物(wù)联网设备中的刚柔结合 PCB：ECAD 和 MCAD 协作

2021-06-24

物(wù)联网设备中的刚柔结合 PCB：ECAD 和 MCAD 协作

在最近的 PCB 制造商(shāng)贸易展上，多(duō)家制造商(shāng)告诉我，他(tā)们最近看到对柔性和刚柔性 PCB 的需求越来越多(duō)，尤其是智能(néng)可(kě)穿戴设备和小(xiǎo)型嵌入式/物(wù)联网产品。柔性和刚柔结合 PCB 的优势包括更有(yǒu)效地利用(yòng)外壳中的空间，以及适应可(kě)折叠设备的能(néng)力。无论您需要静态还是动态柔性/刚柔结合 PCB，在制造之前，您都需要在设计工具中验证電(diàn)路板的多(duō)个方面。

设计验证需要的不仅仅是查看電(diàn)气设计规则的一致性。当然，電(diàn)气功能(néng)很(hěn)重要，但适合可(kě)折叠产品或任何其他(tā)可(kě)移动外壳的刚柔结合板需要多(duō)层次的机械设计和验证，以确保它们满足产品设计要求。以下是您在机械验证期间在刚柔结合设计中应注意的事项，以及集成的 MCAD 工具如何帮助您构建更好的产品。

刚柔结合 PCB 中的间隙

当您尝试节省机柜中的空间并防止机柜或電(diàn)路板的某些部分(fēn)发生碰撞时，这两个方面至关重要。典型的 ECAD 工具仅提供 CAD 布局的 2D 视图，仅提供迹線(xiàn)、焊盘和组件轮廓的视图。您的布局显然需要它，但您将无法看到您的组件如何在垂直方向上组合在一起。重要的是要注意组装时各种组件是否会发生碰撞，以及机械组件是否适合您的電(diàn)路板和外壳。

考虑 DPAK 组件、超出组件边缘的大型散热器以及带有(yǒu)锁定侧翼片的连接器的情况。一些设计软件将允许您放置笨重的電(diàn)容器或其他(tā)组件，这些组件位于電(diàn)路板上方，非常靠近大型机械组件。虽然这在技术上并不违反任何電(diàn)气设计规则，但它会产生这些组件在组装过程中发生碰撞的风险。除非您可(kě)以使用(yòng) PCB 设计软件中的 MCAD 工具，否则您必须依靠制造商(shāng)在开始制造之前发现这种重叠。

在高压设计中还有(yǒu)另一个方面需要考虑，这与 3D 中组件之间的间隙有(yǒu)关。IPC 标准化爬電(diàn)距离和電(diàn)气间隙沿電(diàn)路板表面和電(diàn)路板上方的组件之间计算。根据机械部件的尺寸和跨距，特别是在垂直方向，可(kě)能(néng)难以手动计算電(diàn)气间隙和爬電(diàn)距离。您将不得不求助于装配图，或者您需要将您的電(diàn)路板和STEP 模型导入到外部机械设计应用(yòng)程序中。

这一切都在刚柔结合 PCB 中变得复杂，因為(wèi)碰撞的组件会阻止柔韧带达到所需的弯曲角度或半径。如果您可(kě)以发现電(diàn)路板上的组件之间以及電(diàn)路板的刚柔结合或柔性部分(fēn)之间的间隙，则可(kě)以防止制造延迟。最好在设计阶段尽早发现这些点。使用(yòng)正确的设计工具，您实际上可(kě)以在 3D 中构建布局，从而容纳庞大的组件并尽早确保间隙。

柔性 PCB 上的 CCD 阵列

适合外壳和结构完整性

对于动态挠性和刚挠性 PCB，需要正确设计挠性部分(fēn)上的导體(tǐ)，以防止在带弯曲时永久变形和断裂。当色带弯曲时，组件需要有(yǒu)足够的间隙，以便電(diàn)路板在整个运动范围内移动。同样，对于静态变形，您需要设计板以满足上述间隙。这在必须符合爬電(diàn)距离和電(diàn)气间隙标准的高压刚挠结合 PCB 中尤為(wèi)重要。虽然这些设备有(yǒu)点少见，但如果它们折叠在一起，您仍然需要注意電(diàn)路板不同部分(fēn)之间的间隙要求。

当您可(kě)以使用(yòng)一组与您的電(diàn)气设计和布局功能(néng)集成的机械设计工具时，您可(kě)以检查刚柔结合板与机械外壳的配合和功能(néng)。使用(yòng) Solidworks 之类的工具，您可(kě)以导入電(diàn)路板的 3D 模型，并与外壳设计一起对其进行检查。您在 ECAD 中定义的弯曲線(xiàn)和挠性截面可(kě)以在 MCAD 应用(yòng)程序中制作动画并检查间隙。这让您可(kě)以发现哪些组件（如果有(yǒu)）需要更换，以确保電(diàn)路板适合外壳并且您的设备按需要运行。

新(xīn)产品越来越先进，机電(diàn)设计团队需要通力合作，尤其是在设计带有(yǒu)刚柔结合板的产品时。这些多(duō)功能(néng)团队还需要访问数据管理(lǐ)和协作工具，以便轻松共享组件和设计数据，以及在团队成员之间无缝共享设计更新(xīn)。一旦您将一组提供组件采購(gòu)数据的工具添加到组合中，设计团队就会拥有(yǒu)一套完整的功能(néng)，他(tā)们需要管理(lǐ)新(xīn)设计的所有(yǒu)方面并保持竞争力。

当您的 PCB 设计软件包含一流的 MCAD/ECAD 协作工具时，设计刚柔结合 PCB 和执行重要的验证步骤要容易得多(duō)。