Comment utiliser la co-conception ECAD-MCAD pour la conception d'enclos de PCB et la disposition des circuits imprimés

Les circuits imprimés sont intéressants à concevoir et à implanter, mais un PCB aura besoin d’un boîtier pour rester mécaniquement stable. Les boîtiers pour PCB peuvent être achetés prêts à l’emploi ou vous pouvez créer un boîtier personnalisé à l’aide d’un logiciel MCAD. Quelle que soit la méthode choisie pour créer votre boîtier, vous devrez importer l’implantation de votre PCB dans des outils MCAD afin de vous assurer que la carte et ses composants n’entrent pas en conflit avec le boîtier.

Lorsque vous travaillez avec une implantation complexe, un système multi-cartes ou un PCB flexible, vous devrez accéder rapidement à un logiciel MCAD pour inspecter les interférences entre le boîtier de votre PCB, vos composants électroniques et votre carte. Altium contient les outils MCAD nécessaires pour vérifier les interférences mécaniques lors de la conception de votre circuit imprimé et de votre boîtier personnalisé, et inclut l’ensemble le plus puissant de fonctionnalités de conception de PCB. Les concepteurs peuvent créer des cartes complexes pour toute application en parallèle de leurs boîtiers.

Comment concevoir un boîtier de PCB et une implantation pour éviter les interférences

Lorsque vous devez concevoir un boîtier autour de l’implantation de votre PCB et éviter les interférences entre composants, plusieurs options s’offrent à vous pour garantir la précision de votre conception :

• Exporter l’implantation de votre PCB sous forme de fichier STEP et l’importer dans une application MCAD pour la conception du boîtier
• Exporter votre boîtier sous forme de fichier STEP et l’importer dans votre logiciel ECAD

Altium prend en charge ces deux processus dans le cadre de la conception de PCB et de boîtiers. Toutefois, lorsque vous devez éviter les interférences, vous pouvez importer un fichier STEP dans votre projet PCB et vérifier les interférences manuellement ou automatiquement. Les règles de conception peuvent être utilisées pour contrôler l’implantation des composants par rapport au boîtier du PCB en 3D afin d’identifier les éléments qui doivent être déplacés.

Vérification des espacements et des collisions en 3D avec Altium

Malheureusement, les concepteurs de PCB ont besoin d’ingénieurs mécaniciens ou d’un logiciel MCAD pour modifier un boîtier existant ou concevoir un boîtier personnalisé pour un PCB. Ces conceptions de boîtiers nécessitent une approche de co-conception ECAD-MCAD entre les disciplines électrique et mécanique.

La conception de boîtiers PCB personnalisés exige une collaboration ECAD-MCAD

Pour de nombreux produits, créer l’expérience utilisateur souhaitée nécessite une co-conception entre concepteurs mécaniques et électriques. L’interaction entre les domaines du génie mécanique et électrique offre deux approches pour définir les contraintes dans l’espace de conception.

• Approche mécanique d’abord : Le boîtier souhaité est défini en premier et sert de contrainte principale pour la taille de la carte, la taille des composants et leur implantation.
• Approche électrique d’abord : La taille du PCB est déterminée en premier, parfois finalisée uniquement après l’achèvement de l’implantation. Une fois celle-ci terminée, l’ingénieur mécanicien construit le boîtier autour du PCB.

L’approche électrique d’abord est beaucoup plus simple, car elle donne à l’ingénieur électricien toute liberté pour sélectionner et placer les composants sur le PCB. Une fois cette étape terminée, l’ingénieur mécanicien prend un modèle finalisé et conçoit le boîtier personnalisé autour de celui-ci. Il s’agit essentiellement d’une approche en cascade qui rappelle l’époque de l’ingénierie « par-dessus le mur ».

Ces conceptions peuvent sembler simples, et le design personnalisé prend souvent la forme d’une boîte entourant les composants du PCB avec une marge minimale pour les parois du boîtier.

Lorsqu’une expérience fonctionnelle et esthétique plus unique est requise, l’approche mécanique d’abord s’impose. Cela signifie que les équipes de conception doivent adopter une démarche de co-conception où les contraintes sont définies initialement dans un logiciel MCAD plutôt que dans l’implantation du PCB.

Co-conception MCAD pour les boîtiers de PCB

Un processus clé pour développer des boîtiers de PCB est la co-conception MCAD, où ingénieurs mécaniciens et électriciens itèrent conjointement pour développer un PCB et son boîtier. Ce processus est utilisé pour des boîtiers complexes, pouvant présenter des formes élaborées et intégrer plusieurs PCB dans un même assemblage.

Pour les ingénieurs mécaniciens, les approches de co-conception MCAD offrent de nombreux avantages, le principal étant la possibilité de définir les contraintes pour le concepteur électrique. Imposer des contraintes à l’implantation du PCB consiste à définir plusieurs éléments nécessaires pour que le PCB puisse être monté et s’intégrer dans le boîtier, tels que :

• Dimensions et taille globale du PCB
• Épaisseur totale du PCB
• Emplacement des zones d’exclusion, y compris celles basées sur la hauteur
• Emplacement des trous de fixation, découpes ou fentes
• Placement de composants spécifiques, généralement des connecteurs
• Planification et modélisation des chemins de câblage

Planifier ces éléments en amont contraint le concepteur de la carte, mais garantit également que la conception s’intégrera dans le boîtier souhaité. En général, après l’implantation, un modèle 3D du PCB avec ses composants est examiné afin de vérifier son intégration dans le boîtier.

Les dégagements et interférences du boîtier peuvent être vérifiés en 3D grâce à l’ensemble d’outils MCAD intégré d’Altium.

Une fois ces contraintes définies, l’ingénieur mécanicien peut se concentrer sur la conception du boîtier et la planification de son processus de fabrication. Pendant ce temps, le concepteur PCB peut élaborer une implantation respectant ces contraintes. Des revues périodiques de l’implantation des composants seront nécessaires afin de s’assurer que les contraintes mécaniques ne sont pas violées. Cela peut être réalisé via un processus push-pull standard sur une plateforme cloud comme Altium.

Boîtiers PCB prêts à l’emploi

Il existe de nombreuses options de boîtiers PCB prêts à l’emploi offrant diverses fonctionnalités. Ces boîtiers sont particulièrement utiles pour le prototypage ou la production rapide en faibles à moyens volumes. Ils offrent une solution rapide de mise sur le marché adaptable à de nombreux designs. Ils comprennent souvent des plots de fixation, des trous traversants, des trous filetés pour fixations, des ouvertures pour câbles ou connecteurs et des ouvertures de ventilation pour la circulation d’air. Certains boîtiers prêts à l’emploi disposent également d’un indice IP élevé et, combinés à des connecteurs de panneau ou de châssis de même indice, permettent de créer des systèmes fiables capables de résister aux environnements difficiles.

Un exemple de boîtier PCB de Polycase est présenté ci-dessous. Ces boîtiers conviennent à de nombreuses conceptions, notamment les systèmes numériques, embarqués et les petits systèmes d’électronique de puissance.

Les fournisseurs de boîtiers prêts à l’emploi fournissent généralement un modèle mécanique 3D du boîtier, pouvant servir à définir les contraintes du PCB. L’utilisation d’un modèle 3D pour le boîtier et l’exportation d’un contour 2D pour la carte suivent l’approche MCAD d’abord et nécessitent un logiciel MCAD. À partir du modèle 3D, le concepteur MCAD peut tracer un contour de PCB compatible avec les plots ou entretoises de fixation. Les utilisateurs CAD peuvent également spécifier l’épaisseur de la carte dans le modèle du boîtier et transmettre cette information au concepteur PCB.

Bien que l’échange d’un fichier DXF soit souvent l’approche standard pour définir la géométrie de la carte, les utilisateurs de logiciels MCAD peuvent également transférer directement la géométrie vers un logiciel ECAD comme Altium. Cette transmission directe vers le PCB élimine les échanges de fichiers et garantit que le concepteur dispose toujours des spécifications mécaniques correctes.

Collaboration ECAD-MCAD avec Altium

Altium transforme la collaboration ECAD-MCAD en proposant une plateforme cloud unifiée qui élimine les goulets d’étranglement liés aux échanges de fichiers. La plateforme permet une synchronisation en temps réel entre équipes électriques et mécaniques, avec un partage fluide des implantations PCB, des modèles de composants et des contraintes de boîtier.

Les ingénieurs mécaniciens peuvent transférer directement les spécifications de géométrie de la carte dans Altium. Les ingénieurs électriciens peuvent partager des implantations mises à jour sans transferts manuels. L’intégration ECAD-MCAD prend en charge une co-conception itérative qui simplifie la conception de boîtiers complexes.

Travailler avec des implantations 3D complexes de PCB dans Altium

Lorsque vous travaillez avec une implantation complexe, un système multi-cartes ou un PCB flexible, vous devez accéder rapidement aux outils MCAD pour inspecter les interférences entre votre boîtier PCB, vos composants électroniques et votre carte. Altium contient les outils ECAD et MCAD nécessaires pour vérifier les interférences mécaniques lors de la conception de votre circuit imprimé et de votre boîtier, et inclut l’ensemble le plus complet de fonctionnalités de conception de PCB. Les concepteurs peuvent créer des cartes complexes pour toute application en parallèle de leurs boîtiers.

Altium est la seule plateforme de conception PCB offrant un ensemble complet de fonctionnalités ECAD et MCAD pour toute application électronique. Que vous conceviez des PCB simples ou des systèmes multi-cartes complexes, Altium dispose des fonctionnalités électriques et mécaniques nécessaires pour créer des technologies de pointe.

Altium apporte un niveau d’intégration sans précédent à l’industrie électronique, auparavant réservé au développement logiciel, permettant aux concepteurs de collaborer en toute sécurité et d’atteindre des niveaux d’efficacité inégalés.

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