物聯(lián)網(wǎng)設備中的剛柔結合 PCB：ECAD 和 MCAD 協(xié)作

2021-06-24

物聯(lián)網(wǎng)設備中的剛柔結合 PCB：ECAD 和 MCAD 協(xié)作

在最近的 PCB 制造商貿易展上，多家制造商告訴我，他們最近看到對柔性和剛柔性 PCB 的需求越來(lái)越多，尤其是智能可穿戴設備和小型嵌入式/物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。柔性和剛柔結合 PCB 的優(yōu)勢包括更有效地利用外殼中的空間，以及適應可折疊設備的能力。無(wú)論您需要靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)柔性/剛柔結合 PCB，在制造之前，您都需要在設計工具中驗證電路板的多個(gè)方面。

設計驗證需要的不僅僅是查看電氣設計規則的一致性。當然，電氣功能很重要，但適合可折疊產(chǎn)品或任何其他可移動(dòng)外殼的剛柔結合板需要多層次的機械設計和驗證，以確保它們滿(mǎn)足產(chǎn)品設計要求。以下是您在機械驗證期間在剛柔結合設計中應注意的事項，以及集成的 MCAD 工具如何幫助您構建更好的產(chǎn)品。

剛柔結合 PCB 中的間隙

當您嘗試節省機柜中的空間并防止機柜或電路板的某些部分發(fā)生碰撞時(shí)，這兩個(gè)方面至關(guān)重要。典型的 ECAD 工具僅提供 CAD 布局的 2D 視圖，僅提供跡線(xiàn)、焊盤(pán)和組件輪廓的視圖。您的布局顯然需要它，但您將無(wú)法看到您的組件如何在垂直方向上組合在一起。重要的是要注意組裝時(shí)各種組件是否會(huì )發(fā)生碰撞，以及機械組件是否適合您的電路板和外殼。

考慮 DPAK 組件、超出組件邊緣的大型散熱器以及帶有鎖定側翼片的連接器的情況。一些設計軟件將允許您放置笨重的電容器或其他組件，這些組件位于電路板上方，非?？拷笮蜋C械組件。雖然這在技術(shù)上并不違反任何電氣設計規則，但它會(huì )產(chǎn)生這些組件在組裝過(guò)程中發(fā)生碰撞的風(fēng)險。除非您可以使用 PCB 設計軟件中的 MCAD 工具，否則您必須依靠制造商在開(kāi)始制造之前發(fā)現這種重疊。

在高壓設計中還有另一個(gè)方面需要考慮，這與 3D 中組件之間的間隙有關(guān)。IPC 標準化爬電距離和電氣間隙沿電路板表面和電路板上方的組件之間計算。根據機械部件的尺寸和跨距，特別是在垂直方向，可能難以手動(dòng)計算電氣間隙和爬電距離。您將不得不求助于裝配圖，或者您需要將您的電路板和STEP 模型導入到外部機械設計應用程序中。

這一切都在剛柔結合 PCB 中變得復雜，因為碰撞的組件會(huì )阻止柔韌帶達到所需的彎曲角度或半徑。如果您可以發(fā)現電路板上的組件之間以及電路板的剛柔結合或柔性部分之間的間隙，則可以防止制造延遲。最好在設計階段盡早發(fā)現這些點(diǎn)。使用正確的設計工具，您實(shí)際上可以在 3D 中構建布局，從而容納龐大的組件并盡早確保間隙。

柔性 PCB 上的 CCD 陣列

適合外殼和結構完整性

對于動(dòng)態(tài)撓性和剛撓性 PCB，需要正確設計撓性部分上的導體，以防止在帶彎曲時(shí)永久變形和斷裂。當色帶彎曲時(shí)，組件需要有足夠的間隙，以便電路板在整個(gè)運動(dòng)范圍內移動(dòng)。同樣，對于靜態(tài)變形，您需要設計板以滿(mǎn)足上述間隙。這在必須符合爬電距離和電氣間隙標準的高壓剛撓結合 PCB 中尤為重要。雖然這些設備有點(diǎn)少見(jiàn)，但如果它們折疊在一起，您仍然需要注意電路板不同部分之間的間隙要求。

當您可以使用一組與您的電氣設計和布局功能集成的機械設計工具時(shí)，您可以檢查剛柔結合板與機械外殼的配合和功能。使用 Solidworks 之類(lèi)的工具，您可以導入電路板的 3D 模型，并與外殼設計一起對其進(jìn)行檢查。您在 ECAD 中定義的彎曲線(xiàn)和撓性截面可以在 MCAD 應用程序中制作動(dòng)畫(huà)并檢查間隙。這讓您可以發(fā)現哪些組件（如果有）需要更換，以確保電路板適合外殼并且您的設備按需要運行。

新產(chǎn)品越來(lái)越先進(jìn)，機電設計團隊需要通力合作，尤其是在設計帶有剛柔結合板的產(chǎn)品時(shí)。這些多功能團隊還需要訪(fǎng)問(wèn)數據管理和協(xié)作工具，以便輕松共享組件和設計數據，以及在團隊成員之間無(wú)縫共享設計更新。一旦您將一組提供組件采購數據的工具添加到組合中，設計團隊就會(huì )擁有一套完整的功能，他們需要管理新設計的所有方面并保持競爭力。

當您的 PCB 設計軟件包含一流的 MCAD/ECAD 協(xié)作工具時(shí)，設計剛柔結合 PCB 和執行重要的驗證步驟要容易得多。