PCB软件与3D软硬结合的技术解析

发布时间:2022-10-08

这是一个日新月异的时代。除了创造力和设计能力外,今天的设计师还面临着许多限制。他们需要面对越来越复杂的设计,即一系列的设计IO连接的外围设备。而且,如今的设计越来越追求产品的小型化、低成本和高速度,这些需求尤其体现在移动设备市场。近年来,大量高性能、多功能设备层出不穷,市场发展特别迅速,让精明消费者目不暇接。将这些产品推向电子设计市场需要一个紧密的设计过程,通常涉及高密度电子电路,并考虑减少 创造时间和成本。

帮助设计师和设计团队迎接这些挑战的解决方案之一是使用软硬结合的设计技术,即印刷电路板 (PCB)软硬结合设计。虽然这并不是较新的技术,多方的综合因素表明,该项技术具有普适性,而且能降低成本。刚性由传统的电缆连接PCB,从成本的角度来看,两块硬板与软电缆的连接在短期设计中是可行的;然而,这需要在每个板上安装连接器,而连接器需要组装到电路板和电缆上,这将增加成本。此外,电缆连接的刚性PCB电气虚焊容易发生,会导致故障。相比之下,软硬结合电路可以消除这些虚焊点,使其更可靠,提供更高的整体产品质量。

让我们仔细检查它的总成本。图1比较了传统电缆连接和3D软硬结合设计刚性PCB仿真制造成本。传统设计由刚性板组成,采用柔性电缆和连接器,软硬结合设计嵌入软硬板,中间有两层内置软层,整体结构为四层印刷电路板。基于两种设计的制造成本PCB包括装配成本在内的制造商报价。此外,还需要增加传统设计因素中两个单独的四层电路板、连接器和电缆的成本。

图1:软硬结合设计和电缆连接的刚性PCB组装成本比较

从图中可以看出,当制造量超过100套时,软硬结合设计将比传统设计方案节省更多的时间和效率。主要原因是软硬结合电路不包括任何连接器组件/电缆,不需要连接器组装。不仅如此,它们性能可靠,工艺精良。这只是冰山一角。

有了软硬结合技术,设计师不需要在单个包装中连接多个连接器、电线和电缆PCB.由于软硬结合板不需要电缆组装,因此降低了整体组装消耗和复杂性,两者都有助于降低成本。此外,需要购买的部件较少,从而降低了材料清单,从而降低了供应链的风险和成本。软硬结合板使产品的维护更加方便,在整个产品生命周期中更节省成本。

对于任何使用软硬结合设计技术的项目、设计和成本控制,制造、组装、和物流成本都不容忽视。软硬结合设计往往需要机械团队来协助柔性设计和较终产品PCB集成。这个过程非常耗时,成本高,容易出错。

更糟糕的是,更糟糕的是,PCB设计工具往往忽略了软硬结合设计的折叠和组装问题。软硬结合设计要求设计师使用3D思考和工作。柔性部分可以折叠、扭曲和卷起,以满足机械设计的要求。但传统的PCB设计工具不支持3D弯曲和褶皱模拟的电路板设计或刚性设计部分,甚至不支持不同层叠设计部分的定义,包括柔性设计部分。

正因为如此,软硬结合设计师被迫手动使用3D刚性和柔性部分的设计转换为平面,2D生产格式。之后,设计师还需要手动记录软设计区域,并仔细检查以确保刚性和柔性区域之间没有组件或孔。这个过程也受到许多其他规则的约束,其中大多数,PCB不支持设计软件。

一般来说,在竞争弱势的情况下,使用传统PCB标准刚度的软件设计PCB软硬结合的设计相比 PCB需要更多的努力。幸运的是,拥有先进的3D现代设计工具的功能可以支持柔性设计部分的弯曲定义和模拟,以及不同设计部分和不同板层堆定义。这些工具在很大程度上消除了处理柔性部件时的机械CAD依赖工具节省了设计师和设计团队的时间和金钱。

使用现代PCB及时协调开发商和电路板制造商的设计工具,促进软硬结合技术的节省时间和效率。与传统的刚性电路板和电缆设计相比,软硬结合设计需要设计师和制造商之间的密切合作。成功生产的软硬结合板需要设计师和制造商共同开发设计规则,包括板层数量、材料选择、过孔尺寸、粘接方法和尺寸控制。有了合适的设计工具,可以在设计初期明确定义和权衡,从而优化软硬结合板,进一步降低整体成本。

不可否认,当前行业的发展趋势和消费者需求不断推动设计师和设计团队挑战设计极限,鼓励他们开发新的电子产品来应对市场挑战。这些挑战,特别是当今移动设备的需求,促进了软硬结合技术逐步成为设计行业的主流,并在广泛的应用中获得了更高的商业价值,特别是那些从数百套开始的项目。现代PCB设计工具支持3D必要的定义和模拟产品开发、早期合作和所有软硬结合,大大降低了软硬结合设计的麻烦,使其解决方案更具吸引力;此外,与电缆连接的刚度相比PCB设计,价格更便宜。对于设计团队来说,不同的选择意味着产品的成败在之间。