技术资讯 I 多板系统 3D 建模，提升设计精度和性能

了解 3D 建模流程。

洞悉多板系统 3D 建模如何提高设计精度、性能和成本效益。

掌握 3D 建模在制造工艺中的优势。

 

在 PCBA 领域，仿真与建模是实现精准高效设计的基石。在量产前构建并复用原型，有助于在制造环节测试、优化设计，进行概念验证，提高成本效益和设计精度。

 

3D 建模

 

3D 建模指的是利用专业软件创建三维对象（无生命的或有生命的）或表面的数学表示形式的过程，这些三维表示形式即为 3D 模型。

 

此外，还可以通过 3D 渲染将这些 3D 模型转化为二维图像。我们可以将其用于物理现象的计算机仿真，也可以利用三维打印机制作相应的实体。
 

3D 模型可以手动或自动创建。手动建模需准备三维计算机图形的几何数据，而自动建模则依赖 3D 建模软件完成。整体而言，3D 模型用点在三维空间中的集合表示，通过线条、曲面、三角形等各种几何实体连接。

 

工业与 3D 模型

 

在当今技术发展背景下，3D 建模已广泛应用于各个行业领域。无论是医疗行业的扫描建模，还是科研领域的化合物构建，3D 模型作为关键工具，正不断解锁其在各行业中的巨大潜力。

 

在工程领域，3D 建模是电子设备、车辆以及 PCBA 的重要设计工具。甚至地球科学领域，三维地质模型也获得广泛应用。

 

多板系统与 3D 建模

 

对工程师和 PCB 设计师而言，仿真与 3D 建模软件的应用已成为设计流程中不可或缺的一环。在当前技术发展格局下，设备普遍呈现出复杂化和微型化的趋势，这促使设计任务对 3D 建模等设计工具的需求日益增长。随着人们对功能、性能及生命周期要求的提升，3D 建模所提供的验证功能显得至关重要。

 

3D 建模的一个重要优势是能够验证 PCB 设计工具包是否符合机械要求。3D 建模软件中包含的电子计算机辅助设计（ECAD）功能还可确保产品符合外形尺寸规范。

 

多板系统设计

 

过去，机械设计与电气设计使用的工具缺乏兼容性，导致两个设计团队之间沟通不畅，进而影响效率、拖慢上市时间并提高成本。随着 3D 建模软件的出现及其在 PCB 设计中的功能增强，设计人员如今可以同时设计并验证机械和电气特性。

 

3D 建模解决了机械设计和电气设计软件不兼容所带来的问题。电气设计师无需为确保功能正常而进行繁琐的修改，也无需反复更新机械模型。

 

修改可能涉及散热器、电容、电源层、变压器、接地层等。这些器件形状复杂、设计精度要求高，且往往与电路板内层相连。将 MCAD 与 ECAD 功能集中在同一平台，设计师能够在需要时快速完成布局修改。

 

多板系统设计与 3D 建模

 

作为设计师，应掌握利用电缆和连接器进行多板系统布局的方法。这类布局常见于电视和主板（个人电脑/笔记本电脑）等设备，大多通过短线缆或直连方式实现多板连接。借助 3D 建模，可对这类设计进行机械间隙验证，此验证流程同样适用于刚柔结合电路板和柔性电路板。

 

此外，分层规划能力也对多板系统组织工作大有裨益。通过分层原理图，可将不同功能分配给各个 PCB，并创建相应的原理图。

 

总体而言，3D 机械设计工具可以帮助设计人员在制造前发现潜在问题。任何制造商都不希望在生产期间才发现问题，承受生产中断所带来的损失。内嵌 MCAD 工具的 ECAD 软件有助于在早期发现并解决问题，避免对关键制造环节造成影响。

 

多板系统设计流程概述

 

信息

知识就是力量，而信息本质上也是知识。即便是单块 PCB 的设计，也离不开大量信息支撑。随着系统内电路板数量的增加，对信息的要求也随之增加。包括解决以下问题：PCB 是否需同步生产？如果需要，应对其层堆叠进行相应的规划。值得注意的是，多板设计的初衷正是为了缩短整体开发周期。

 

多板设计中的原理图捕获

分层原理图使用上层模块来表示电路的各个区域，而系统原理图设计则用这些模块来表示多个 PCB。其目的是在系统原理图中实现各原理图之间的互联。设计师既可以在单板层面进行原理图设计与仿真，也可以在系统层面执行仿真。

 

整理和设置设计规则

在此阶段，需要设置设计参数、规则与约束。对于多板系统设计，必须在每个布局中重复这一过程。

 

多板 PCB layout

虽然每块电路板仍单独设计，但设计师可同时查看多个电路板与机械设计元素，并在布局过程中验证元件位置。这显著减少了机箱、元件及其他器件之间的间隙问题。

 

完整的系统设计同步审查

在整个设计过程中，可以将电路板与系统或其他电路板进行交叉检查。借助 3D 建模，设计人员能够在最终投产前，构建多板系统的虚拟原型。

 

多板系统 3D 建模在诸多领域的重要性日益凸显。它不仅减少了设计团队之间的反复沟通，同时有助于提高设计精度、降低成本、延长产品生命周期，并缩短产品上市时间。