メカニクスがマルチボードPCB設計でシームレスに電子機器と融合

PCBレイアウトをじっくりと鑑賞する時間を取ると、回路基板が科学や工学によって推進されているだけでなく、芸術作品であることに気づくでしょう。マルチボードPCB設計は、形状、機能、能力の面での可能性を広げます。実際には、多くの製品がマルチボードシステムであり、複数のPCBを単一のパッケージやエコシステムに統合する必要性は、電子開発の特化された領域です。

マルチボードシステムが単一のPCBを扱うよりも複雑な理由は何でしょうか？それは概念の難しさにあるのではなく、マルチボード間の接続がエラーを起こしやすいという事実にあります。さらに、手動でのレビューとバックチェックは時間がかかり、正直なところ、精度の面で望ましいものがありません。このような状況が発生するたびに、EDA業界はマルチボードシステムの接続性を簡単にチェックできる設計および検証ツールのホストで介入します。これらのツールが実際にどのように機能するか見たことがない場合、ここにそれらが機械的および電気的に解決する大きな問題のリストがあります。

機械的側面

コストをかけずにスペースを節約

マルチボード設計は、エンクロージャー内の利用可能なスペースを効率的に使用するいくつかの興味深い方法を提供します。リジッドフレックスPCBのような他のオプションと比較して、マルチボードシステムは、PCBの製造コストとボード間接続のコストが低いため、コストが低くなる傾向があります。

マルチボードシステムでこのスペース効率をどのように実現できるでしょうか？ここにいくつかのアイデアがあります：

• ヘッダーやメザニンコネクタを使用したボード間のスタッキング
• エンクロージャーの壁に沿った直角スタッキング
• エンクロージャー内の機械式レールを使用したボードスタッキング
• エッジコネクタを使用した低プロファイルの接続
• フレックスプリント回路（FPC）リボンを使用した奇妙な角度でのスタッキングや接続

これらのスタッキングおよび接続技術はすべて、エンクロージャー内のZ次元を探索することを要求します。つまり、最低限、PCBとそのコンポーネントの標準的な3Dモデル形式を使用した3Dビジュアライゼーションツールが必要です。

エラーチェックはどうでしょうか？明らかに、3D設計ツールを使用すると、ボードを好きなように配置できますが、それらが正しく、機械的干渉なしに適合するかどうかをどのように知ることができますか？ここで、これらの設計タスクを引き受けるためにMCADエンジニアを巻き込む時です。

機械設計エンジニアと協力する

マルチボードPCB設計では、自分の専門分野から一歩出て、機械設計エンジニアと直接協力する必要があります。機械設計エンジニアは、単に筐体を作成することを超えて、マルチボードシステム設計において非常に重要な役割を果たします。彼らの仕事は、電気レイアウトに影響を与えるいくつかの重要な設計タスクにまで及びます：

• ケーブルまたは配線の計画
• 筐体内での機械的および電気的な組み立て順序の計画
• ボタン、コネクターなどのための筐体の開口部の決定
• 製品内のコンポーネント間の衝突の特定
• アクティブまたはパッシブ冷却要素の組み込み

製品開発における機械設計の最も重要な部分は、筐体内の形状とフィット感です。これには、システムとして複数のPCBを組み立てることも含まれます。機械設計に密接に関連しているのは電気設計であり、ボード間で電力と信号が伝わる必要があります。これは、CADプラットフォーム内のマルチボード設計ツールが、設計をチェックし、電気的なエラーから自由に保つのに役立つところです。

電気の側面

単一のPCB内では、電気設計は単一のPCBであってもマルチボードPCBであっても同じです。レイアウトとルーティングツールは、設計を制約に対してチェックし、PCBレイアウトの作成プロセスを自動化する重要な機能を果たします。マルチボード領域では、複数のボードを扱う必要があり、それらのボード間には接続が定義されていなければなりません。これが、電気設計が正しいことを保証するためにマルチボード領域の設計機能が活躍する場面です。

マルチボードPCB設計ツールは、コネクターやケーブリングを介した機械的な相互接続に基づいて、異なるボード間のネット接続をチェックできます。マルチボード領域のDRCシステムは、システム内の各ボードが組み合わされたときに正しいネットが接続されることを保証します。コネクターでの接続時には、ERCエンジンによって論理ネット接続の違反が検出されることがあります。

コネクター間やエッジ接続の間に接合面がある場合、ルールチェックは短絡やコネクターピンアウトの不一致を防ぐことについてです。

ピン配置を個々のネット接続や向きで確認することは、定期的な設計レビューの一環として依然として行うべきですが、マルチボード間接続のルールチェック機能がレビューセッションの間にこれらを捕捉するのに役立ちます。数百の接続を含むような高ピン数のボード間コネクタでは、非常に重要なエラーを捕捉し、何時間もの再ルーティングを省くことができるため、これは大きな時間節約になります。

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