技術(shù)工程師分享：為何PCB設計需要3D功能?

　　設計和建造下一代電子產(chǎn)品是一個(gè)復雜的過(guò)程，特別是電子行業(yè)這樣一個(gè)全球高度競爭的行業(yè)，在這個(gè)行業(yè)中快速而持續的技術(shù)變革已成為一件普通的事情和創(chuàng )新規則。如果設計者不能接受這些變化，就會(huì )面臨被競爭對手甩在身后的風(fēng)險，甚至完全無(wú)法再加入競爭。對于印刷電路板（PCB）設計而言，這種形勢尤為明顯。在這個(gè)市場(chǎng)中，消費者更希望得到體積更小、價(jià)格更低、速度更快和功能更多的電子產(chǎn)品，再加上不斷縮短的設計周期以及在地理上分散的設計團隊，正在不斷推進(jìn)設計的復雜性，并將傳統的設計工具的使用推向其極限水平。網(wǎng)絡(luò )數量的增加、更嚴格的設計約束和布線(xiàn)密度，以及向高速度、高密度項目的逐步遷移，進(jìn)一步加劇了PCB復雜性。這種趨勢正在影響這個(gè)產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，而不僅僅是高端消費電子產(chǎn)品。

　　幸運的是，PCB設計工具近年來(lái)已得到穩步發(fā)展，以應對這種日漸復雜的設計領(lǐng)域所帶來(lái)的挑戰。一項重大改變——3D功能的采用，有望使設計者可以兼顧設計創(chuàng )新和全球市場(chǎng)的競爭力。

　　在3D世界中設計所面臨的挑戰

　　傳統上，電路板設計者都依賴(lài)于設計樣機，以便在制造前確保設計的形狀、適配度和功能性。雖然可行，但這種方法有許多缺點(diǎn)。首先，在制造出實(shí)際樣機之前設計者不能確定電路板是否適合。其次，這種方法一般會(huì )導致設計過(guò)程中需要多次制作樣機。再有，多次樣機非常耗費時(shí)間，而且對于一項中度復雜的設計樣機的平均成本為8，929美元。在設計過(guò)程中的任何額外時(shí)間或費用的增加，不僅會(huì )影響一個(gè)公司的競爭力，也會(huì )阻礙我們向新業(yè)務(wù)的進(jìn)軍，這就不難理解為何這種方法不受歡迎了。

　　另一個(gè)缺陷是PCB設計傳統上是二維設計?；旧?，設計都是以2D方式創(chuàng )建的，經(jīng)過(guò)手工標注后，傳遞給機械設計工程師。機械工程師采用機械CAD軟件對設計進(jìn)行3D重繪。由于完全是手動(dòng)操作，這種方法非常耗時(shí)，且容易出錯。所以，它無(wú)法為設計下一代電子產(chǎn)品提供有競爭力的差異性?，F在問(wèn)題很明顯了，電路板設計者需要找到更好的方法來(lái)查看和分析他們日漸復雜的設計。

　　PCB設計者的最終目的是為真實(shí)世界（具有3個(gè)維度）創(chuàng )造產(chǎn)品，因此最佳的解決方法就是使用一種具有先進(jìn)的3D功能的設計工具。它可讓設計者在生產(chǎn)之前就能夠查看設計真實(shí)的3D圖像，不再需要制作樣機，節省時(shí)間和資金（圖1）?？梢暂p松地生成準確的3D模型，然后把它們用于在真實(shí)的3D中進(jìn)行電路板布局。此外，還可將目標外殼的3D模型導入到PCB設計中，確保設計出來(lái)的電路板能夠完美地放置到這個(gè)殼體中。最后，設計者能夠滿(mǎn)懷信心地提交他們的設計文件用于生產(chǎn)了。

　　圖1.通過(guò)對設計的3D視覺(jué)化，設計者能夠以3D的形式對一項設計的內外各個(gè)方面進(jìn)行檢查。

　　3D導出功能提供給設計者在其他分析工具中進(jìn)行進(jìn)一步分析的能力，比如散熱分析和電磁仿真分析。對于如今每種使用無(wú)線(xiàn)連接的、緊湊型電池供電設備，散熱效果完全取決于電路板形狀，這個(gè)功能極為關(guān)鍵。由于這些功能，PCB設計工具中的3D功能對于快速、準確而低成本設計下一代電子產(chǎn)品是絕對是必不可少的。