La meccanica incontra l'elettronica senza soluzione di continuità nel design di PCB multi-board

Se si prende davvero il tempo per apprezzare il layout dei PCB, si scopre che le schede elettroniche sono tanto opere d'arte quanto frutto della scienza e dell'ingegneria. Il design di PCB multi-board amplia solo le possibilità in termini di forma, funzione e capacità. La realtà è che molti prodotti sono sistemi multi-board e la necessità di integrare più PCB in un unico pacchetto o ecosistema è un'area specializzata dello sviluppo elettronico.

Cosa rende i sistemi multi-board più complessi rispetto al lavoro con un singolo PCB? Non riguarda la difficoltà del concetto, ma piuttosto il fatto che gli interconnettori multi-board possono essere inclini a errori. Inoltre, la revisione manuale e il controllo a ritroso sono dispendiosi in termini di tempo e, francamente, lasciano molto a desiderare in termini di accuratezza. Ogni volta che ciò accade, l'industria EDA interviene con una serie di strumenti di progettazione e verifica che possono facilmente controllare la connettività nei sistemi multi-board. Se non avete mai visto questi strumenti in azione, ecco un elenco dei grandi problemi che risolvono sia meccanicamente che elettricamente.

Il Lato Meccanico

Risparmio di Spazio Senza Costi Aggiuntivi

I progetti multi-scheda offrono diversi modi interessanti per utilizzare in modo efficiente lo spazio disponibile nel tuo involucro. Rispetto ad un'altra opzione, come un PCB rigido-flex, i sistemi multi-scheda tendono a costare meno a causa del minor costo di fabbricazione dei PCB e del minor costo degli interconnettori scheda-a-scheda.

Come puoi raggiungere questa efficienza spaziale nei sistemi multi-scheda? Ecco alcune idee:

• Impilamento scheda-a-scheda con header o connettori a mezzanino
• Impilamento ad angolo retto lungo le pareti dell'involucro
• Impilamento delle schede utilizzando binari meccanici nell'involucro
• Interconnessioni a basso profilo utilizzando connettori a bordo
• Impilamento o interconnessioni ad angoli insoliti utilizzando nastri di circuito stampato flessibile (FPC)

Queste tecniche di impilamento e interconnessione richiedono tutte di esplorare la dimensione Z all'interno del tuo involucro. Ciò significa che hai bisogno, al minimo, di strumenti di visualizzazione 3D che utilizzino formati di modelli 3D standard per il PCB e i suoi componenti.

E il controllo degli errori? Ovviamente, gli strumenti di progettazione 3D ti permettono di orientare le tue schede come preferisci, ma come saprai che si incastrano correttamente e senza interferenze meccaniche? Qui è il momento di coinvolgere un ingegnere MCAD per affrontare questi compiti di progettazione.

Lavora con il tuo Ingegnere Meccanico

Il design di PCB multi-board richiede di uscire dal proprio silo e lavorare direttamente con un ingegnere meccanico. L'ingegnere meccanico gioca un ruolo molto importante nella progettazione di sistemi multi-board che va oltre la creazione di un alloggiamento. Il loro lavoro si estende a diversi compiti di progettazione importanti che influenzeranno il layout elettrico:

• Pianificazione dei percorsi di cavi o cablaggi
• Pianificazione dell'ordine di assemblaggio meccanico ed elettrico nell'involucro
• Determinazione delle aperture nell'alloggiamento per pulsanti, connettori, ecc.
• Identificazione delle collisioni tra componenti nel prodotto
• Incorporazione di elementi di raffreddamento attivi o passivi

La parte più importante dello sviluppo del prodotto in termini di design meccanico è la forma e l'adattamento all'interno dell'involucro, incluso per quanto riguarda l'assemblaggio di più PCB in un sistema. Strettamente correlato al design meccanico è il design elettrico, poiché potenza e segnale dovranno passare tra le schede. Qui è dove gli strumenti di progettazione multi-board direttamente nella tua piattaforma CAD possono aiutare a mantenere il tuo design in regola e libero da errori elettrici.

Il Lato Elettrico

All'interno di un singolo PCB, il progetto elettrico è lo stesso sia per un PCB singolo che per un PCB multi-board. Gli strumenti di layout e routing svolgono le importanti funzioni di verifica del progetto rispetto ai vincoli e automatizzano il processo di creazione del layout del PCB. Nel dominio multi-board, si hanno più schede da gestire e devono essere definite connessioni tra queste schede. Qui entrano in gioco le funzionalità di progettazione del dominio multi-board per garantire che il progetto elettrico sia corretto.

Gli strumenti di progettazione PCB multi-board possono verificare la connettività delle reti tra diverse schede in base alle loro interconnessioni meccaniche tramite connettori o cablaggi. Il sistema DRC nel dominio multi-board assicura che le reti corrette saranno collegate quando ogni scheda nel sistema viene assemblata. Al momento dell'accoppiamento al connettore, le violazioni della connessione logica delle reti possono essere rilevate dal motore ERC.

Quando si hanno superfici di accoppiamento tra connettori o connessioni ai bordi, il controllo delle regole riguarda tutto il prevenire cortocircuiti o pinout di connettori non corrispondenti.

Dovresti comunque rivedere i tuoi pinout per le loro connessioni nette individuali e orientamenti come parte di una revisione regolare del progetto, ma una funzionalità di controllo delle regole di interconnessione multi-scheda ti aiuta a individuare questi problemi tra una sessione di revisione e l'altra. Con un connettore da scheda a scheda ad alto numero di pin, come quelli che coinvolgono centinaia di connessioni, questo rappresenta un enorme risparmio di tempo poiché potrebbe individuare un errore molto importante ed eliminare possibilmente ore di rerouting.

Se hai bisogno di costruire elettronica di potenza affidabile o sistemi digitali avanzati, utilizza il set completo di funzionalità di progettazione PCB e strumenti CAD di classe mondiale in Altium Designer. Per implementare la collaborazione nell'ambiente interdisciplinare di oggi, le aziende innovative stanno utilizzando la piattaforma Altium 365 per condividere facilmente i dati di progettazione e avviare i progetti alla produzione.

Abbiamo appena sfiorato la superficie di ciò che è possibile con Altium Designer su Altium 365. Inizia oggi la tua prova gratuita di Altium Designer + Altium 365.