La mécanique rencontre l'électronique sans accroc dans la conception de PCB multi-cartes

Si vous prenez vraiment le temps d'apprécier la disposition des PCB, vous découvrirez que les cartes de circuits sont autant des œuvres d'art qu'elles sont le fruit de la science et de l'ingénierie. La conception de PCB multi-cartes élargit seulement les possibilités en termes de forme, fonction et capacités. La réalité est que de nombreux produits sont des systèmes multi-cartes, et la nécessité d'intégrer plusieurs PCB dans un seul paquet ou écosystème est un domaine spécialisé du développement électronique.

Qu'est-ce qui rend les systèmes multi-cartes plus complexes que de travailler avec un seul PCB? Ce n'est pas la difficulté du concept, mais plutôt le fait que les interconnexions multi-cartes peuvent être sujettes à des erreurs. De plus, la révision manuelle et la vérification sont chronophages et, franchement, laissent beaucoup à désirer en termes de précision. Lorsque cela se produit, l'industrie de l'EDA intervient avec une multitude d'outils de conception et de vérification qui peuvent facilement vérifier la connectivité dans les systèmes multi-cartes. Si vous n'avez jamais vu ces outils en action, voici une liste des gros problèmes qu'ils résolvent à la fois mécaniquement et électriquement.

Le côté mécanique

Économie d'espace sans le coût

Les conceptions multi-cartes vous offrent plusieurs manières intéressantes d'utiliser efficacement l'espace disponible dans votre boîtier. Comparées à une autre option, comme un PCB rigide-flexible, les systèmes multi-cartes ont tendance à coûter moins cher en raison du coût inférieur de fabrication des PCBs et du coût plus bas des interconnexions carte-à-carte.

Comment pouvez-vous atteindre cette efficacité d'espace dans les systèmes multi-cartes? Voici quelques idées:

• Empilement de cartes avec des connecteurs d'en-tête ou des connecteurs en mezzanine
• Empilement à angle droit le long des parois du boîtier
• Empilement de cartes utilisant des rails mécaniques dans le boîtier
• Interconnexions de faible profil utilisant des connecteurs de bord
• Empilement ou interconnexions à angles étranges utilisant des rubans de circuit imprimé flexible (FPC)

Ces techniques d'empilement et d'interconnexion nécessitent toutes d'explorer la dimension Z à l'intérieur de votre boîtier. Cela signifie que vous avez besoin, au minimum, d'outils de visualisation 3D utilisant des formats de modèles 3D standards pour le PCB et ses composants.

Et la vérification des erreurs? Évidemment, les outils de conception 3D vous permettent d'orienter vos cartes comme vous le souhaitez, mais comment saurez-vous qu'elles s'assemblent correctement et sans interférence mécanique? C'est là qu'il est temps de faire appel à un ingénieur en conception mécanique (MCAD) pour prendre en charge ces tâches de conception.

Travaillez avec votre ingénieur mécanique

La conception de PCB multi-cartes vous oblige à sortir de votre silo et à travailler directement avec un ingénieur mécanique. L'ingénieur mécanique joue un rôle très important dans la conception de systèmes multi-cartes qui va au-delà de la création d'un boîtier. Leur travail s'étend à plusieurs tâches de conception importantes qui auront un impact sur votre agencement électrique:

• Planification des passages de câbles ou de fils
• Planification de l'ordre d'assemblage mécanique et électrique dans l'enceinte
• Détermination des ouvertures dans le boîtier pour les boutons, connecteurs, etc.
• Identification des collisions entre les composants dans le produit
• Incorporation d'éléments de refroidissement actifs ou passifs

La partie la plus importante du développement de produit en termes de conception mécanique est la forme et l'ajustement dans l'enceinte, y compris en ce qui concerne l'assemblage de plusieurs PCB dans un système. Étroitement liée à la conception mécanique est la conception électrique, car l'alimentation et le signal devront passer entre les cartes. C'est là que les outils de conception multi-cartes directement dans votre plateforme CAO peuvent aider à maintenir votre conception en ordre et exempte d'erreurs électriques.

Le côté électrique

Au sein d'un PCB unique, la conception électrique est la même que pour un PCB multi-cartes. Les outils de disposition et de routage remplissent les fonctions importantes de vérification de la conception par rapport aux contraintes et d'automatisation du processus de création de la disposition du PCB. Dans le domaine multi-cartes, vous avez plusieurs cartes à gérer, et des connexions doivent être définies entre ces cartes. C'est là que les fonctionnalités de conception de domaine multi-cartes interviennent pour garantir que la conception électrique est correcte.

Les outils de conception de PCB multi-cartes peuvent vérifier la connectivité des réseaux entre différentes cartes en fonction de leurs interconnexions mécaniques via des connecteurs ou des câblages. Le système DRC dans le domaine multi-cartes assure que les bons réseaux seront connectés lorsque chaque carte du système est assemblée. Lors de l'accouplement au connecteur, les violations de connexion logique de réseau peuvent être détectées par le moteur ERC.

Lorsque vous avez des surfaces d'accouplement entre les connecteurs ou des connexions de bord, la vérification des règles vise à prévenir les courts-circuits ou les incompatibilités de brochage des connecteurs.

Vous devriez toujours vérifier vos brochages pour leurs connexions de réseau individuelles et orientations dans le cadre d'une révision de conception régulière, mais une fonction de vérification des règles d'interconnexion multi-cartes vous aide à les détecter entre les sessions de révision. Avec un connecteur de carte à carte à nombre élevé de broches, comme ceux impliquant des centaines de connexions, c'est un énorme gain de temps car cela pourrait attraper une erreur très importante et éventuellement éliminer des heures de reroutage.

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