了解 3D 建模流程。

洞悉多板系統(tǒng) 3D 建模如何提高設(shè)計(jì)精度、性能和成本效益。

掌握 3D 建模在制造工藝中的優(yōu)勢(shì)。

在 PCBA 領(lǐng)域，仿真與建模是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效設(shè)計(jì)的基石。在量產(chǎn)前構(gòu)建并復(fù)用原型，有助于在制造環(huán)節(jié)測(cè)試、優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行概念驗(yàn)證，提高成本效益和設(shè)計(jì)精度。

3D 建模

3D 建模指的是利用專業(yè)軟件創(chuàng)建三維對(duì)象（無生命的或有生命的）或表面的數(shù)學(xué)表示形式的過程，這些三維表示形式即為 3D 模型。

此外，還可以通過 3D 渲染將這些 3D 模型轉(zhuǎn)化為二維圖像。我們可以將其用于物理現(xiàn)象的計(jì)算機(jī)仿真，也可以利用三維打印機(jī)制作相應(yīng)的實(shí)體。

3D 模型可以手動(dòng)或自動(dòng)創(chuàng)建。手動(dòng)建模需準(zhǔn)備三維計(jì)算機(jī)圖形的幾何數(shù)據(jù)，而自動(dòng)建模則依賴 3D 建模軟件完成。整體而言，3D 模型用點(diǎn)在三維空間中的集合表示，通過線條、曲面、三角形等各種幾何實(shí)體連接。

工業(yè)與 3D 模型

在當(dāng)今技術(shù)發(fā)展背景下，3D 建模已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。無論是醫(yī)療行業(yè)的掃描建模，還是科研領(lǐng)域的化合物構(gòu)建，3D 模型作為關(guān)鍵工具，正不斷解鎖其在各行業(yè)中的巨大潛力。

在工程領(lǐng)域，3D 建模是電子設(shè)備、車輛以及 PCBA 的重要設(shè)計(jì)工具。甚至地球科學(xué)領(lǐng)域，三維地質(zhì)模型也獲得廣泛應(yīng)用。

多板系統(tǒng)與 3D 建模

對(duì)工程師和 PCB 設(shè)計(jì)師而言，仿真與 3D 建模軟件的應(yīng)用已成為設(shè)計(jì)流程中不可或缺的一環(huán)。在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展格局下，設(shè)備普遍呈現(xiàn)出復(fù)雜化和微型化的趨勢(shì)，這促使設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì) 3D 建模等設(shè)計(jì)工具的需求日益增長(zhǎng)。隨著人們對(duì)功能、性能及生命周期要求的提升，3D 建模所提供的驗(yàn)證功能顯得至關(guān)重要。

3D 建模的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是能夠驗(yàn)證 PCB 設(shè)計(jì)工具包是否符合機(jī)械要求。3D 建模軟件中包含的電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ECAD）功能還可確保產(chǎn)品符合外形尺寸規(guī)范。

多板系統(tǒng)設(shè)計(jì)

過去，機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)使用的工具缺乏兼容性，導(dǎo)致兩個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間溝通不暢，進(jìn)而影響效率、拖慢上市時(shí)間并提高成本。隨著 3D 建模軟件的出現(xiàn)及其在 PCB 設(shè)計(jì)中的功能增強(qiáng)，設(shè)計(jì)人員如今可以同時(shí)設(shè)計(jì)并驗(yàn)證機(jī)械和電氣特性。

3D 建模解決了機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)軟件不兼容所帶來的問題。電氣設(shè)計(jì)師無需為確保功能正常而進(jìn)行繁瑣的修改，也無需反復(fù)更新機(jī)械模型。

修改可能涉及散熱器、電容、電源層、變壓器、接地層等。這些器件形狀復(fù)雜、設(shè)計(jì)精度要求高，且往往與電路板內(nèi)層相連。將 MCAD 與 ECAD 功能集中在同一平臺(tái)，設(shè)計(jì)師能夠在需要時(shí)快速完成布局修改。

多板系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 3D 建模

作為設(shè)計(jì)師，應(yīng)掌握利用電纜和連接器進(jìn)行多板系統(tǒng)布局的方法。這類布局常見于電視和主板（個(gè)人電腦/筆記本電腦）等設(shè)備，大多通過短線纜或直連方式實(shí)現(xiàn)多板連接。借助 3D 建模，可對(duì)這類設(shè)計(jì)進(jìn)行機(jī)械間隙驗(yàn)證，此驗(yàn)證流程同樣適用于剛?cè)峤Y(jié)合電路板和柔性電路板。

此外，分層規(guī)劃能力也對(duì)多板系統(tǒng)組織工作大有裨益。通過分層原理圖，可將不同功能分配給各個(gè) PCB，并創(chuàng)建相應(yīng)的原理圖。

總體而言，3D 機(jī)械設(shè)計(jì)工具可以幫助設(shè)計(jì)人員在制造前發(fā)現(xiàn)潛在問題。任何制造商都不希望在生產(chǎn)期間才發(fā)現(xiàn)問題，承受生產(chǎn)中斷所帶來的損失。內(nèi)嵌 MCAD 工具的 ECAD 軟件有助于在早期發(fā)現(xiàn)并解決問題，避免對(duì)關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)造成影響。

多板系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程概述

信息

知識(shí)就是力量，而信息本質(zhì)上也是知識(shí)。即便是單塊 PCB 的設(shè)計(jì)，也離不開大量信息支撐。隨著系統(tǒng)內(nèi)電路板數(shù)量的增加，對(duì)信息的要求也隨之增加。包括解決以下問題：PCB 是否需同步生產(chǎn)？如果需要，應(yīng)對(duì)其層堆疊進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃。值得注意的是，多板設(shè)計(jì)的初衷正是為了縮短整體開發(fā)周期。

多板設(shè)計(jì)中的原理圖捕獲

分層原理圖使用上層模塊來表示電路的各個(gè)區(qū)域，而系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)則用這些模塊來表示多個(gè) PCB。其目的是在系統(tǒng)原理圖中實(shí)現(xiàn)各原理圖之間的互聯(lián)。設(shè)計(jì)師既可以在單板層面進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)與仿真，也可以在系統(tǒng)層面執(zhí)行仿真。

整理和設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則

在此階段，需要設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)、規(guī)則與約束。對(duì)于多板系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須在每個(gè)布局中重復(fù)這一過程。

多板 PCB layout

雖然每塊電路板仍單獨(dú)設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)師可同時(shí)查看多個(gè)電路板與機(jī)械設(shè)計(jì)元素，并在布局過程中驗(yàn)證元件位置。這顯著減少了機(jī)箱、元件及其他器件之間的間隙問題。

完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)同步審查

在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，可以將電路板與系統(tǒng)或其他電路板進(jìn)行交叉檢查。借助 3D 建模，設(shè)計(jì)人員能夠在最終投產(chǎn)前，構(gòu)建多板系統(tǒng)的虛擬原型。

多板系統(tǒng) 3D 建模在諸多領(lǐng)域的重要性日益凸顯。它不僅減少了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的反復(fù)溝通，同時(shí)有助于提高設(shè)計(jì)精度、降低成本、延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。