Les concepteurs actuels de PCB sont devenus les piliers de la conception des produits électroniques

Les concepteurs professionnels savent que leur rôle est fondamental dans le processus de développement des produits électroniques. En effet, sans circuits imprimés, les semi-conducteurs deviendraient inutiles et ne permettraient pas d'offrir les expériences modernes que nous apprécions tous.

Même s'il est désormais acquis que les concepteurs de PCB jouent un rôle essentiel dans le processus de développement des produits, les outils dont ils disposent demeurent trop peu performants. Les logiciels de conception de PCB sont, en effet, parfaits pour créer un layout physique, mais peinent à évoluer vers une suite complète dédiée au développement de produits.

Comment les acteurs du secteur peuvent-ils aider les concepteurs de PCB à renforcer leur rôle dans le développement des produits ? Altium a progressivement élargi son champ d'action jusqu'au niveau du système et a créé des outils qui permettent aux concepteurs de s'impliquer davantage dans le processus de développement des produits.

L'ingénierie traditionnelle est désormais révolue... Les produits actuels les plus performants sont construits dans le cadre d'un processus collaboratif.

Quels sont les éléments importants pour la conception de produits autres que les PCB ?

La démarche de conception d'un produit doit être évidente : elle consiste à considérer le système dans son ensemble pour créer les relations entre les principaux composants du système qui permettront d'atteindre les objectifs.

Par exemple, le boîtier et les éléments HMI déterminent le placement sur le PCB et la sélection des composants pour les ingénieurs, le nombre de cartes et de connecteurs définissent les besoins en faisceaux, les résultats de simulation peuvent influencer l'organisation de l’assemblage et les matériaux sélectionnés, etc.

La liste des relations techniques possibles dans un système peut évidemment être très longue.

Boîtier

Bien que l'expérience utilisateur souhaitée repose sur le circuit imprimé et ses composants, le boîtier est l'élément avec lequel l'utilisateur interagit. C'est pourquoi ce dernier doit offrir une expérience utilisateur accessible et arborer une esthétique agréable.

Il doit également contenir tous les composants et les sous-systèmes, et cette simple exigence impose déjà de sérieuses contraintes sur le schéma de montage.

Systèmes multi-cartes

Les produits qui reposent sur une carte ou un composant unique deviennent de plus en plus rares, et nombre d'entre eux évolueront tout au long de leur cycle de vie. De nombreux produits s'appuient sur différents composants et sous-systèmes, y compris sur plusieurs PCB qui doivent être connectés entre eux électriquement et mécaniquement.

Dans les applications de CAO mécanique, les concepteurs utilisent deux approches pour travailler avec leurs collaborateurs de CAO électronique.

L'approche traditionnelle : exporter chaque carte sous la forme d'un modèle STEP avant de le partager/l'envoyer par e-mail à l’ingénieur de CAO mécanique, qui les importera à son tour dans une application de CAO mécanique pour procéder à des vérifications mécaniques.

La nouvelle approche : une collaboration CAO électronique/CAO mécanique intégrée, où l'utilisateur de la CAO mécanique peut accéder à toutes les cartes constitutives d'un système unique sans avoir à exporter de fichier.

Dans de nombreuses entreprises, les concepteurs électriques et mécaniques continuent encore à exporter des fichiers les uns pour les autres afin d'avoir une visibilité sur la conception mécanique d'un produit.

Altium 365 a résolu ce problème en proposant l'extension MCAD CoDesigner via le cloud afin que les utilisateurs de CAO mécanique et électronique puissent collaborer directement via une plateforme en ligne sécurisée.

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La nouvelle approche consiste à appliquer des définitions logiques entre les cartes et à visualiser les contraintes mécaniques dans l'outil de CAO du circuit imprimé.

La collaboration entre la CAO électrique et mécanique, avec l'intégration des logiciels de conception mécanique et électrique, permet de gérer la collaboration mécanique.

Les définitions logiques entre les différentes cartes sont totalement nouvelles et nécessitent de concevoir des câbles et des faisceaux, tant dans les schémas que dans le layout du PCB.

Conception de câbles et de faisceaux

Lorsque vous avez plusieurs cartes dans un assemblage, elles doivent être connectées les unes aux autres électriquement et mécaniquement. Les faisceaux et les câbles sont généralement les composants qui permettent de connecter plusieurs cartes dans un assemblage.

Bien que le câblage puisse être simulé mécaniquement et visualisé en 3D, ces connexions bénéficient rarement d'une définition logique dans les schémas. La connectivité des réseaux entre les câbles n'est donc pas vérifiée, et le concepteur électrique n'est pas en mesure de tirer parti des nombreux outils de simulation et de vérification électriques nécessaires à l'évaluation complète du produit sans recourir à une application de modélisation externe.

Les définitions logiques étant désormais intégrées dans les schémas, les utilisateurs peuvent vérifier la connectivité des réseaux dans le schéma de montage à partir de la définition logique disponible dans l'éditeur de schémas.

La conception basée sur des règles dans un outil de CAO électronique prend alors une toute autre dimension pour les produits avancés disposant de plusieurs cartes et composants. La définition logique d'un faisceau ne modifie pas son rôle en tant qu'élément mécanique dans un schéma de montage, et l'assemblage complet peut être utilisé comme élément de conception mécanique dans une application de CAO mécanique.

Alimentation et EMI

Tout appareil électronique qui sera produit et vendu en masse doit passer des tests d'émissions et obtenir une certification pour être considéré conforme. Pour les produits électroniques avancés dotés de nombreux sous-systèmes numériques, le lien entre alimentation et EMI s'avère souvent problématique. Une alimentation électrique instable génère des EMI rayonnées et conduites qui doivent être identifiées au plus tôt dans le processus de conception.

Les concepteurs de PCB doivent avoir accès aux outils de simulation directement dans leur logiciel de conception de PCB afin de simplifier le processus de création de modèles, ainsi que l'itération et l'optimisation.

Historiquement, la simulation était tout aussi inefficace que la collaboration avec les utilisateurs de CAO mécanique : elle imposait d'exporter des modèles, puis de faire intervenir un expert de la modélisation électromagnétique pour créer un modèle numérique de la conception et effectuer des simulations.

Les capacités de simulation qui permettent de diagnostiquer les problèmes d'alimentation devraient être disponibles directement dans le schéma de montage. Les outils d'analyse de réseau de distribution électrique (PDN) existent déjà depuis un certain temps, mais les dernières générations n'obligent plus les utilisateurs à quitter leur éditeur de PCB.

Le processus de conception d'un produit nécessite désormais une itération plus rapide qui ne s'appuie plus sur les simulations longues effectuées au niveau du système :

1. En travaillant directement sur le schéma de montage, le concepteur est en mesure d'identifier rapidement de nombreux problèmes d'alimentation simples
2. Ceux-ci peuvent être résolus dans le schéma de montage sans exportation de modèle
3. Lorsqu'une évaluation complète du système est nécessaire, l'exportation d'un modèle est confiée à un ingénieur en simulation.

Pour aider les utilisateurs à rester productifs, les outils de CAO électronique doivent être directement intégrés à l'éditeur de circuits imprimés. Le nouvel outil Power Analyzer d'Altium Designer offre précisément les fonctionnalités qui aident les équipes de développement de produits à simplifier leur processus d'évaluation et d'optimisation.

• En savoir plus sur Power Analyzer de Keysight dans Altium Designer

Collaboration et travail d'équipe

Pour réussir le développement d'un produit, chaque membre de l'équipe doit disposer d’outils de collaboration qui simplifient la communication.

Voici quelques-unes des fonctionnalités nécessaires aux équipes de développement de produits :

• Gestion et attribution des tâches aux membres de l'équipe
• Fonctionnalités de comparaison et de fusion des différences qui s'intègrent au contrôle des versions
• Ajout de commentaires tout au long du processus de documentation de la conception
• Accès aux données des composants via une plateforme cloud sécurisée

Les fonctionnalités qui permettent de commenter la documentation de conception des PCB facilitent la collaboration tout au long du processus de développement du produit et jusqu'à la phase de production.

Les concepteurs de technologies avancées peuvent tirer parti des meilleures fonctionnalités de développement de produits électroniques avec la dernière version d'Altium Designer®. Les membres de l'équipe peuvent collaborer, partager des données de conception et créer des processus de conception simplifiés à l'aide de la plateforme Altium 365™ . Découvrez les dernières fonctionnalités d'Altium Designer.

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