Jak używać współprojektowania ECAD-MCAD do projektowania obudowy PCB i układu płytki

Płytki drukowane są przyjemne w projektowaniu i tworzeniu ich układu, jednak PCB wymaga obudowy zapewniającej stabilność mechaniczną. Obudowy do PCB można kupić jako gotowe produkty lub zaprojektować własną obudowę przy użyciu oprogramowania MCAD. Niezależnie od wybranej metody, konieczne będzie zaimportowanie projektu PCB do narzędzi MCAD, aby upewnić się, że płytka i jej komponenty nie kolidują z obudową.

Podczas pracy nad złożonym układem, systemem wielopłytkowym lub elastyczną PCB należy mieć szybki dostęp do oprogramowania MCAD w celu sprawdzenia kolizji między projektem obudowy PCB, komponentami elektronicznymi i samą płytką. Altium zawiera narzędzia MCAD potrzebne do sprawdzania kolizji mechanicznych podczas projektowania obwodu drukowanego i niestandardowej obudowy oraz oferuje zaawansowany zestaw funkcji projektowania PCB. Projektanci mogą tworzyć złożone płytki do dowolnych zastosowań równolegle z projektowaniem ich obudów.

Jak zaprojektować obudowę PCB i układ, aby zapobiec kolizjom

Gdy trzeba zaprojektować obudowę wokół układu PCB i zapobiec kolizjom między komponentami, dostępnych jest kilka opcji zapewniających dokładność projektu:

• Wyeksportowanie projektu PCB jako pliku STEP i zaimportowanie go do aplikacji MCAD w celu zaprojektowania obudowy
• Wyeksportowanie obudowy jako pliku STEP i zaimportowanie jej do oprogramowania ECAD

Altium obsługuje oba procesy w ramach projektowania PCB i obudów. Aby zapobiec kolizjom, można zaimportować plik STEP do projektu PCB i sprawdzić kolizje ręcznie lub automatycznie. Definicje reguł projektowych mogą być użyte do sprawdzenia w 3D rozmieszczenia komponentów pod kątem kolizji z obudową PCB i określenia, kiedy elementy na płytce wymagają przesunięcia.

Sprawdzanie odstępów i kolizji w 3D w Altium

Niestety, projektanci PCB potrzebują inżynierów mechaników lub oprogramowania MCAD, aby wprowadzać zmiany w istniejącej obudowie lub zaprojektować niestandardową obudowę dla PCB. Takie projekty obudów wymagają podejścia współprojektowego ECAD-MCAD między dziedziną elektryczną i mechaniczną.

Projektowanie niestandardowej obudowy PCB wymaga współpracy ECAD-MCAD

W przypadku wielu produktów stworzenie oczekiwanego doświadczenia użytkownika wymaga współpracy projektantów mechanicznych i elektrycznych. Wzajemne oddziaływanie między inżynierią mechaniczną i elektryczną prowadzi do dwóch podejść do definiowania ograniczeń w przestrzeni projektowej.

• Podejście mechaniczne najpierw: Najpierw określana jest pożądana obudowa i stanowi ona główne ograniczenie dla rozmiaru płytki, rozmiarów komponentów i ich rozmieszczenia.
• Podejście elektryczne najpierw: Najpierw określany jest rozmiar PCB, czasem finalizowany dopiero po zakończeniu projektu układu. Po jego ukończeniu inżynier mechanik projektuje obudowę wokół PCB.

Podejście „elektryczne najpierw” jest łatwiejsze, ponieważ daje inżynierowi elektrykowi pełną swobodę w doborze i rozmieszczaniu elementów na PCB. Po zakończeniu projektu inżynier mechanik otrzymuje gotowy model i projektuje wokół niego niestandardową obudowę. Jest to w istocie podejście kaskadowe, przypominające dawny model „over-the-wall engineering”.

Takie projekty mogą wyglądać prosto, a niestandardowa obudowa często przyjmuje formę pudełka otaczającego komponenty PCB z minimalnym marginesem względem ścian obudowy.

Gdy wymagane jest bardziej unikalne doświadczenie funkcjonalne i estetyczne produktu, dominuje podejście „mechaniczne najpierw”. Oznacza to, że zespoły projektowe potrzebują współprojektowania, w którym ograniczenia są początkowo definiowane w oprogramowaniu MCAD, a nie w projekcie PCB.

Współprojektowanie MCAD dla obudów PCB

Istotnym procesem przy opracowywaniu obudów PCB jest współprojektowanie MCAD, w którym projektanci mechaniczni i elektryczni iteracyjnie współpracują nad rozwojem PCB i jej obudowy. Proces ten stosowany jest w przypadku złożonych obudów, które mogą mieć skomplikowane kształty, a nawet integrować wiele PCB w jednej konstrukcji.

Dla inżynierów mechaników współprojektowanie MCAD przynosi wiele korzyści, z których najważniejszą jest możliwość definiowania ograniczeń dla projektanta elektrycznego. Nakładanie ograniczeń na projekt PCB oznacza określenie elementów niezbędnych do zamocowania płytki i dopasowania jej do obudowy, takich jak:

• Całkowity rozmiar i wymiary PCB
• Całkowita grubość PCB
• Lokalizacja obszarów keepout, w tym ograniczeń wysokościowych
• Lokalizacja otworów montażowych, wycięć i szczelin
• Rozmieszczenie określonych komponentów, zwykle złączy
• Planowanie i modelowanie tras przewodów i kabli

Wstępne zaplanowanie tych elementów ogranicza projektanta płytki, ale jednocześnie zapewnia, że projekt zmieści się w docelowej obudowie. Zazwyczaj po rozmieszczeniu komponentów przegląda się model 3D PCB wraz z elementami, aby sprawdzić dopasowanie do obudowy.

Odstępy i kolizje obudowy można sprawdzać w 3D przy użyciu zintegrowanego zestawu narzędzi MCAD w Altium.

Po zdefiniowaniu ograniczeń inżynier mechanik może skupić się na projektowaniu obudowy i planowaniu jej procesu produkcyjnego. Tymczasem projektant PCB koncentruje się na tworzeniu układu mieszczącego się w tych ograniczeniach. Konieczne są okresowe przeglądy rozmieszczenia komponentów, aby upewnić się, że ograniczenia mechaniczne nie zostały naruszone. Można to realizować za pomocą standardowego procesu push-pull na platformie chmurowej takiej jak Altium.

Gotowe obudowy do PCB

Dostępnych jest wiele gotowych obudów do PCB o różnych cechach. Dzięki temu są one przydatne w wielu zastosowaniach, szczególnie przy prototypowaniu lub produkcji krótkoseryjnej o małej i średniej skali. Gotowe obudowy umożliwiają szybkie wprowadzenie produktu na rynek i można je dostosować do wielu projektów. Często są wyposażone w słupki montażowe, otwory gwintowane, otwory pod elementy złączne, przepusty na kable lub złącza oraz otwory wentylacyjne zapewniające przepływ powietrza. Niektóre modele mają również wysoki stopień ochrony IP i w połączeniu z odpowiednio ocenianymi złączami panelowymi lub montowanymi do obudowy umożliwiają stworzenie niezawodnego systemu odpornego na warunki środowiskowe.

Przykład obudowy PCB firmy Polycase pokazano poniżej. Obudowy te nadają się do wielu projektów, w tym systemów cyfrowych, systemów wbudowanych oraz małych systemów energoelektronicznych.

Producenci gotowych obudów do PCB zazwyczaj udostępniają model 3D obudowy, który można wykorzystać do zdefiniowania ograniczeń dla PCB. Wykorzystanie modelu 3D obudowy i eksportowanie obrysu 2D płytki jest zgodne z podejściem „MCAD najpierw” i wymaga oprogramowania MCAD. Na podstawie modelu 3D projektant MCAD może wyznaczyć obrys PCB dopasowany do obudowy i jej elementów montażowych. Użytkownicy CAD mogą również określić grubość płytki w modelu obudowy i przekazać tę informację projektantowi PCB.

Choć przekazanie pliku DXF jest często standardowym sposobem definiowania geometrii płytki, użytkownicy oprogramowania MCAD mogą także bezpośrednio przesłać geometrię do oprogramowania ECAD, takiego jak Altium. Bezpośrednie przesłanie eliminuje wymianę plików i zapewnia projektantowi zawsze aktualną specyfikację mechaniczną PCB.

Współpraca ECAD-MCAD z Altium

Altium usprawnia współpracę ECAD-MCAD, oferując zunifikowaną platformę chmurową, która eliminuje tradycyjne wąskie gardła związane z wymianą plików. Platforma umożliwia synchronizację w czasie rzeczywistym między zespołami projektowymi elektrycznymi i mechanicznymi oraz płynne udostępnianie układów PCB, modeli komponentów i ograniczeń obudowy.

Inżynierowie mechanicy mogą bezpośrednio przesyłać specyfikacje geometrii płytki do Altium. Inżynierowie elektrycy mogą udostępniać zaktualizowane projekty bez ręcznego transferu plików. Integracja ECAD i MCAD wspiera iteracyjne współprojektowanie, upraszczając tworzenie złożonych obudów.

Praca ze złożonymi układami 3D PCB w Altium

Podczas pracy nad złożonym układem, systemem wielopłytkowym lub elastyczną PCB potrzebny jest szybki dostęp do narzędzi MCAD w celu sprawdzenia kolizji między obudową PCB, komponentami elektronicznymi i samą płytką. Altium zawiera narzędzia ECAD i MCAD potrzebne do sprawdzania kolizji mechanicznych podczas projektowania obwodu i obudowy oraz oferuje zaawansowany zestaw funkcji projektowania PCB. Projektanci mogą tworzyć złożone płytki do dowolnych zastosowań wraz z ich obudowami.

Altium to jedyna platforma do projektowania PCB, która zapewnia kompletny zestaw funkcji ECAD i MCAD dla dowolnych zastosowań elektronicznych. Niezależnie od tego, czy projektujesz proste PCB, czy złożone systemy wielopłytkowe, Altium oferuje funkcje projektowania elektrycznego i mechanicznego potrzebne do tworzenia nowoczesnych technologii.

Altium wprowadza do branży elektronicznej niespotykany wcześniej poziom integracji, znany dotąd głównie z rozwoju oprogramowania, umożliwiając projektantom bezpieczną współpracę i osiąganie niespotykanej wydajności.

Gotowy zoptymalizować swoje procesy ECAD-MCAD? Rozpocznij współpracę już dziś!