确保ECAD与MCAD设计团队之间的沟通

技术分类: 工程软件/硬件    作者:Pawel Z. Chadzynski, Needham, USA  发表时间:2008-06-20

  毫无疑问,CAD行业在帮助设计团体应对日益复杂的设计要求方面取得了巨大的成功,包括产品个性化、性能、质量、环保合规、加速产品上市、缩短产品货架周转周期等问题。CAD行业的成功一部分要归功于数据格式的业界标准化,从而实现了扩展型企业不同成员之间设计数据共享的高度自动化。近来,由于设计领域间相互融合步伐的加快,机械、电子和软件专业之间原本清晰的界限变得模糊不清、相互交织甚至常常几乎无法区分,数据交流周期正面临着更为严峻的挑战。这个相互融合的过程发生在几乎所有的产品和行业中,涵盖智能电话(如苹果的iPhone)、汽车(如资讯娱乐、导航、安全和性能监测系统-机电一体化)、军事(如head hear)甚至服装(如兼容IPod 功能的耐克运动鞋)等行业。在印刷电路板(PCB)设计中,ECADMCAD领域的相互融合更迫切地要求实现设计详细资料的高效共享。为此,必须对新标准和建立在这些新标准之上的新工具功能进行相互整合。

  PCB设计流程

  PCB的物理布局既是电子(ECAD)和机械(MCAD)这两个关键设计领域相互衔接的桥梁,又是把二者隔开的鸿沟。一方面,它是两者之间最常见的界面;另

一方面,它又对各自专业带来了截然不同的挑战。

  对ECAD设计师而言,PCB主要是2D原理图中逻辑功能的物理实现,器件引脚之间的网络互连的电子性能(例如信号配时、信号完整性、电磁干扰)是最重要的考虑因素。

  对MCAD设计师而言,PCB主要是一个物理部件,一个机械BOM(或者是一个子装配,描述电路板本身及板上的元件物理),最关注部件本身以及机械防护外壳相关部件的机械外观(例如尺寸、重量、厚度、高度、形状、热像、结构完整性等)。

  这两种不同的视角深深植根于相应的ECAD和MCAD设计工具中,并在典型的PCB设计流程中凸显出来。这一流程是一系列独立设计活动的组合,穿插着一些设计交接行为。通常每次设计交接都要涉及两个领域之间所有设计数据的评审和传输。而在每次设计交接之前,ECAD和MCAD领域各自独立作业,几乎没有什么协同。

  流程挑战

  机电领域的相互融合日益深化,这就要求ECAD和MCAD领域之间进行更深入的设计协同,而传统的PCB设计流程已为此预留了空间(见表1中的阶段3)。协同的目标是使ECAD和MCAD工具在增量设计变更层面上(无论变更大小)能够进行沟通,而不是仅仅依靠传统的整体式设计数据交流。一旦实现了增量设计变更层面上的协同,ECAD–MCAD联合设计团队就拥有了许多关键优势:

  鼓励一发现问题就开展协同,而不是把问题拖延到设计交接时才予以解决。例如,在PCB布局和布线阶段协同解决ECAD和MCAD约束之间的冲突。

  允许在执行某项变更前充分考虑该项变更对另一领域造成的影响。例如,MCAD团队变动某个机械孔可能会对ECAD团队设计的现有布线和过孔造成怎样的干扰。再例如,MCAD团队对机械防护外壳进行的某处变更可能会对ECAD团队做出的元件布局造成怎样的干扰。如果设计师逐步提出变更而不是一次性提供所有变更,那么ECAD和MCAD团队就能共同寻找不太具有破坏性的替代方案。

  允许跟踪和管理单个增量变更,包括ECAD和MCAD团队中的每个成员对每一个变更所做的批示和签核。

  在增量变更流程中,要求能够高效地查看对方领域的设计数据,即具备与主要设计工具紧密集成的智能化、易于使用的查检工具或砂箱。否则,就无法探讨某项变更对另一领域可能造成的影响。借助砂箱的理念,MCAD设计师可以与包含板层、布线、过孔和元件引脚在内的PCB的ECAD校正进行互动——而这正是ECAD设计师的视角——无需脱离MCAD工具,也无需实例说明MCAD定义中的变更。同样,它也允许ECAD设计师与包含防护外壳在内的PCB的3D校正进行互动——而这正是MCAD设计师的视角——无需脱离ECAD工具,也无需实例说明ECAD数据库中的变更。

  阶段1

  ECAD和MCAD团队协同工作,进行早期物理BOM和外形适应性研究(通常称为预布局)。

  在这一点上,ECAD和MCAD团队对PCB的机械外观有着相同的理解。

  阶段2a

  与阶段2b同步,MCAD团队确定电路板的形状、机械孔的位置、机械驱动元件的布局以及限制高度的区域。然后,把完整的设计轮廓传给ECAD团队,并以此作为电子驱动布局和布线的基线。通常以IDF格式进行传输。

  阶段2b

  与阶段2a同步,ECAD团队确定原理图,包括元件封装(什么元件具有什么功能)、网表(连接哪些引脚)以及性能驱动的互连约束(如何连接引脚)。然后,把完整的设计传给ECAD团队中负责PCB设

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