouleversé des secteurs industriels entiers.

La croissance mondiale des systèmes électroniques touche tous les domaines, tels que la conduite autonome et ses infrastructures, l'électrification des véhicules, les appareils intelligents, les usines intelligentes, les villes intelligentes et de nombreux autres secteurs verticaux, créant des défis considérables pour les fabricants de systèmes qui doivent concevoir des produits de qualité avec une très grande fiabilité.

Concevoir un système électronique fiable et de grande qualité est essentiel pour tout produit électronique. La chaleur, les vibrations, les interférences électromagnétiques et les problèmes de fabrication du système électronique sont quelques-uns des défis qui peuvent entraîner une défaillance du système électronique sur le terrain. 

Dans la conception électronique, le prototypage virtuel ou la conception assistée par simulation est généralement associé à la simulation fonctionnelle. Toutefois, le prototypage virtuel a beaucoup plus à offrir, qu'il s'agisse de minimiser les prototypes physiques, de réduire les défauts ou le délai de mise sur le marché. 

J'expliquerai comment les ingénieurs et les concepteurs peuvent tirer parti des capacités de la nouvelle solution PollEx pour Altium afin de concevoir un PCB fiable et robuste. Je m'intéresserai tout particulièrement à des thèmes tels que l'intégrité du signal et de l'alimentation, les problèmes thermiques et de fabrication.

Principaux points abordés :

  • La simulation est désormais un élément clé d'une conception réussie d'un produit en raison des problèmes croissants liés à la chaîne d'approvisionnement.
  • Réduire les coûts et les délais : comment et pourquoi élaborer une méthodologie basée sur la simulation
  • Utilisation de l'extension PollEx pour Altium pour la simulation et la vérification de cartes
  • Optimisation du processus de révision de la conception grâce à Altium
  • Avantages de l'outil d'analyse thermique

Ressource supplémentaires :

Transcription (traduite en français) :

Harry Kennedy:

Bonjour, je m'appelle Harry Kennedy et je vous souhaite la bienvenue à mon webinaire AltiumLive CONNECT 2022 intitulé Simulate it First ! où nous allons nous plonger dans une méthodologie axée sur la simulation. Donc, je voulais commencer aujourd'hui en posant une question simple. Avez-vous pensé à votre chaîne d'approvisionnement ? Y avez-vous réfléchi ? Si vous regardez les informations ou si vous avez rencontré votre équipe financière, la réponse est un oui catégorique.

Les délais d'exécution de votre microprocesseur s'allongent et le coût de votre circuit imprimé augmente. Il est plus coûteux que jamais de recevoir vos prototypes, pour découvrir ensuite qu'ils ne sont pas fonctionnels et que les composants de la carte ne peuvent pas être réutilisés. C'est pourquoi je suis ici pour vous dire qu'en raison de la rareté de votre chaîne d'approvisionnement, la simulation est désormais la partie la plus importante de la réussite de la conception d'un produit.

Nous allons découvrir pourquoi il en est ainsi et certaines des choses que vous pouvez faire pour aider à construire une méthodologie basée sur la simulation. Commençons par le programme d'aujourd'hui. Aujourd'hui, nous allons aborder la question de la raison d'être d'une méthodologie basée sur la simulation. Nous allons examiner l'extension PollEx pour Altium pour la simulation et la vérification des cartes. Nous examinerons ensuite la vérification des PCB à l'aide de PollEx for Altium. Puis nous examinerons l'analyse des PCB à l'aide de PollEx pour Altium. Et enfin, nous résumerons ce que nous avons appris et créerons les prochaines étapes.

Commençons par comprendre le pourquoi. Pourquoi avoir une méthodologie basée sur la simulation ? Tout simplement pour gagner du temps et économiser de l'argent. Cela se fait non seulement par la résolution de problèmes, mais aussi par l'optimisation.

Les simulations vous permettent de résoudre les problèmes en identifiant les préoccupations et les défis avant la sortie de la carte. La simulation vous permet également de comprendre la fabricabilité de votre carte. Cela inclut la conception pour les contrôles électriques et la conception pour la fabrication. L'optimisation peut également être réalisée à l'aide de la simulation, ce qui vous donne la possibilité de redessiner le PCB avant qu'il ne soit utilisé pour la fabrication.

Vous pouvez réduire les effets du bruit ou même comprendre la réponse thermique de la carte pour confirmer le layout. Dans l'ensemble, la simulation et les données de simulation peuvent aider à produire des revues de conception plus efficaces. La capacité d'intégrer l'analyse et la vérification sera facilement rentabilisée par la qualité formelle. Et donc, lorsque nous examinons la qualité, nous allons examiner la conception globale du système. Et il y a beaucoup d'éléments qui sont inclus dans cela. Les éléments typiques des systèmes électroniques.

Nous allons commencer par le noyau et l'élément principal, à savoir la carte de circuit imprimé. Lorsqu'il s'agit de concevoir un système électronique, nous devons prendre en compte de nombreux facteurs qui peuvent avoir un impact sur sa fonctionnalité, ses performances et sa fiabilité. Il s'agit de facteurs tels que l'électronique sur la carte, les émissions et l'immunité électromagnétiques, la fiabilité structurelle, la stabilité thermique, et même certains des éléments mécatroniques, les simulations de circuits et le code que vous pouvez avoir qui passe par certains des principaux circuits intégrés. Altair propose de nombreuses solutions pour l'ensemble du système. Avant le circuit imprimé, nous allons aborder et nous concentrer sur la solution PollEx.

PollEx est une suite logicielle qui vous permet d'ajouter la modélisation, la vérification et l'analyse des PCB à votre ensemble d'outils. C'est un complément aux outils ECAD originaux, ce qui signifie que vous pouvez prendre Altium Designer, l'exporter dans PollEx et travailler sur l'analyse et la vérification de votre PCB.

Nous l'utiliserons comme outil principal aujourd'hui pour comprendre comment nous pouvons utiliser la simulation pour créer une efficacité qui permet de gagner du temps et de l'argent. Ajoutons que PollEx PCB n'est pas un outil ECAD. Cela signifie qu'il ne remplace pas votre outil Altium Designer. PollEx est un complément qui permet de réduire considérablement les cycles de développement grâce à sa suite logicielle. PollEx est un outil de modélisation, de vérification et d'analyse des PCB. PollEx permettra aux membres de l'équipe qui n'ont pas de licence Altium d'examiner les données et de participer à la conversation. Par exemple, si un ingénieur système veut comprendre la dissipation de chaleur pour un certain cas d'utilisation.

Je souhaite vous en dire plus sur l'outil PollEx et même sur la manière dont il s'intègre efficacement à Altium Designer pour fournir des fonctionnalités supplémentaires. Voici un exemple de l'interface utilisateur unifiée de PollEx. Dans une seule interface, vous pouvez accéder aux outils de modélisation pour la révision de la conception, aux outils de vérification, aux outils d'analyse et même à certains utilitaires de fabrication. Nous disposons également d'un outil de marquage rouge qui permet de signaler les parties du PCB qui posent problème.

C'est efficace pour les revues de conception, avec nos multiples actions à suivre. Du point de vue de la méthodologie, un utilisateur peut exporter son PCB Altium dans PollEx, puis sauvegarder son projet, y compris toute analyse et vérification effectuée sur la carte. Ce fichier PCB PollEx peut ensuite être envoyé à d'autres membres de l'équipe, en conservant l'analyse pour référence ultérieure. Comme vous pouvez le voir sur l'image, un utilisateur peut passer rapidement de la vérification à l'analyse et sauvegarder le tout dans une seule interface.

J'ai donc un cadeau pour tous ceux qui regardent cette vidéo, mais permettez-moi d'abord de faire une pause et d'expliquer pourquoi je suis personnellement investi dans PollEx. Lorsque j'ai commencé à concevoir des PCB à l'aide d'Altium, je créais des modules d'évaluation pour le nouveau silicium des semi-conducteurs. Je concevais en appliquant les meilleures pratiques, mais cela ne permettait qu'une atténuation limitée des risques lorsque la fonctionnalité et la complexité de ce PCB augmentaient.

Encore une fois, j'ai essayé d'utiliser les meilleures pratiques, mais ce n'était pas toujours suffisant, surtout pour les performances CEM avec le nouveau silicium. Je l'ai constaté de visu. Nous avons reçu nos cartes et nous ne pouvions pas passer les normes industrielles. Le fait de devoir retravailler la conception du PCB étape par étape avec notre expert en intégrité du signal m'a été utile, mais j'admets que cela leur a pris beaucoup de temps, et à ce stade, c'est devenu inefficace et coûteux. Altair investit dans l'industrie pour résoudre ce problème spécifique, en aidant tout le monde, des ingénieurs seniors aux concepteurs de première année, comme je l'étais. Voyons cela comme un cadeau de Noël tardif ou mieux encore, un cadeau pour le nouvel an chinois.

Je suis fier de vous annoncer qu'Altair fournit une extension gratuite de PollEx pour Altium. C'est vrai, pas besoin de régler votre volume et nous ne vous enverrons pas de codes d'essai. C'est totalement gratuit. Encore une fois, cela signifie que l'extension peut être téléchargée directement depuis Altium, créant ainsi une exportation en un seul clic vers PollEx. Il y a aussi une fonction Cross Probe qui permet de faire le lien entre PollEx et Altium.

Imaginez des réunions de révision de conception où le concepteur de PCB peut effectuer des vérifications de l'intégrité des signaux dans le cadre de son flux de travail. Pensez également à fournir les résultats tout en établissant un lien avec le projet PCB Altium. Le reste de cette présentation n'a pas pour but de vous vendre un logiciel, mais de vous donner des exemples spécifiques de la manière dont vous pouvez mettre en œuvre des outils de vérification et d'analyse pour libérer vos experts en la matière et vous donner l'assurance de concevoir des PCB complexes dès la première fois.

En définitive, je veux vous aider à mettre en œuvre une méthodologie de conception basée sur la simulation. Et encore une fois, c'est gratuit, alors pourquoi ne pas continuer à regarder ? Examinons donc certains des éléments inclus dans l'extension PollEx pour Altium, puis nous nous plongerons dans l'outil lui-même.

Comme nous l'avons mentionné, nous disposons d'un modélisateur de PCB pull, d'une vérification de PCB et d'une analyse de PCB. Nous sommes donc en mesure d'examiner les vérifications DFM et DFE, l'intégrité du signal et l'analyse thermique. Et nous sommes également en mesure d'utiliser les effets de modélisation de Redmarking pour partager les zones de préoccupation et mieux communiquer avec les membres de votre équipe.

La version complète comprendra davantage de caractéristiques et de fonctionnalités, ainsi qu'un outil d'analyse de l'intégrité de l'alimentation. Voici un exemple du PCB que nous allons utiliser aujourd'hui. Il s'agit d'une carte de démonstration qui nous permet de présenter les différentes fonctionnalités et de montrer comment la simulation peut faire gagner du temps et de l'argent.

Il s'agit d'un PCB à six couches avec quelques composants clés que je voulais mettre en évidence. Il y a un composant DDR3 SDRAM de quatre gigaoctets que nous utilisons pour U204 et 206, et aussi un système sur puce NXP4330 que nous utilisons comme microprocesseur principal. Il est également bon de noter que cette carte comporte quelques erreurs que nous attraperons lors de nos violations DFM et DFE.

Par conséquent, lorsque nous l'importerons dans Altium Designer, vous pourrez voir les marques d'erreurs dans certaines de nos vidéos. Voyons donc d'abord la vérification des PCB à l'aide de PollEx pour Altium. En particulier, les outils de conception pour la fabrication. Dans l'extension PollEx pour Altium, nous disposons de 53 règles libres qui sont accessibles à l'utilisateur. Cela permet à l'utilisateur de confirmer la fabricabilité en utilisant certaines des mêmes vérifications que les usines de PCB. Des éléments tels que l'espacement minimal des plots, les vérifications des trous de perçage et bien d'autres encore sont désormais accessibles à l'aide de l'extension PCB de PollEx pour Altium. Toutes les différentes règles que nous vérifions peuvent être traitées par lots pour des résultats plus rapides.

Cela signifie qu'il est possible de gagner du temps et de l'argent lorsqu'il s'agit de l'efficacité de l'exécution de plusieurs contrôles et même du processus itératif de création de mises à jour et d'exécution des contrôles à nouveau. Nous pouvons utiliser ces contrôles DFM pour créer un processus de révision de la conception plus efficace dans lequel nous pouvons mettre en évidence les principales erreurs préoccupantes à l'aide de l'outil Redmark, ou nous pouvons même exporter tous les résultats vers une feuille Excel qui nous permet de partager les résultats avec les principales parties prenantes et même les usines de circuits imprimés. Encore une fois, 53 règles sont à votre disposition et nous allons nous plonger dans certaines de ces règles dès maintenant en utilisant l'outil.

Ainsi, dans notre première démonstration, nous allons suivre le processus d'exportation d'une carte en ouvrant un Altium Designer, puis en l'exportant dans PollEx PCB. Nous l'utiliserons ensuite pour effectuer certaines de nos vérifications DFM. Comme vous pouvez le voir, la carte comporte des erreurs et nous allons l'utiliser afin de pouvoir les détecter ultérieurement dans nos contrôles DFM et DFE.

Ici, nous montrons que l'extension Altium for PollEx est déjà installée, et cela crée un bouton de barre d'outils qui vous permet d'aller facilement de votre conception elle-même et de l'exporter dans PollEx. En un clic, tout le travail est fait, et nous voyons une instance de PollEx PCB s'ouvrir.

Il s'agit de la version gratuite. Il se peut donc que certaines fonctions soient grisées et que nous les mettions en évidence. Nous voyons maintenant une vue côte à côte des deux cartes, à la fois dans Altium Designer et dans PollEx PCB. Comme l'utilisateur le montre ici, nous avons en fait enregistré le PCB comme un fichier de projet dans PollEx que nous pourrons utiliser plus tard.

Maintenant, nous ouvrons l'outil DFM lui-même. Ici, nous sommes en mesure de modifier les paramètres de l'environnement. Et dans ce cas, nous voulons nous assurer que nous sommes liés à l'ECAD d'Altium Designer, afin que nous puissions ajouter une fonction Cross Probe. Nous allons ensuite ouvrir l'outil DFM lui-même. Ici, vous pouvez voir qu'il y a plusieurs options à choisir sur le côté gauche, de l'espacement des cartes aux marques traditionnelles, en passant par certains des composants dont nous parlerons plus loin. Un grand nombre de contrôles réels et de contrôles DFM peuvent être grisés. Nous voulons fournir un échantillon de certains des contrôles clés que vous pouvez exécuter sur votre PCB afin de créer une fonctionnalité dès le départ.

Pour ceux qui ont travaillé sur des cartes précédentes avec cet outil DFM, nous pouvons en fait charger un fichier déjà configuré et l'importer dans leur projet de PCB. Cela signifie, encore une fois, que vous pouvez gagner du temps et de l'efficacité en modifiant les vérifications de votre carte et vos paramètres d'usine, de sorte que nous puissions créer un pipeline plus fluide et efficace pour ce processus.

Maintenant que le fichier d'entrée précédent a été téléchargé, nous sommes en mesure de voir et d'examiner certaines des vérifications que nous allons effectuer, comme l'espacement des contours du PCB, l'espacement des composants. Ici, nous pouvons voir que nous avons choisi différents dégagements en fonction des éléments, que nous pouvons à nouveau configurer dans notre fichier d'entrée.

Nous avons également des éléments tels que la distance totale, que nous pouvons modifier en fonction de la carte et même de l'espacement des via. C'est bon à voir pour s'assurer que nous pouvons avoir la fabricabilité et ne pas rencontrer de problèmes. Il en va de même pour le pad to net, qui dépend de l'épaisseur du cuivre lui-même et de la carte, ainsi que pour les points de test. Vous pouvez en fait identifier les points de test et vous assurer que ce processus est facile et aussi comprendre et partager avec le fabricant, quels points ou points de test de sorte qu'ils ne les modifient pas, ils sont dans le processus de fabrication du PCB.

Lorsque nous sommes à l'aise avec cela, nous pouvons commencer à vérifier. Comme nous l'avons montré, nous avons plusieurs vérifications à faire pour ce contrôle DFM. Et donc nous allons pouvoir les traiter par patch pour des résultats plus rapides. Et maintenant, nous pouvons voir les résultats de nos contrôles DFM, où nous mettons en évidence ce qui passe et ce qui ne passe pas.

Nous ne serons pas en mesure de passer en revue chacun des tests et de comprendre où se trouvent les échecs, et aussi de faire un Cross Probe sur la carte originale elle-même. Tout d'abord, en ce qui concerne l'espacement des contours, lorsque nous cliquons sur l'une des zones problématiques, nous sommes en mesure de voir dans le logiciel PollEx PCB où se trouve l'erreur, mais il y a également une sonde croisée vers le logiciel Altium Designer, de sorte que vous pouvez voir le composant spécifique.

Et vous pouvez également voir et comprendre à quel endroit de votre conception vous devez créer des mises à jour. Ainsi, vous pouvez le recharger dans le PCB PollEx et exécuter le test à nouveau. Encore une fois, un autre dégagement de composant, en regardant également l'espacement des composants. Ainsi, que nous ayons des BGA ou d'autres résistances de puce, nous pouvons les comprendre et les identifier.

Nous pouvons également examiner l'espacement des plots. Et encore une fois, chaque fois que nous passons par une vérification, nous identifions et voyons la sonde transversale du logiciel Altium, ainsi que les sondes de test. Nous pouvons donc les identifier, voir si elles sont existantes ou non, et aussi certains des espacements entre les deux.

Dans cet exemple, nous allons utiliser l'outil DFE pour vérifier notre électricité sur cette carte. Comme nous pouvons le voir, nous avons déjà le projet de conception Altium ouvert, ainsi que le projet de PCB PollEx. Et nous pouvons utiliser la même interface utilisateur pour passer de nos vérifications DFM à notre DFE. Dans une interface utilisateur similaire, il y a sur le côté gauche, certains des éléments de la catégorie à vérifier. En outre, dans cette douleur principale, il y a des groupements que nous pouvons faire pour séparer, c'est-à-dire s'ils sont à haute vitesse, ou nous pouvons regarder différents groupes de composants, et nous pouvons effectivement utiliser cela dans notre analyse pour une vérification plus avancée.

Nous sommes également en mesure de télécharger un fichier d'entrée de sorte que les paramètres que nous avons identifiés dans les cartes précédentes et certaines des règles, nous pouvons facilement les porter sur cette nouvelle conception.

Dans cet exemple, je vais vérifier quelques zones. L'un d'entre eux est le croisement de cuivre, en regardant s'il y a différentes traces qui passent sur différents plans de cuivre et en comprenant que les différences entre les impédances sont transférées d'un plan à l'autre. Nous examinerons également les dégagements des réseaux de la carte, en nous assurant que certains réseaux importants ou qui doivent avoir un bruit très faible ne sont pas proches du bord de la carte, où ils peuvent être sensibles.

Et nous avons également ajouté une autre vérification, juste pour faciliter l'ajout de contrôles et de vérifications multiples par un simple clic sur un bouton pour les activer et les désactiver. Nous procédons maintenant à la vérification. Comme vous pouvez le voir, il s'agit d'un traitement par lots, tous les résultats ont été calculés et nous pouvons examiner certaines des erreurs.

Ce premier exemple montre dans notre PCB PollEx, comment nous avons un problème avec un réseau qui passe sur deux plans de cuivre différents. Un Altium au niveau des sondes croisées. Et comme les piles de couches sont mises en évidence, nous devons faire pivoter un peu la carte pour montrer où se trouve le problème.

Ceci montre l'un des avantages d'avoir le logiciel PollEx PCB juste à côté du logiciel Altium Designer, et de pouvoir effectuer des sondages croisés entre les deux. Nous pouvons maintenant procéder à d'autres vérifications, dans ce cas, certains de nos réseaux et leur proximité avec le bord de la carte.

C'est important car, comme vous pouvez le voir, certains composants peuvent influencer la conception. Et lorsque vous faites des revues de conception, vous êtes en mesure de comprendre plus que la simple vue des couches, mais aussi peut-être, oui, les modèles de pièces juste à côté dans votre Altium Designer. Et nous pouvons comprendre qu'il s'agit d'une pièce critique, pouvons-nous déplacer l'empreinte, de sorte que nous puissions avoir plus d'espace pour les réseaux s'ils sont tous deux sur la même couche ? Je suis capable de faire cela pour plusieurs parties du PCB.

Et enfin, nous pouvons vérifier certaines de nos paires différentielles et examiner leur longueur et leur largeur. Nous effectuons donc la vérification et nous sommes en mesure d'examiner, une fois encore, certaines zones susceptibles de poser problème, tout en effectuant des sondages croisés dans notre solution Altium, afin de mieux comprendre et d'ajouter plus de détails dans la zone de préoccupation globale.

En tant que concepteur de PCB, vous pouvez utiliser ces outils pour analyser et vérifier efficacement votre configuration et votre PCB avant vos revues de conception. Cela vous permet d'avoir déjà des sujets de préoccupation ou des zones à mettre en évidence pour votre fabricant de PCB ou d'autres experts en la matière. Nous allons maintenant examiner un exemple, en utilisant l'intégrité unique et les outils d'analyse. Nous devons d'abord commencer par définir nos paramètres d'entrée, afin d'obtenir des résultats précis. Dans ce cas, nous allons commencer par examiner les matériaux et nous sommes en mesure d'ajouter des matériaux diélectriques, ainsi que d'en sélectionner quelques-uns dans la liste présentée ici.

C'est utile parce que lorsque vous commencez à choisir les stratifiés que vous voulez utiliser pour votre PCB, vous pouvez saisir les propriétés dans votre solution PollEx PCB, encore une fois pour créer des résultats efficaces et précis. Nous sommes également en mesure d'examiner l'empilement des cartes. Lorsque nous choisissons nos stratifiés, nous faisons des allers-retours avec les usines, nous comprenons l'épaisseur et même les constantes diélectriques de la version qu'elles peuvent utiliser. Et nous pouvons prendre cette pile de couches de l'usine et l'importer dans notre projet PollEx pour l'analyser. Cela nous permet de modifier l'épaisseur, ainsi que le matériau diélectrique, et même d'ajouter différentes couches si nécessaire, pour notre conception.

Enfin, nous devons ajouter des informations sur les pièces pour certaines des pièces que nous allons analyser. Dans ce cas, cela montre que nous pouvons ajuster un certain nombre de choses dans cette partie, mais pour l'intégrité du signal, nous allons examiner quelques éléments clés. Dans cet exemple, nous allons examiner nos fichiers de modèles de dispositifs, ce qui nous permet d'importer nos modèles IBIS, de sorte que nous pouvons prendre des aliments sur le site Web du fabricant du composant, les importer dans PollEx PCB et même les ajuster pour le nombre de broches que nous utiliserons pour le boîtier.

Nous pouvons le faire pour toutes les parties concernées avec lesquelles nous travaillerons, et nous sommes maintenant en mesure d'effectuer certaines de nos analyses. Nous pouvons voir que, finalement, nous devons d'abord introduire certaines des informations nettes, ce qui nous sera utile lorsque nous utiliserons nos outils d'analyse. Nous sommes donc en mesure de déterminer quels sont les réseaux de puissance, quels sont les réseaux de signaux à haute vitesse, et même certains de nos réseaux différentiels. Cela nous permet également de modifier certaines des informations relatives aux réseaux. Nous disposons ainsi d'une personnalisation que nous pouvons utiliser pour créer un résultat plus précis, en utilisant à nouveau la simulation, afin d'économiser du temps et des efforts avant de construire les cartes.

Nous allons d'abord examiner l'analyse de réseau. Elle fait partie de notre suite Signal Integrity, et vous pouvez l'utiliser dès que vous téléchargez le PCB PollEx et l'extension PollEx pour Altium. Nous allons sélectionner les réseaux que nous voulons analyser, et nous pourrons également ajuster des éléments tels que la période et les fréquences de nos impulsions, et enfin, même regarder nos signaux d'entrée. Nous pouvons définir les données d'impulsion pour les ajuster à certaines conditions, et lorsque nous sommes satisfaits, nous pouvons, encore une fois, reconfirmer les modèles IBIS que nous utiliserons pour ce test. Nous utiliserons d'abord l'analyse de forme d'onde et la sélection de ce réseau nous permet de l'analyser et de créer notre sortie comme indiqué.

Ici, nous pouvons voir certaines informations standard de la ligne, telles que Vmin, Vmax, ainsi que les valeurs basse et haute de l'entrée. Nous disposons également d'options nous permettant de modifier les couleurs, d'identifier les zones clés de notre graphique et d'examiner les données du résultat en termes d'Excel, ce qui nous permet d'examiner le format tabulaire et de l'exporter vers notre logiciel de traitement de données préféré. Avec les options de visualisation ajoutées, nous pouvons ajuster notre zone de visualisation, ajuster l'étiquetage et avoir cette capacité totale de comprendre et d'identifier les résultats, mais aussi la capacité de les communiquer aux autres membres de votre équipe interfonctionnelle. Et enfin, je montre que nous pouvons réellement mesurer les points et les utiliser pour de meilleures revues de conception, de meilleures conversations et une plus grande efficacité.

Ensuite, nous allons examiner les résultats du diagramme des yeux. Nous avons donc les résultats du diagramme de l'œil, et nous sommes même en mesure de créer un masque de l'œil que nous pouvons utiliser, où nous ajustons les hauteurs, regardons le haut et le bas et la largeur moyenne, et nous pouvons même déplacer notre diagramme de l'œil pour confirmer en quelque sorte qu'il est dans les spécifications.

C'est utile, encore une fois, pour les composants clés, nous pouvons créer à la fois un effet carré et un effet diamant. Et encore, les composants clés de notre système. Nous sommes en mesure d'utiliser des vérifications rapides de l'intégrité des signaux, ce qui nous permet maintenant d'apporter ce pouvoir au concepteur de PCB, de sorte que l'expert en la matière ne peut être amené à intervenir que lorsqu'il y a des défis, lorsqu'il y a des préoccupations, et après que ce processus itératif a été mené à bien du point de vue du concepteur de PCP. Examinons maintenant certains de nos autres outils d'analyse disponibles grâce à l'extension PollEx pour Altium.

L'autre outil disponible dès que vous téléchargez l'extension PollEx for Altium est notre outil d'analyse thermique. Il permet de réaliser une analyse thermique par éléments finis au niveau de la carte, et ce, à l'aide d'une solution de maillage automatique. Vous êtes en mesure d'évaluer les températures du haut, de la jonction et du bas du boîtier, ce qui vous permet de comprendre ce qui se passe dans toute la section du circuit imprimé de la carte.

Dans notre version complète, vous pouvez créer des conditions limites et même ajouter des dissipateurs thermiques afin d'améliorer les performances de la carte. Il s'agit là encore d'un élément important, car nous sommes en mesure de simuler les résultats ainsi que le processus itératif de recherche des meilleures conditions d'utilisation qui peuvent être utiles au niveau du système. En parlant de niveau système, nous sommes en mesure d'envoyer la carte aux solutions Altair pour créer une analyse thermique au niveau système.

Pour ceux qui utilisent des boîtiers, pour ceux qui ont un système plus grand qu'un simple PCB, nous sommes capables d'utiliser les autres suites logicielles d'Altair afin de comprendre d'abord au niveau du PCB, puis au niveau d'un système plus grand. Voyons à quoi ressemble ce processus avant de passer au niveau du système en utilisant l'extension PollEx pour Altium. Nous allons maintenant examiner l'analyse thermique de notre PCB.

Encore une fois, nous utilisons la même interface utilisateur unifiée pour exécuter notre analyse thermique. Nous devons ajouter les informations thermiques de notre carte, y compris au niveau des composants. Tout ce qui concerne la dissipation de puissance maximale, les températures de fonctionnement, et aussi la géométrie du boîtier, tout cela pour nous aider à créer un modèle thermique plus précis du PCB.

Comme pour l'intégrité du signal, nous devons ajouter des données sur les matériaux et, dans certains cas, nous pouvons réutiliser les mêmes informations que celles introduites lors de l'analyse de l'intégrité du signal. J'ajoute une pâte thermique au cas où nous devrions l'utiliser, pour augmenter notre efficacité à comprendre comment nous pouvons diminuer la température de fonctionnement de certains de nos composants principaux.

Nous allons également examiner la possibilité d'ajouter et d'ajuster notre pile de couches. Nous pouvons réfléchir à la possibilité d'utiliser notre test thermique pour déterminer si nous pouvons utiliser un cuivre plus épais ou si nous pouvons utiliser un cuivre plus fin, une once par opposition à deux onces, ce qui pourrait nous faire économiser des coûts globaux, en particulier lors de la construction de gros volumes. Et encore une fois, nous allons parcourir le processus d'ajout de certaines informations.

Donc, pour ce composant, nous pouvons choisir notre type fonctionnel. De même, le type d'emballage, nous en avons quelques uns qui sont disponibles pour être sélectionnés, et nous pouvons ajuster l'emballage spécifique, les informations thermiques comme mentionné. Tout ce qui concerne la taille du corps, les dimensions X et Y, la hauteur du corps, la hauteur de montage. Et aussi, nous pouvons regarder les données du modèle si nous utilisons un modèle à deux résistances pour personnaliser notre boîtier.

Pour les données du modèle, nous aurons besoin de la température de la jonction et du boîtier et de la température de la résistance thermique de la jonction de la carte. Ces données sont exprimées en Kelvin par watt. Vous pouvez généralement les trouver sur la fiche technique du produit. Dans notre cas, nous l'avons saisie pour trois de nos principaux composants que nous utiliserons pour mieux comprendre la réponse thermique. De plus, dans la version complète, vous serez également en mesure d'établir un lien partiel à partir de votre bibliothèque, afin d'importer ces données automatiquement.

Après avoir enregistré le projet, nous sommes maintenant prêts à commencer notre analyse thermique. Certaines de ces options seront grisées, y compris le chauffage Juul. Ces fonctions supplémentaires seront disponibles dans notre version complète de PollEx pour Altium.

Maintenant, nous sommes en mesure d'ajuster certains de nos paramètres globaux ici, de la direction de la gravité, en regardant également le matériau de colle de la carte. Dans ce cas. Nous pouvons aussi regarder les conditions limites et dans notre version complète, nous pouvons ajouter des dissipateurs thermiques facilement grâce à notre menu déroulant. En exécutant notre analyseur, nous sommes en mesure de voir les résultats des données et des informations sur le produit que nous avons saisies.

Ainsi, l'ajustement de la plage de température nous permet de mieux visualiser les réponses de nos composants clés. Et nous pouvons également ajuster ce que nous regardons. Ainsi, nous pouvons examiner le boîtier supérieur du composant ou le comparer à la jonction, et même examiner le boîtier inférieur, à la fois du haut de la carte et de la surface inférieure de la carte. Donc, si nous avons ces résultats, nous pouvons regarder, comprendre quels composants nous devons déplacer, ou si nous devons ajouter des dissipateurs thermiques. Et nous pouvons également envisager d'ajuster et d'exporter les résultats.

L'ajout d'une analyse thermique à votre carte sera très utile pour comprendre comment votre carte réagira à la chaleur pendant ces moments de haute température et de haute puissance. Il s'agit également d'un autre outil permettant de simuler votre conception et de comprendre comment votre carte réagira, afin d'organiser des réunions de révision de la conception plus efficaces et de comprendre parfaitement votre carte avant de l'envoyer à la fabrication. Voyons maintenant un résumé de notre analyse de PCB à l'aide de PollEx pour Altium.

Nous sommes en mesure de fournir des vérifications thermiques et d'intégrité du signal à exécuter tout au long du processus de conception du PCB. Cela signifie que vous pouvez créer un processus d'édition pour comprendre comment votre carte va réagir en utilisant une méthodologie basée sur la simulation. Vous pouvez également sauvegarder ou exporter les résultats pour qu'ils soient examinés par des experts en la matière, en ne les faisant intervenir que lorsqu'il est temps pour eux de prendre des décisions et, après certains des contrôles initiaux, des mesures initiales peuvent être prises pour améliorer les performances.

Enfin, vous êtes en mesure d'exporter d'autres logiciels Altair pour une analyse complète au niveau du système. Comme nous l'avons mentionné, il existe des outils tels que ElectroFlo qui peuvent être utilisés pour l'analyse au niveau du système et apporter une approche complète à votre PCB et à votre méthodologie de conception de produit. Et encore une fois, nous sommes en mesure d'intégrer l'intégrité de l'alimentation et l'analyse complète en utilisant notre version complète de PollEx.

Maintenant que nous avons vu comment la simulation est utilisée efficacement grâce à notre PCB PollEx pour Altium, résumons en montrant comment une méthodologie axée sur la simulation permet un travail d'équipe plus efficace au sein d'une équipe interfonctionnelle. Le fait de disposer d'un flux de travail centralisé permet aux différents membres de l'équipe de se rencontrer au cours du processus de conception. Cela se fait dans le cadre des réunions de révision de la conception, voire dans l'outil lui-même. Laissez-moi vous poser la question suivante. Rencontrez-vous votre équipe de conception ou votre équipe de systèmes ? Y a-t-il déjà eu une erreur due à une mauvaise communication ou à un manque de perspicacité ? Un engagement plus efficace pourrait-il améliorer la qualité finale de votre PCB ?

C'est ce que cela signifie lorsque nous gagnons du temps grâce à notre travail d'équipe et que nous tirons également parti d'un flux de travail centralisé. Nous sommes en mesure de réunir les membres de l'équipe qui devraient s'engager ensemble, qui devraient travailler et comprendre les solutions afin de trouver des problèmes et des optimisations avant de lancer la fabrication du circuit imprimé. Notre idée est de réunir les concepteurs et les experts en systèmes.

Encore une fois, PollEx n'est qu'un outil de soutien, mais notre plateforme permet de réunir le concepteur et les experts afin de créer une équipe interfonctionnelle utilisant un seul outil et réunissant le tout dans une seule interface. Cela crée de l'efficacité et, mieux encore, un concepteur de PCB peut effectuer une analyse thermique, des vérifications de l'intégrité du signal et des vérifications DFX avant que la révision de la conception n'ait lieu. Cela libère le temps de l'expert en la matière, qui ne peut être contacté qu'après que les petites modifications itératives ont été effectuées et qu'il peut réellement voir les résultats à l'aide de la suite logicielle PollEx PCB.

En tant qu'utilisateur d'Altium, vous pouvez télécharger l'extension dès aujourd'hui et mettre en œuvre gratuitement l'une des démos présentées dans votre flux de travail actuel. Cela signifie que vous pouvez commencer à optimiser votre conception en améliorant votre réponse thermique, ou en améliorant la qualité, en ajoutant des contrôles DFM dans votre flux de travail.

Le lien ci-dessous est votre porte d'entrée pour commencer. Essayons de mieux comprendre ce que cela signifie. Lorsque vous vous rendez sur altair.com/pollex-for-ecad, vous arrivez sur cette page pour en savoir plus sur PollEx ou pour télécharger le logiciel gratuit.

Cela vous permet de commencer très rapidement et efficacement et d'apporter ce travail d'équipe dans votre équipe, mais aussi de comprendre comment vous pouvez créer une méthodologie basée sur la simulation pour économiser du temps et de l'argent.

Encore une fois, utilisez le lien pour commencer, et si vous avez des questions, n'hésitez pas à m'en faire part. Je vous remercie beaucoup pour votre attention. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à me contacter par e-mail et je suis également disponible sur LinkedIn. Merci beaucoup.

A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Harry A. Kennedy is an Engineer who’s excited about all things that deal with printed circuit boards. He is a Technical Specialist in Electronic System Design for Altair, where he helps customers solve problems ranging from simulation, verification, and PCB manufacturing technologies. Before that, he started working in the semiconductor industry at Texas Instruments 7 years ago as a validation and then applications engineer supporting automotive high side drivers. Harry has a bachelor’s degree in Electrical Engineering from Ohio State University. 

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