Una vera progettazione collaborativa ECAD / MCAD elimina gli errori di posizionamento nella progettazione PCB

Creato: maggio 11, 2018
Aggiornato: dicembre 15, 2020

Ti è mai capitato di dover rivedere il progetto di un PCB perché un componente che avevi posizionato era in conflitto con una caratteristica meccanica? Non accorgersi anche di un solo conflitto può causare un sacco di problemi quando arriva il momento di installare il circuito stampato nel sistema definitivo. A me una volta è capitato che una parte sia finita in una posizione che alla fine non si sarebbe adattata all'involucro del dispositivo. L'unico modo in cui il mio layout avrebbe funzionato era tagliare un'apertura nell'involucro per ospitare un grande condensatore elettrolitico.

La progettazione di un PCB non consiste più nel costruire il layout della scheda e poi lasciare che qualcun altro faccia il resto, ora la progettazione collaborativa ECAD / MCAD consente di fare tutto quanto in modo rapido e corretto. Purtroppo però, molti sistemi di progettazione PCB non sono a questo livello e i progettisti devono ancora seguire un laborioso processo di verifica del posizionamento dei componenti attraverso un sistema di revisioni e la realizzazione di prototipi.

Fortunatamente esistono alcuni strumenti di progettazione PCB che consentono di posizionare i componenti eseguendo la verifica meccanica, con la possibilità di farlo già in fase di layout. Ho riscontrato che questa possibilità mi ha notevolmente alleggerito a livello di tempi, costi e situazioni poco piacevoli, e penso che potrebbe aiutare molti altri progettisti. Lasciami spiegar meglio

Il posizionamento dei componenti negli strumenti di progettazione PCB tradizionali è faticosissimo

Come progettisti PCB siamo abituati a lavorare tenendo conto di un sacco di regole per il posizionamento dei componenti. Lavorare in zone o regioni diverse della scheda per ottenere una funzionalità dei componenti ottimale è un istinto naturale per noi, dato che raggruppiamo i componenti in funzione dell'integrità o della potenza del segnale. Lavorare con dei vincoli meccanici è però qualcosa di ben diverso e può generare difficoltà con i tradizionali strumenti di layout PCB, se non è possibile visualizzare le forme in 3D.

I sistemi di layout dei PCB di solito visualizzano i componenti come forme 2.5 D, e ciò significa che la forma stessa del componente è in 2D con una proprietà di altezza massima ad esso associata. Ciò significa per l'intero componente sarà considerata un'unica altezza, anche se magari solo una parte di esso corrisponde a tale valore.

Prendiamo ad esempio un connettore D-Sub ad angolo retto. Il bordo della scheda del connettore è la parte più alta ma per l'intero componente sarà considerata quell'altezza, come se si trattasse di un cubo. Senza la possibilità di vedere il progetto in 3D, è possibile lavorare solo in 2D con notifica DRC se la proprietà della massima altezza non viene rispettata.

La vista tradizionale del posizionamento sul PCB in 2D si basa sulle proprietà dell'altezza per la verifica degli spazi.

Le tradizionali revisioni del posizionamento e la realizzazione di prototipi sono operazioni lente e costose

Per anni siamo stati contenti di lavorare in un ambiente CAD 2.5 D (tranne i casi in cui il condensatore superava il coperchio del dispositivo, ma non rivanghiamo quei tristi ricordi!). Adesso, con la necessità di schede più piccole in grado di adattarsi a dispositivi di dimensioni sempre più ridotte per tecnologie in settori come l'IoT, l'industria aerospaziale e i dispositivi di comunicazione, è necessario eseguire posizionamenti dei componenti più ravvicinati rispetto a prima.

Semplicemente, un ambiente di progettazione 2.5 D non è più adeguato. Un'area sulla scheda che dovrebbe essere adatta al posizionamento di una parte potrebbe rivelare una violazione, perché la parte presenta un contorno diverso dal previsto. Oppure può accadere il contrario e si può spostare un componente dalla sua posizione ottimale a causa di una violazione di altezza in 2.5 D solo per scoprire che in effetti stava benissimo dov'era prima.

Senza parlare di altri problemi per i progettisti di PCB, come la riduzione dei tempi e i vincoli di budget. I cicli di progettazione sono sempre più brevi per soddisfare le esigenze di introduzione sul mercato, e quindi c'è meno tempo e meno denaro per le revisioni e la realizzazione dei prototipi con cui eravamo abituati a lavorare. Sì, è ancora possibile inviare i file di progetto al gruppo di ingegneri meccanici e attendere il loro riscontro su quali componenti possono generare una violazione.

Questa modalità operativa richiede però più tempo e non garantisce di evitare le stesse difficoltà prima descritte, dato che le forme vengono comunque interpretate in 2.5 D. Il passo avanti decisivo in questo caso è la possibilità di vedere le forme e le caratteristiche meccaniche che si stanno progettando tutte insieme, nello stesso ambiente 3D in cui si costruisce il layout. In questo modo è possibile apportare modifiche immediate al posizionamento, invece di aspettare l'indicazione di qualcun altro. Ecco, ora tutto questo è possibile.

Lo stesso posizionamento sulla scheda in 3D offre una reale verifica degli spazi

Un vero flusso di lavoro di progettazione collaborativa ECAD / MCAD

I migliori strumenti di progettazione PCB odierni offrono la possibilità di lavorare in un ambiente 3D per la verifica del posizionamento. Per farlo, questi strumenti forniscono tutta una serie di funzioni, come la possibilità di creare oggetti con corpo in 3D sia manualmente sia con strumenti di autogenerazione. È anche possibile lavorare con modelli STEP e scambiare tali dati con i sistemi MCAD.

Grazie a queste capacità, sarai in grado di importare i dati CAD meccanici e visualizzare immediatamente in 3D tutti i componenti valutando le violazioni di posizionamento delle funzionalità meccaniche e apportare le modifiche necessarie. Con una funzionalità come questa, sarai veramente sulla buona strada per una reale collaborazione ECAD / MCAD.

Ho scoperto Altium Designer ed è diventato il mio strumento preferito per il posizionamento avanzato 3D e le funzionalità MCAD di cui abbiamo parlato finora. Altium Designer mi dà la possibilità di progettare in modo collaborativo per ridurre le iterazioni di progettazione e avviare aggiornamenti di progettazione incrementali, il tutto all'interno del motore 3D nativo di Altium Designer.

Con la possibilità di visualizzare e verificare il mio posizionamento 3D rispetto ai file di progettazione meccanica importati, sono in grado di portare a termine i miei progetti più velocemente e con la certezza che i miei componenti siano posizionati dove dovrebbero.

Altium Designer è il software di progettazione PCB che per noi ha fatto la differenza. Vuoi saperne di più su come Altium può aiutarti a raggiungere un vero flusso di lavoro di progettazione collaborativa ECAD / MCAD? Parla con un esperto Altium.

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