Come Utilizzare la Co-Progettazione ECAD-MCAD per il Design del Contenitore della PCB e il Layout del Circuito

I circuiti stampati sono interessanti da progettare e da impaginare, ma un PCB avrà bisogno di un contenitore per garantire la stabilità meccanica. I contenitori per PCB possono essere acquistati già pronti oppure è possibile creare un contenitore personalizzato utilizzando un software MCAD. Qualunque sia il percorso scelto per creare il tuo contenitore, dovrai importare il layout del PCB negli strumenti MCAD per assicurarti che la scheda e i componenti non interferiscano con il contenitore.

Quando lavori con un layout complesso, un sistema multi-scheda o un PCB flessibile, dovrai accedere rapidamente al software MCAD per ispezionare eventuali interferenze tra il contenitore del PCB, i componenti elettronici e la scheda. Altium include gli strumenti MCAD necessari per verificare le interferenze meccaniche durante la progettazione del circuito stampato e del contenitore personalizzato, oltre a offrire il set più potente di funzionalità per la progettazione di PCB. I progettisti possono creare schede complesse per qualsiasi applicazione insieme ai relativi contenitori.

Come progettare un contenitore per PCB e un layout per prevenire interferenze

Quando devi progettare un contenitore attorno al layout del tuo PCB e prevenire interferenze tra i componenti, hai diverse opzioni per garantire la precisione del progetto:

• Esportare il layout del PCB come file STEP e importarlo in un’applicazione MCAD per la progettazione del contenitore
• Esportare il contenitore come file STEP e importarlo nel software ECAD

Altium supporta entrambi i processi come parte del layout del PCB e della progettazione del contenitore. Tuttavia, quando è necessario prevenire interferenze, puoi importare un file STEP nel progetto PCB e verificare le interferenze manualmente o automaticamente. Le regole di progettazione possono essere utilizzate per controllare il posizionamento dei componenti rispetto al contenitore del PCB in 3D, identificando quando è necessario spostare alcune parti sulla scheda.

Verifica di distanze e collisioni in 3D con Altium

Purtroppo, i progettisti di PCB hanno bisogno di ingegneri meccanici o di software MCAD per apportare modifiche a un contenitore esistente o per progettare un contenitore personalizzato per un PCB. Questi progetti di contenitori richiedono un approccio di co-progettazione ECAD-MCAD tra le discipline elettrica e meccanica.

La progettazione di contenitori PCB personalizzati richiede collaborazione ECAD-MCAD

Per molti prodotti, creare l’esperienza utente desiderata richiede una co-progettazione tra progettisti meccanici ed elettrici. L’interazione tra i domini dell’ingegneria meccanica ed elettrica offre due approcci per definire i vincoli nello spazio di progettazione.

• Approccio meccanico-prima: Il contenitore desiderato viene definito per primo e utilizzato come vincolo principale per le dimensioni della scheda, dei componenti e per il loro posizionamento.
• Approccio elettrico-prima: Le dimensioni del PCB vengono definite per prime, talvolta finalizzate solo dopo il completamento del layout. Una volta terminato il layout, l’ingegnere meccanico costruisce il contenitore attorno al PCB.

L’approccio elettrico-prima è molto più semplice perché offre all’ingegnere elettrico piena libertà nella selezione e nel posizionamento dei componenti sul PCB. Una volta completato, l’ingegnere meccanico prende un modello di progetto finito e realizza il contenitore personalizzato attorno ad esso. Si tratta essenzialmente di un approccio a cascata che ricorda l’ingegneria “over-the-wall” del passato.

Questi progetti possono sembrare semplici e il design personalizzato tende ad assumere la forma di una scatola che circonda i componenti del PCB con un margine minimo rispetto alle pareti del contenitore.

Quando è richiesta un’esperienza funzionale ed estetica più unica, prevale l’approccio meccanico-prima. Ciò significa che i team di progettazione dovranno adottare un approccio di co-progettazione in cui i vincoli vengono inizialmente definiti nel software MCAD piuttosto che nel layout del PCB.

Co-progettazione MCAD per contenitori PCB

Un processo importante per lo sviluppo di contenitori PCB è la co-progettazione MCAD, in cui progettisti meccanici ed elettrici collaborano iterativamente per sviluppare un PCB e il relativo contenitore. Questo processo viene utilizzato per contenitori complessi, che possono avere forme elaborate e integrare più PCB nello stesso assieme.

Per gli ingegneri meccanici, gli approcci di co-progettazione MCAD offrono numerosi vantaggi, il più importante dei quali è la possibilità di definire i vincoli per il progettista elettrico. Imporre vincoli al layout del PCB significa stabilire diversi elementi necessari affinché la scheda possa essere montata e adattarsi al contenitore, come:

• Dimensioni complessive del PCB
• Spessore totale del PCB
• Posizione delle aree di keepout, incluse quelle basate sull’altezza
• Posizione di fori di montaggio, ritagli o scanalature
• Posizionamento di componenti specifici, tipicamente connettori
• Pianificazione e modellazione dei percorsi di cablaggio e dei cavi

Pianificare questi elementi in anticipo limita il progettista della scheda, ma garantisce anche che il progetto si adatti al contenitore desiderato. In genere, dopo il posizionamento, viene esaminato un modello 3D del PCB con i suoi componenti per verificarne l’adattamento al contenitore.

Le distanze e le interferenze del contenitore possono essere verificate in 3D utilizzando il set di strumenti MCAD integrato di Altium.

Con questi vincoli definiti, l’ingegnere meccanico può concentrarsi sulla costruzione del contenitore e sulla pianificazione del processo di fabbricazione. Nel frattempo, il progettista PCB può concentrarsi sulla realizzazione di un layout che rientri in tali vincoli. Saranno necessarie revisioni periodiche del posizionamento dei componenti per garantire che i vincoli meccanici non vengano violati. Questo può essere fatto tramite il processo push-pull standard attraverso una piattaforma cloud come Altium.

Contenitori PCB standard

Esistono molte opzioni standard per contenitori PCB con una varietà di caratteristiche. Questo rende i contenitori standard utili in molti contesti, in particolare per la prototipazione o la produzione rapida a volumi bassi o medi. Offrono un’opzione rapida di immissione sul mercato adattabile a numerosi progetti. Spesso includono supporti di montaggio, fori passanti, fori filettati per elementi di fissaggio, aperture per cablaggi o connettori e feritoie di ventilazione per il flusso d’aria. Alcuni contenitori standard possono inoltre avere un elevato grado di protezione IP e, se combinati con connettori da pannello o da telaio con grado simile, consentono di realizzare sistemi ad alta affidabilità resistenti agli agenti atmosferici.

Un esempio di contenitore PCB di Polycase è mostrato di seguito. Questi contenitori sono adatti a molti progetti, inclusi sistemi digitali, sistemi embedded e piccoli sistemi di elettronica di potenza.

I fornitori di contenitori standard per PCB forniscono generalmente un modello meccanico 3D del contenitore, che può essere utilizzato per definire i vincoli del PCB. L’utilizzo di un modello 3D per il contenitore e l’esportazione di un contorno 2D per la scheda seguono l’approccio MCAD-prima e richiedono un software MCAD. Sulla base del modello 3D, il progettista MCAD può tracciare il contorno del PCB che si adatta al contenitore e si allinea ai supporti di montaggio. Gli utenti CAD possono inoltre specificare lo spessore della scheda nel modello del contenitore e trasferire queste informazioni al progettista PCB.

Sebbene l’invio di un file DXF sia spesso l’approccio standard per definire la geometria della scheda, gli utenti di software MCAD possono anche trasferire direttamente la geometria nel software ECAD come Altium. Il trasferimento diretto nel PCB elimina lo scambio di file e garantisce che il progettista disponga sempre delle specifiche meccaniche corrette.

Collaborazione ECAD-MCAD con Altium

Altium trasforma la collaborazione ECAD-MCAD offrendo una piattaforma cloud unificata che elimina i tradizionali colli di bottiglia legati allo scambio di file. La piattaforma consente la sincronizzazione in tempo reale tra team di progettazione elettrica e meccanica, con condivisione fluida di layout PCB, modelli di componenti e vincoli del contenitore. 

Gli ingegneri meccanici possono trasferire direttamente le specifiche geometriche della scheda in Altium. Gli ingegneri elettrici possono condividere layout aggiornati senza trasferimenti manuali di file. L’integrazione ECAD e MCAD supporta una co-progettazione iterativa che semplifica la progettazione di contenitori complessi.

Lavorare con layout PCB 3D complessi in Altium

Quando lavori con un layout complesso, un sistema multi-scheda o un PCB flessibile, devi accedere rapidamente agli strumenti MCAD per verificare le interferenze tra il contenitore del PCB, i componenti elettronici e la scheda. Altium include gli strumenti ECAD e MCAD necessari per controllare le interferenze meccaniche durante la progettazione del circuito stampato e del contenitore, oltre al set più potente di funzionalità per la progettazione di PCB. I progettisti possono creare schede complesse per qualsiasi applicazione insieme ai relativi contenitori.

Altium è l’unica piattaforma di progettazione PCB che fornisce un set completo di funzionalità ECAD e MCAD per qualsiasi applicazione elettronica. Che tu stia progettando PCB semplici o sistemi multi-scheda complessi, Altium offre le funzionalità di progettazione elettrica e meccanica necessarie per creare tecnologie all’avanguardia.

Altium porta un livello di integrazione senza precedenti nel settore dell’elettronica, precedentemente visto solo nello sviluppo software, consentendo ai progettisti di collaborare in modo sicuro e raggiungere livelli di efficienza senza precedenti.

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