Синхронизация гибко-жестких плат

Главная страница: Подробнее о совместном проектировании ECAD-MCAD

Возможно, самыми сложными для производства являются гибко-жесткие печатные платы. Проектирование гибкой или гибко-жесткой платы – это во многом процесс, связанный как с электронным, так и механическим аспектом изделия. Конструирование любой печатной платы является процессом трехмерного проектирования, но для гибких и гибко-жестких конструкций требования к 3D намного существеннее, поскольку гибко-жесткая плата может крепиться ко множеству поверхностей в корпусе устройства в процессе его сборки, что требует при конструировании особого внимания к тому, как плата с компонентами будет изгибаться и соединяться с корпусом при сборке.

До сих пор эта сложна задача проектирования решалась изготовлением картонных механических макетов. Этот процесс должен быть максимально точным и реалистичным, в него должны быть включены все возможные механические и аппаратные элементы, чтобы можно было тщательно проанализировать как процесс сборки, так и конечное изделие.

Altium CoDesign позволяет решить эту задачу благодаря передаче гибко-жесткой конструкции между ECAD- и MCAD-системами. CoDesign формирует каждый гибкий регион платы как элемент листового металла в SOLIDWORKS.

Принцип работы

Гибко-жесткие платы в Altium Designer

В Altium Designer, гибко-жесткая плата конструируется в горизонтальной плоскости как единый контур, который затем разделяется на регионы платы. Вертикальная структура определяется настройкой проводящих, диэлектрических и финишных слоев, которые должны быть созданы в процессе изготовления платы.

Этот набор слоев может отличаться для разных регионов в гибко-жесткой плате. Например, один жесткий регион может включать в себя четыре проводящих слоя, выступающий из него гибкий регион может включать в себя один проводящий и один меламиновый слой и соединяться с другим жестким регионом, состоящим из шести проводящих слоев. Для каждого из этих регионов в Altium Designer определяется и назначается отдельный стек слоев.

Плата с двумя жесткими регионами, соединенными гибким регионом, в Altium Designer (слева) и в SOLIDWORKS (справа).

В Altium Designer, гибко-жесткие платы конструируются в плоскости. Сгибы, заданные для гибких регионов, можно применить, когда плата отображена в режиме 3D Layout Mode редактора плат, путем перемещения ползунка Fold State в панели PCB в режиме Layer Stack Regions. Сгибы применяются в порядке очередности (Sequence), заданной в панели.

Плата передается в SOLIDWORKS в сложенном состоянии. Сгибы можно подавить в SOLIDWORKS, чтобы отобразить плату и осуществить работу над ней.

► Узнайте больше об Определении структуры слоев в Altium Designer.

► Узнайте больше об Определении регионов платы и линий сгиба в Altium Designer.

► Узнайте больше о Конструировании гибко-жестких плат в Altium Designer.

Гибко-жесткие платы в SOLIDWORKS

При отправке гибко-жесткой платы из Altium Designer в SOLIDWORKS структура платы формируется следующим образом:

• Для всей платы создается деталь SOLIDWORKS с именем <ИмяПроектаПлаты>_BOARD
  • В этой детали создается конструктивный элемент вытягивания SOLIDWORKS для каждого жесткого и гибкого региона с именем <ИмяРегионаПлаты>. Толщина каждого вытягивания определяется в ECAD-системе как сумма толщин слоев, входящих в стек слоев платы этого региона.
  • Каждый гибкий регион платы представлен элементом листового металла (Sheet Metal) SOLIDWORKS.
  • Для каждого сгиба в гибком регионе создается нарисованный сгиб (Sketched Bend) SOLIDWORKS. Эти сгибы можно подавить в SOLIDWORKS, чтобы разогнуть плату.
  • На одном конце каждой линии разделения регионов определяется система координат, которая используется для сопряжения сборки компонентов жесткого региона (подробнее об этом ниже).
• Контур платы определяется эскизом. Этот главный эскиз включает в себя все разделения регионов линиями.
• Для каждого набора компонентов, смонтированных на жестком регионе платы, создается сборка SOLIDWORKS с именем <ИмяРегионаПлаты>_COMPONENTS. Эти сборки включают в себя детали SOLIDWORKS всех компонентов, смонтированных на регион. Сборки сопрягаются с деталью платы по локальной системе координат.

Доступные функциональные возможности

Altium CoDesigner поддерживает передачу гибко-жестких плат из ECAD-системы в SOLIDWORKS и обратно.

После приема гибко-жесткой платы из ECAD-системы инженер-механик может:

1. Предварительно просматривать изменения из ECAD-системы в MCAD-системе.
2. Создавать новые жесткие и гибкие регионы платы в MCAD-системе.
3. Создавать новые сгибы в MCAD-системе.
4. Изменять геометрию жестких и гибких сегментов платы, например, изменять форму платы в соответствии с корпусом устройства, создавать вырезы и крепежные отверстия, изменять радиус сгиба.
5. Изменять расположение существующих компонентов или размещать на плате новые компоненты.
6. Отправлять эти изменения в ECAD-систему и получать новые изменения из ECAD-системы.

Функциональные возможности, которые не поддерживаются на текущий момент

1. Создание гибко-жесткой платы с нуля в MCAD-системе.
2. Передача информации о проводниках и шелкографии.
3. Передача плат с гибкими регионами разной толщины (множество гибких регионов поддерживается).
4. Передача из ECAD- в MCAD-систему компонентов, размещенных на гибком регионе.
5. Размещение в MCAD-системе компонентов на гибком регионе.
6. Создание новых регионов в чисто гибких платах.

Требования к определению платы в ECAD-системе

При отправке платы из ECAD-системы интерфейс CoDesigner проверяет контур платы, а также расположение и размер областей сгиба, на предмет потенциальных проблем. При приеме платы в MCAD-системе интерфейс CoDesigner также проверяет радиус каждого сгиба и отклоняет сгибы, которые не могут быть отображены как сгибы листового металла MCAD.

Форма платы

При отправке платы из ECAD-системы происходит проверка ее контура (границы). При обнаружении микросегментов или самопересечений будет открыто диалоговое окно с информацией о местоположении ошибок. Эти проблемы должны быть устранены в ECAD-системе.

CoDesigner проверяет контур платы на предмет проблем, которые не поддерживаются MCAD-системой. Их следует устранить в ECAD-системе.

► Узнайте больше об Устранение проблем контура платы в ECAD-системе

Линии сгиба

Технически, в ECAD-системе нет каких-либо ограничений на свойства сгибов в гибкой плате. В MCAD-системе, для представления гибких сегментов используются функциональные возможности листового металла, и все средства MCAD-системы применяют физику сгиба металла в качестве ограничения на свойства сгибов.

Чтобы сгибы могли быть представлены в MCAD-системе, должны быть соблюдены следующие требования:

• Область сгиба не должна перекрывать другую область сгиба или жесткого региона или касаться ее. Радиус сгиба не должен выходить за пределы прилегающей линии разделения, с минимальным расстоянием 2.5 мила (0.075 мм) между краем области сгиба и жесткого региона. Это проверяется при отправке платы в ECAD-системе, и эти проблемы должны быть устранены для успешной отправки.

  В этой плате область сгиба находится слишком близко к линии разделения (на расстоянии меньше 2.5 милов).

• Должны быть заданы подходящие радиусы сгиба. CoDesigner проверяет, является ли радиус сгиба слишком малым, является ли угол сгиба слишком большим или являются ли сегменты сгиба слишком короткими. Это проверяется при приеме платы в MCAD-системе, с учетом толщины "металла" и требованиям к форме сгиба.

  У двух сгибов задан слишком малый радиус, чтобы они могли быть сформированы в виде листового металла, поэтому они не могут быть созданы.

Работа с гибко-жесткой платой в SOLIDWORKS

Прием с сервера гибко-жесткой платы в SOLIDWORKS осуществляется также, как и для стандартной жесткой платы. Если вы не подключены к своему серверу, обратитесь к разделу Установка надстройки CoDesigner в MCAD-систему и ее настройка.

Изменение формы платы в SOLIDWORKS

1. Чтобы изменить форму региона платы

   1. Откройте (разверните) главную деталь платы в дереве модели.
   2. Откройте элемент первого гибкого региона и начните редактировать его эскиз (это главный эскиз всей платы).
   3. Каждое ребро содержит якорь, который был добавлен интерфейсом CoDesigner при первоначальном создании (для внутренних целей). Эти якоря можно удалить, если это необходимо для изменения эскиза.
   4. Линии разделения могут быть удалены и переопределены, если необходимо.
   5. Измените форму платы нужным образом.

   Отредактируйте главный эскиз, чтобы изменить форму платы.

   Если был случайно нарушен или удален жесткий или гибкий сегмент либо линия сгиба, это придется восстановить вручную.

2. Чтобы создать или переопределить гибкий регион

   Если линия разделения была удалена или перечерчена, гибкий регион необходимо переопределить.

   1. В дереве моделей откройте на редактирование гибкий элемент.
   2. Проверьте, что для гибкого региона используется корректный регион в эскизе. Если это не так, удалите выбранный контур и выберите корректный (показать изображение).
   3. Элемент листового металла, который представляет гибкий регион, может сообщить об ошибке опорной поверхности. Измените элемент и выберите нижнюю поверхность в качестве опорной (показать изображение).
   4. Сгибы в этом гибком регионе могут быть нарушены. Ниже приведены советы по исправлению.
3. Чтобы восстановить сгиб, нарушенный изменениями гибкого региона
   1. Разверните нарисованный сгиб с ошибкой в дереве модели.
   2. Откройте на редактирование плоскость эскиза для этого нарисованного сгиба (показать изображение).
   3. Чтобы спозиционировать сгиб, откройте на редактирование эскиз нарисованного сгиба (показать изображение).
   4. Разместите сгиб в нужном месте (показать изображение).
   5. Чтобы определить свойства сгиба, откройте на редактирование нарисованный эскиз и задайте радиус и угол (показать изображение).

4. Чтобы изменить сгиб

   1. Выберите нарисованный эскиз и откройте его на редактирование, чтобы изменить его положение, угол или радиус.
   

   Система координат используется для сопряжения сборки компонентов, размещенных на этом жестком регионе платы. Если система координат нарушена, ее можно восстановить путем синхронизации платы с ECAD-системой. Для этого выполните следующее:

   • Отправьте изменения платы в ECAD-систему
   • Примете плату в ECAD-системе и примените изменения
   • Отправьте плату из ECAD-системы обратно в MCAD-систему
   • Примите плату в MCAD-системе

5. Чтобы создать вырез или крепежное отверстие

   1. Начните редактировать главную деталь платы.
   2. Чтобы вытянутый вырез или отверстие было создано до сгиба платы, переместите полосу видимости элемента вытянутого выреза или отверстия вверх в дереве модели и разместите его над первым элементом сгиба.
   3. Создайте вытянутый вырез или отверстие в детали платы (с эскизом, размещенным на верхней или нижней поверхности).

Изменение положения компонентов в SOLIDWORKS

1. Чтобы точно определить положение компонента (универсальный подход)

   1. Переместите компонент вверх в дереве модели на уровень сборки платы (если вы хотите разместить этот компонент относительно платы) или на уровень устройства (если вы хотите разместить этот компонент относительно корпуса).
   2. Задайте точное положение компонента с помощью сопряжений или размеров. После этого удалите эти сопряжения/размеры.
   3. Переместите компонент в дереве модели обратно в изначальную подсборку компонентов (или другую подсборку компонентов, если необходимо).

2. Чтобы выполнить простое перемещение/поворот компонента на той же поверхности платы внутри жесткого региона

   1. Начните редактировать соответствующую подсборку компонентов.
   2. Переместите/поверните компонент с помощью подходящих инструментов SOLIDWORKS, например, "Система координат" (Triad).

Дополнительные рекомендации для инженера-механика

1. Как разогнуть плату (например, для проверки наложений)

   1. Откройте (разверните) главную деталь платы в дереве модели.
   2. Выберите элементы нарисованных сгибов (Sketched Bend) в дереве модели (один или несколько, в зависимости от структуры платы и от того, что необходимо) и подавите их (Suppress).
   Обратите внимание, что в SOLIDWORKS 2018 и 2019 компоненты сборки, относящейся к жесткому региону, не будут перемещаться с регионом после разгибания.

2. Если модель нарушена (и повторное формирование или отмена действия не помогает)

   1. Если последние изменения не сохранены, закройте сборку платы без сохранения и откройте ее повторно.
   2. Если изменения были сохранены, примите изменения с сервера управляемых данных и примените те изменения, которые относятся к нарушенным сущностям.
   3. Если прием изменений не помогает, закройте сборку платы и примите ее снова в новую папку (имейте в виду, что изменения, которые только что были сделаны в плате, будут потеряны).

3. Прочие рекомендации

   1. Не вносите изменения в существующие системы координат и в наборы сопряжений между ними.