Déplacez la vérification des interférences vers l’ECAD pour un flux de travail plus efficace

Le développement de produits électroniques implique des ensembles mécaniques et électriques qui doivent coexister dans un encombrement physique contraint. Obtenir cet ajustement correct n’est pas facultatif : un connecteur qui dépasse de la paroi du boîtier, un condensateur trop haut qui touche le châssis, ou un trou de montage qui tombe sur une piste sont autant de problèmes qui bloquent la fabrication. L’approche traditionnelle pour résoudre ces problèmes consiste à repousser la vérification des interférences vers l’aval, dans le domaine du concepteur mécanique, une fois que le routage du PCB est déjà terminé. C’est dans cette séquence de transfert que le risque sur le planning s’accumule.

Lorsque l’outil ECAD ne peut pas importer la géométrie du boîtier ni des corps 3D précis des composants, le concepteur électronique n’a aucun moyen pratique de vérifier les dégagements. Cette responsabilité de vérification repose alors entièrement sur l’équipe mécanique, qui reçoit l’assemblage terminé, identifie les violations et transmet les exigences de correction au concepteur électronique. L’autre option, avec un logiciel ECAD insuffisant côté MCAD, consiste à exporter des fichiers mécaniques depuis l’environnement ECAD, puis à les réimporter dans l’environnement MCAD afin de reconstruire le modèle d’assemblage PCB dans le logiciel MCAD.

Chaque cycle dans cette boucle coûte du temps. Dans les projets aux délais serrés ou avec des dépendances d’ingénierie simultanée, de multiples allers-retours peuvent repousser de plusieurs semaines les dates de tape-out et de fabrication des prototypes.

Comment raccourcir ce calendrier ? Il vous faut une méthodologie qui donne aux concepteurs électroniques la possibilité de vérifier les interférences avant que la conception ne soit transmise aux concepteurs mécaniques. L’utilisation de cette méthodologie peut réduire les itérations, faire gagner du temps et améliorer la précision globale de votre planning. Voyons comment cette méthodologie fonctionne.

N’allongez pas votre planning avec des vérifications d’interférences tardives

Un seul transfert ECAD-vers-MCAD avec des violations d’interférences reste gérable. Le problème se complique lorsque ces violations imposent de repositionner des composants, ce qui invalide ensuite le routage, oblige à revoir les contraintes d’intégrité du signal, puis peut nécessiter un nouveau stackup ou une modification d’empreinte. Un connecteur qui doit être déplacé de 2 mm pour éviter un bossage peut entraîner une cascade de modifications : nouveau routage des paires différentielles, corrections d’appariement de longueur et mise à jour des notes de fabrication. Aucun de ces travaux n’ajoute de valeur à la conception ; ils servent à corriger un problème qui existait avant le premier transfert, mais qui n’était pas visible pour l’ingénieur réalisant le routage.

L’impact sur le planning est toujours difficile à rattraper, et personne n’aime reprendre un routage PCB simplement pour s’adapter à des modifications mécaniques qui auraient dû être évidentes. Les concepteurs mécaniques travaillant en parallèle sur l’outillage du boîtier ou sur l’analyse structurelle ne peuvent pas finaliser leur travail tant qu’ils attendent un contour de carte stable et un profil de hauteur des composants fiable. Chaque itération qui renvoie une violation d’interférence non résolue bloque l’ensemble du programme mécanique.

Anticipez la vérification grâce à l’intégration STEP

La méthodologie qui élimine la plupart de ces itérations est simple : intégrer la géométrie 3D dans l’environnement ECAD avant que la conception ne quitte l’équipe électronique. Cela nécessite deux éléments d’entrée. Le premier est un corps 3D précis pour chaque composant, généralement un fichier STEP fourni par le fabricant du composant ou modélisé selon l’enveloppe mécanique publiée. L’intégration de ces modèles comme propriétés de composant dans l’entrée de bibliothèque garantit que la représentation 3D accompagne l’empreinte tout au long de la conception. Le second élément est un export STEP du boîtier mécanique fourni par l’équipe mécanique, importé dans l’éditeur PCB comme corps 3D au niveau de la carte.

Une fois ces deux éléments présents, le concepteur électronique peut effectuer une vérification des dégagements dans l’outil ECAD selon des règles définies. Les composants qui violent l’enveloppe de dégagement ou qui intersectent physiquement la géométrie du boîtier sont signalés dans la vue 3D. Le concepteur résout alors ces violations en repositionnant les composants, en ajustant le contour de la carte ou en coordonnant une modification de géométrie avec l’équipe mécanique avant tout transfert formel. Ainsi, lorsque la conception arrive chez l’équipe mécanique, la vérification des interférences a déjà été effectuée par rapport à la géométrie réelle du boîtier, et l’examen restant porte sur la confirmation de l’ajustement plutôt que sur la découverte de problèmes.

Figure 1 - Flux d’exportation de fichiers pour la vérification mécanique par rapport à la vérification intégrée des interférences 3D dans l’ECAD.

Règles de dégagement 3D et vérification en ligne dans Altium Designer

Effectuer une vérification des interférences dans l’ECAD exige que l’outil évalue la géométrie des corps 3D par rapport aux contraintes de dégagement, et pas seulement les contours de courtyard en 2D. La vérification basée sur les courtyards détecte les recouvrements d’empreintes à la surface de la carte, mais ne tient pas compte de la hauteur des composants, des boîtiers de connecteurs inclinés ou des éléments du boîtier qui dépassent vers l’intérieur depuis le couvercle. Les interférences réelles sont un problème tridimensionnel.

Altium Designer prend en charge l’import et l’export de modèles et fichiers STEP, ce qui permet d’effectuer la vérification des interférences électriques au sein même de la conception électrique. La règle de dégagement des composants vérifie que tous les corps 3D et modèles de la conception respectent les contraintes que vous avez définies.

La capacité de vérification des règles de conception en ligne dans Altium Designer vous avertit des collisions et met en évidence leur emplacement en vert, en identifiant les primitives en infraction. Un indicateur est également présent lorsqu’un modèle STEP ou un corps 3D donné viole le dégagement spécifié. Les primitives évaluées sont les fichiers STEP des composants et le fichier STEP du boîtier mécanique. L’image ci-dessous illustre que les connecteurs ne s’insèrent pas correctement dans le boîtier ; ils sont donc surlignés.

Figure 2 - Collisions et violations de dégagement mises en évidence en vert

Les exigences pratiques pour cette capacité sont les suivantes :

• Import STEP pour les composants individuels, intégré comme propriété de composant dans la bibliothèque
• Import STEP pour le boîtier et les éléments mécaniques au niveau de la carte
• Vérification des dégagements 3D basée sur des règles avec des valeurs minimales configurables
• DRC en ligne mettant à jour l’état des violations pendant le placement interactif

Si l’outil ECAD ne peut pas répondre à ces quatre exigences, alors la vérification des interférences doit rester dans le MCAD, et le problème des itérations persiste. Le pire des cas est une vérification sur prototype, ce qui crée toujours un risque de refaire la carte, de reconcevoir et reconstruire le boîtier, ou les deux.

La figure suivante montre le résultat des modifications apportées au positionnement des connecteurs afin que l’assemblage électrique s’insère correctement dans le boîtier.

Figure 3 - L’absence de tout surlignage signifie que l’assemblage s’insère désormais dans le boîtier

La résolution des interférences dans l’ECAD n’élimine pas totalement la revue MCAD. Les concepteurs mécaniques doivent toujours effectuer l’analyse structurelle, confirmer les chaînes de tolérances d’assemblage du boîtier, valider les longueurs d’engagement des fixations et examiner les chemins thermiques. La différence, c’est que le premier transfert arrive avec un statut d’interférence déjà validé. L’équipe mécanique n’est plus la première ligne de défense contre les violations de dégagement ; elle examine une conception qui a déjà été vérifiée par rapport à sa géométrie.

Au lieu d’un exercice d’identification des violations générant une liste de corrections, le MCAD peut fournir une revue de confirmation qui soit passe sans problème, soit fait apparaître des questions propres à l’analyse de tolérance ou à la séquence d’assemblage, qui sont de véritables problèmes du domaine mécanique. C’est une utilisation plus efficace du temps de l’équipe mécanique, et cela produit un état de transfert plus stable pour les deux équipes.

MCAD CoDesigner : intégration mécanique complète avec l’ECAD

Le co-design MCAD d’Altium est conçu pour combler l’écart entre les domaines de conception ECAD (électrique) et MCAD (mécanique), mettant fin à l’époque où les assemblages PCB étaient « jetés par-dessus le mur » aux ingénieurs mécaniques. Il connecte les projets Altium aux applications MCAD 3D les plus répandues, permettant aux équipes pluridisciplinaires de participer à une ingénierie collaborative tout en éliminant de nombreux processus manuels d’échange de fichiers normalement nécessaires à la conception du boîtier, à la définition des contraintes et à la contre-vérification des interférences.

La collaboration ECAD-MCAD est le processus de synchronisation des données de conception électrique et mécanique. Pour les ingénieurs mécaniques, cela signifie moins de surprises et moins de retouches. Au lieu de s’appuyer sur des exports STEP, IDF, IDX et DXF ou sur des mises à jour manuelles, elle permet une collaboration directe avec la géométrie native dans votre logiciel de CAO mécanique. Un ingénieur électronique peut transmettre les modifications de conception au logiciel MCAD privilégié afin que les ingénieurs mécaniques disposent de contours de carte, de placements de composants et de géométrie cuivre exacts. Cela permet à chaque partie de travailler sur les dernières modifications sans délais ni malentendus.

• Synchronisation bidirectionnelle : Les ingénieurs peuvent synchroniser les conceptions PCB entre Altium Designer et les logiciels MCAD les plus répandus, garantissant que les deux équipes travaillent en permanence sur la même version de la conception, réduisant ainsi le risque d’erreurs et de reprises.
• Prise en charge avancée de la géométrie cuivre : Les ingénieurs mécaniques obtiennent les données d’ingénierie électrique claires dont ils ont besoin pour effectuer des vérifications mécaniques détaillées ou des analyses FEA, avec prise en charge du cuivre extrudé et du transfert des vias pour la géométrie cuivre et les couches de masque 3D.
• Partage efficace des fichiers CAO : Les concepteurs utilisent leurs outils préférés tandis que l’intégration à l’espace de travail Altium gère automatiquement les données et le transfert de conception, réduisant le temps de développement, minimisant les nouvelles itérations de carte et accélérant la mise sur le marché.

Fonctionnement du processus Push-Pull

MCAD CoDesigner met en œuvre un processus Push-Pull simple. Les mises à jour d’un côté peuvent être transférées à un collègue en quelques secondes, déclenchant une notification dans le panneau de co-conception du collaborateur, et chaque partie peut suivre les changements en ajoutant des commentaires à chaque opération Push. Cet échange instantané de données critiques se fait sans import ni export manuel de fichiers IDF/IDX/STEP/DXF.

La fonctionnalité push-pull rend un projet Altium accessible à un ingénieur mécanique depuis Altium Designer. Une fois la conception importée dans une application MCAD, toutes les modifications effectuées dans l’outil MCAD sont synchronisées en retour vers le côté ECAD. Une fois rapatriées dans Altium Designer, les données de routage PCB sont immédiatement mises à jour pour refléter les changements du contour de carte et du cuivre.

Applications MCAD prises en charge

Les conceptions PCB peuvent être importées dans SolidWorks, Autodesk Inventor, Fusion 360 ou PTC Creo, vous offrant tout le nécessaire pour le développement produit dans un flux de travail rationalisé.

Pour plus de détails, vous pouvez consulter :

• Intégration ECAD MCAD pour la conception de produits
• Collaboration de conception ECAD-MCAD avec MCAD Co-Design

Pour une vue d’ensemble des capacités de MCAD CoDesigner, regardez la vidéo ci-dessous.

Conclusion

La vérification des interférences en conception électronique est une partie nécessaire et critique du processus de conception : tout simplement, votre produit ne peut pas être fabriqué si l’assemblage électronique ne s’insère pas dans le boîtier. Faire circuler une conception entre concepteurs électriques et mécaniques coûte du temps et de l’argent. Vérifier les dégagements dans l’outil de conception électrique est une option bien meilleure et bien plus efficace.

Déplacer la vérification des interférences électriques plus tôt dans le flux de conception nécessite un outil ECAD capable d’importer des fichiers STEP de composants et de boîtiers, ainsi que d’effectuer une vérification des règles 3D. Grâce aux contrôles d’interférences 3D intégrés dans Altium Designer, ainsi qu’à l’outil MCAD CoDesigner pour la collaboration avec les ingénieurs mécaniciens, tout flux de travail est possible dans Altium Designer. L’environnement unifié d’Altium Designer vous offre des moyens plus efficaces de mener à bien le processus de conception. Le résultat est un temps de conception réduit, permettant une mise sur le marché du produit dans les délais.

Que vous ayez besoin de concevoir une électronique de puissance fiable ou des systèmes numériques avancés, utilisez l’ensemble complet des fonctionnalités de conception de PCB d’Altium et ses outils de CAO de classe mondiale. Altium fournit la première plateforme mondiale de développement de produits électroniques, avec les meilleurs outils de conception de PCB du secteur et des fonctionnalités de collaboration interdisciplinaire pour les équipes de conception avancée. Contactez un expert Altium dès aujourd’hui !