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物联网设备中的刚柔结合 PCB：ECAD 和 MCAD 协作
物联网设备中的刚柔结合 PCB：ECAD 和 MCAD 协作
在最近的 PCB 制造商贸易展上，多家制造商告诉我，他们最近看到对柔性和刚柔性 PCB 的需求越来越多，尤其是智能可穿戴设备和小型嵌入式/物联网产品。柔性和刚柔结合 PCB 的优势包括更有效地利用外壳中的空间，以及适应可折叠设备的能力。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电路板的多个方面。
设计验证需要的不仅仅是查看电气设计规则的一致性。当然，电气功能很重要，但适合可折叠产品或任何其他可移动外壳的刚柔结合板需要多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电路板的某些部分发生碰撞时，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，仅提供迹线、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电路板和外壳。
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电容器或其他组件，这些组件位于电路板上方，非常靠近大型机械组件。虽然这在技术上并不违反任何电气设计规则，但它会产生这些组件在组装过程中发生碰撞的风险。除非您可以使用 PCB 设计软件中的 MCAD 工具，否则您必须依靠制造商在开始制造之前发现这种重叠。
在高压设计中还有另一个方面需要考虑，这与 3D 中组件之间的间隙有关。IPC 标准化爬电距离和电气间隙沿电路板表面和电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，可能难以手动计算电气间隙和爬电距离。您将不得不求助于装配图，或者您需要将您的电路板和STEP 模型导入到外部机械设计应用程序中。
这一切都在刚柔结合 PCB 中变得复杂，因为碰撞的组件会阻止柔韧带达到所需的弯曲角度或半径。如果您可以发现电路板上的组件之间以及电路板的刚柔结合或柔性部分之间的间隙，则可以防止制造延迟。最好在设计阶段尽早发现这些点。使用正确的设计工具，您实际上可以在 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上的导体，以防止在带弯曲时永久变形和断裂。当色带弯曲时，组件需要有足够的间隙，以便电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。这在必须符合爬电距离和电气间隙标准的高压刚挠结合 PCB 中尤为重要。虽然这些设备有点少见，但如果它们折叠在一起，您仍然需要注意电路板不同部分之间的间隙要求。
当您可以使用一组与您的电气设计和布局功能集成的机械设计工具时，您可以检查刚柔结合板与机械外壳的配合和功能。使用 Solidworks 之类的工具，您可以导入电路板的 3D 模型，并与外壳设计一起对其进行检查。您在 ECAD 中定义的弯曲线和挠性截面可以在 MCAD 应用程序中制作动画并检查间隙。这让您可以发现哪些组件（如果有）需要更换，以确保电路板适合外壳并且您的设备按需要运行。
新产品越来越先进，机电设计团队需要通力合作，尤其是在设计带有刚柔结合板的产品时。这些多功能团队还需要访问数据管理和协作工具，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。一旦您将一组提供组件采购数据的工具添加到组合中，设计团队就会拥有一套完整的功能，他们需要管理新设计的所有方面并保持竞争力。
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。