Cơ khí và Điện tử Gặp Gỡ Một Cách Mượt Mà trong Thiết kế PCB Đa Bảng

Nếu bạn thực sự dành thời gian để đánh giá bố cục PCB, bạn sẽ thấy rằng các bảng mạch không chỉ là tác phẩm nghệ thuật mà còn được điều khiển bởi khoa học và kỹ thuật. Thiết kế PCB đa bảng mở rộng khả năng về hình thức, chức năng và năng lực. Thực tế là nhiều sản phẩm là hệ thống đa bảng mạch, và nhu cầu tích hợp nhiều PCB vào một gói hoặc hệ sinh thái là một lĩnh vực chuyên môn trong phát triển điện tử.

Điều gì làm cho hệ thống đa bảng phức tạp hơn khi làm việc với một PCB đơn? Đó không phải là khó khăn của khái niệm, mà thực sự là do kết nối đa bảng có thể dễ gặp lỗi. Hơn nữa, việc kiểm tra và kiểm tra lại thủ công mất thời gian và, thực sự, để lại nhiều điều mong muốn về độ chính xác. Bất cứ khi nào điều này xảy ra, ngành công nghiệp EDA bước vào với một loạt các công cụ thiết kế và xác minh có thể dễ dàng kiểm tra kết nối trong hệ thống đa bảng. Nếu bạn chưa bao giờ thấy những công cụ này hoạt động, đây là danh sách các vấn đề lớn mà chúng giải quyết cả về mặt cơ khí và điện tử.

Phía Cơ Khí

Tiết Kiệm Không Gian Mà Không Tốn Kém

Thiết kế nhiều bảng mạch mang lại cho bạn nhiều cách thú vị để sử dụng hiệu quả không gian có sẵn trong vỏ máy. So với một lựa chọn khác, như một PCB cứng-linh hoạt, hệ thống nhiều bảng mạch thường có chi phí thấp hơn do chi phí sản xuất PCB thấp hơn và chi phí kết nối giữa các bảng mạch thấp hơn.

Làm thế nào bạn có thể đạt được hiệu quả không gian này trong hệ thống nhiều bảng mạch? Dưới đây là một số ý tưởng:

• Kết nối bảng mạch với nhau bằng cách xếp chồng và sử dụng đầu nối hoặc đầu nối mezzanine
• Xếp chồng theo góc vuông dọc theo tường vỏ máy
• Xếp chồng bảng mạch sử dụng thanh cơ khí trong vỏ máy
• Kết nối hồ sơ thấp sử dụng đầu nối cạnh
• Xếp chồng hoặc kết nối ở góc lạ sử dụng dải mạch in linh hoạt (FPC)

Những kỹ thuật xếp chồng và kết nối này đều yêu cầu khám phá chiều Z bên trong vỏ máy của bạn. Điều đó có nghĩa là bạn cần, ít nhất, công cụ hình ảnh 3D sử dụng các định dạng mô hình 3D tiêu chuẩn cho PCB và các thành phần của nó.

Về việc kiểm tra lỗi thì sao? Rõ ràng, công cụ thiết kế 3D cho phép bạn định hướng các bảng mạch theo bất kỳ cách nào bạn thích, nhưng làm thế nào bạn biết chúng được ghép lại với nhau một cách chính xác và không có sự can thiệp cơ khí? Đây là lúc bạn cần đưa một kỹ sư MCAD vào để thực hiện những nhiệm vụ thiết kế này.

Làm Việc Với Kỹ Sư Cơ Khí của Bạn

Thiết kế PCB đa bảng đòi hỏi bạn phải thoát khỏi lĩnh vực riêng của mình và làm việc trực tiếp với một kỹ sư cơ khí. Kỹ sư cơ khí đóng một vai trò rất quan trọng trong thiết kế hệ thống đa bảng vượt ra ngoài việc tạo ra một vỏ bọc. Công việc của họ mở rộng đến nhiều nhiệm vụ thiết kế quan trọng sẽ ảnh hưởng đến bố trí điện của bạn:

• Lập kế hoạch cho việc chạy cáp hoặc dây
• Lập kế hoạch cho thứ tự lắp ráp cơ khí và điện trong vỏ
• Xác định các lỗ mở trong vỏ cho nút bấm, kết nối, v.v.
• Xác định sự va chạm giữa các thành phần trong sản phẩm
• Tích hợp các yếu tố làm mát chủ động hoặc bị động

Phần quan trọng nhất của việc phát triển sản phẩm về mặt thiết kế cơ khí là hình dạng và kích thước phù hợp trong vỏ, bao gồm cả khi liên quan đến việc lắp ráp nhiều PCB thành một hệ thống. Liên quan chặt chẽ với thiết kế cơ khí là thiết kế điện, vì điện và tín hiệu sẽ cần phải truyền qua giữa các bảng. Đây là nơi mà các công cụ thiết kế đa bảng trực tiếp trong nền tảng CAD của bạn có thể giúp kiểm tra thiết kế của bạn và giữ cho nó không bị lỗi điện.

Phía Điện

Trong một PCB đơn lẻ, thiết kế điện tử là giống nhau cho dù đó là PCB đơn hay PCB đa bảng. Các công cụ sắp xếp và định tuyến thực hiện các chức năng quan trọng của việc kiểm tra thiết kế so với các ràng buộc và tự động hóa quá trình tạo bố cục PCB. Trong lĩnh vực đa bảng, bạn phải xử lý nhiều bảng, và phải xác định các kết nối giữa các bảng đó. Đây là lúc các tính năng thiết kế lĩnh vực đa bảng được áp dụng để đảm bảo thiết kế điện tử là chính xác.

Công cụ thiết kế PCB đa bảng có thể kiểm tra kết nối mạng giữa các bảng khác nhau dựa trên kết nối cơ khí của chúng qua các kết nối hoặc cáp. Hệ thống DRC trong lĩnh vực đa bảng đảm bảo rằng các mạng đúng sẽ được kết nối khi mỗi bảng trong hệ thống được kết hợp với nhau. Khi kết nối tại bộ kết nối, các vi phạm kết nối mạng logic có thể được phát hiện bởi động cơ ERC.

Khi bạn có các bề mặt ghép nối giữa các kết nối hoặc kết nối cạnh, việc kiểm tra quy tắc tất cả là về việc ngăn chặn các mạch ngắn hoặc không khớp với chân kết nối của kết nối.

Bạn vẫn nên kiểm tra lại các chân kết nối của mình về mạch kết nối cá nhân và hướng của chúng như một phần của việc xem xét thiết kế định kỳ, nhưng tính năng kiểm tra quy tắc kết nối nhiều bảng giúp bạn phát hiện những vấn đề này giữa các phiên xem xét. Với một bộ kết nối bảng với bảng có số lượng chân cao, như những loại có hàng trăm kết nối, đây là một cách tiết kiệm thời gian lớn vì nó có thể phát hiện một lỗi quan trọng và có thể loại bỏ hàng giờ định tuyến lại.

Dù bạn cần xây dựng điện tử công suất đáng tin cậy hay hệ thống số tiên tiến, hãy sử dụng bộ đầy đủ các tính năng thiết kế PCB và công cụ CAD hàng đầu thế giới trong Altium Designer®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường liên ngành ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.