Mecânica e Eletrônica se Unem Sem Costura no Design de PCB Multi-Board

Se você realmente parar para apreciar o layout de PCBs, descobrirá que as placas de circuito são tanto uma obra de arte quanto são impulsionadas pela ciência e engenharia. O design de PCBs multiplacas apenas expande as possibilidades em termos de forma, função e capacidades. A realidade é que muitos produtos são sistemas multiplacas, e a necessidade de integrar múltiplas PCBs em um único pacote ou ecossistema é uma área especializada do desenvolvimento eletrônico.

O que torna os sistemas multiplacas mais complexos do que trabalhar com uma única PCB? Não é sobre a dificuldade do conceito, mas sim o fato de que as interconexões multiplacas podem ser propensas a erros. Além disso, a revisão manual e a verificação de volta são demoradas e, francamente, deixam muito a desejar em termos de precisão. Sempre que isso acontece, a indústria de EDA intervém com uma série de ferramentas de design e verificação que podem facilmente verificar a conectividade em sistemas multiplacas. Se você nunca viu essas ferramentas em ação, aqui está uma lista dos grandes problemas que elas resolvem tanto mecanicamente quanto eletricamente.

O Lado Mecânico

Economia de Espaço Sem o Custo

Designs multi-board oferecem várias maneiras interessantes de fazer uso eficiente do espaço disponível em seu invólucro. Comparado a outra opção, como uma PCB rígido-flexível, sistemas multi-board tendem a custar menos devido ao menor custo de fabricação das PCBs e ao menor custo das interconexões entre placas.

Como você pode alcançar essa eficiência de espaço em sistemas multi-board? Aqui estão algumas ideias:

• Empilhamento de placa com cabeçalhos ou conectores mezanino
• Empilhamento em ângulo reto ao longo das paredes do invólucro
• Empilhamento de placas usando trilhos mecânicos no invólucro
• Interconexões de baixo perfil usando conectores de borda
• Empilhamento ou interconexões em ângulos incomuns usando fitas de circuito impresso flexível (FPC)

Essas técnicas de empilhamento e interconexão requerem explorar a dimensão Z dentro do seu invólucro. Isso significa que você precisa, no mínimo, de ferramentas de visualização 3D usando formatos de modelo 3D padrão para a PCB e seus componentes.

E quanto à verificação de erros? Obviamente, ferramentas de design 3D permitem que você oriente suas placas da maneira que quiser, mas como você saberá que elas se encaixam corretamente e sem interferência mecânica? É aqui que é hora de envolver um engenheiro MCAD para assumir essas tarefas de design.

Trabalhe Com Seu Engenheiro Mecânico

O design de PCBs multi-board exige que você saia do seu silo e trabalhe diretamente com um engenheiro mecânico. O engenheiro mecânico desempenha um papel muito importante no design de sistemas multi-board que vai além de criar uma carcaça. O trabalho deles se estende a várias tarefas de design importantes que impactarão seu layout elétrico:

• Planejamento de passagem de cabos ou fiação
• Planejamento da ordem de montagem mecânica e elétrica no invólucro
• Determinação de aberturas no invólucro para botões, conectores, etc.
• Identificação de colisões entre componentes no produto
• Incorporação de elementos de resfriamento ativos ou passivos

A parte mais importante do desenvolvimento do produto em termos de design mecânico é a forma e o ajuste dentro do invólucro, incluindo como se relaciona com a montagem de múltiplos PCBs em um sistema. Estreitamente relacionado ao design mecânico está o design elétrico, já que energia e sinal precisarão passar entre as placas. É aqui que ferramentas de design multi-board diretamente na sua plataforma CAD podem ajudar a manter seu design em cheque e livre de erros elétricos.

O Lado Elétrico

Dentro de uma única PCB, o design elétrico é o mesmo tanto para uma PCB única quanto para uma PCB multi-board. As ferramentas de layout e roteamento desempenham as funções importantes de verificar o design contra restrições e automatizar o processo de criação do layout da PCB. No domínio multi-board, você tem várias placas para lidar, e devem ser definidas conexões entre essas placas. É aqui que as funcionalidades de design de domínio multi-board entram em ação para garantir que o design elétrico esteja correto.

As ferramentas de design de PCB multi-board podem verificar a conectividade de redes entre diferentes placas com base em suas interconexões mecânicas via conectores ou cabos. O sistema DRC no domínio multi-board garante que as redes corretas serão conectadas quando cada placa no sistema for unida. Ao acoplar no conector, violações de conexão lógica de rede podem ser detectadas pelo motor ERC.

Quando você tem superfícies de acoplamento entre conectores ou conexões de borda, a verificação de regras é toda sobre prevenir curtos-circuitos ou pinouts de conectores incompatíveis.

Você ainda deve revisar os pinouts para suas conexões de rede individuais e orientações como parte de uma revisão de design regular, mas um recurso de verificação de regras de interconexão multi-board ajuda a identificar esses problemas entre as sessões de revisão. Com um conector de placa para placa de alta contagem de pinos, como aqueles que envolvem centenas de conexões, isso é um enorme economizador de tempo, pois pode capturar um erro muito importante e possivelmente eliminar horas de rerroteamento.

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