Геометрическое 3 D-моделирование печатных элементов платы Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Механика специальных систем

УДК 004.42: 004.925.8

С. И. Трегубов, Ф. Г. Зограф, Е. Н. Мурзин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск В. С. Ереско

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ 3Я-МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАТЫ

Представлена методика формирования ЗБ-модели элементов печатного монтажа с использованием программного пакета КОМПАС-ЗБ V12. Предлагаемая методика подходит для большинства САПР подобного класса и позволяет более точно решать задачи инженерного анализа на этапе проектирования печатного узла.

В конструировании электронных средств (ЭС) на этапе проектирования широко используются системы автоматизированного проектирования (САПР). В силу сложившейся специализации программных продуктов САПР проектирование конструкции РЭС выполняется с привлечением механических САПР (МСАБ), а проектирование электрической части РЭС, включающая (разработку принципиальных, схем, разводку плат и т. п.) осуществляется в электрических САПР (ЕСАП).

Средства ЗП-моделирования МСАБ могут использоваться для решения компоновочных задач построения модулей РЭС. Другим преимуществом использования МСАБ является возможность получения массы проектируемого печатного узла. Масса печатной платы - это один из ключевых параметров для определения различного рода конструктивных характеристик узла (вибрационной стойкости, напряжения, возникающего в материале платы при воздействии механических нагрузок и т. п.). На сегодняшний день задача оценки массы печатного узла решается с большим приближением. За пределами анализа остается или учитывается приближенно масса печатных элементов.

Следует также отметить, что механические САПР имеют более развитый функционал для подготовки конструкторской документации и интеграции в системы управления жизненным циклом изделия (РЬЫ), а также передачи геометрии изделий в пакеты инженерного анализа типа С08М081№0КК8, Л№У8 и т. п.

Для формирования печатного монтажа в ЗП-сбор-ке ПП необходимо передать соответствующую информацию из ЕСАБ в МСАБ. Общей для большинства пакетов ЕСАП является проблема отсутствия экспорта рисунка печатного монтажа 1111 (рис. 1).

Предлагаемая методика включает следующие этапы:

1. Получение в ECAD на основе проекта печатной платы файлов DXF или DWG с контурами элементов печатного монтажа (рис. 1, а).

2. Доработка в MCAD контуров и подготовка на их основе эскизов для формирования SD-моделей элементов печатного монтажа (рис. 1, б).

3. Получение в MCAD SD-моделей элементов печатного монтажа на основе сформированных эскизов (рис. 2).

4. Формирование на основе IDF или STEP файлов 3В-сборки печатной платы с последующей включением в сборку 3D-моделей элементов печатного монтажа (рис. 3).

В данной работе методика получения в 3D-сборке печатной платы, 3D-моделей элементов печатного монтажа реализована с использованием пакетов Altium Designer Sumer 09 и KOMnAC-3D V12. Выбор программных продуктов не имеет принципиального значения, и порядок действий для получения 3D-моде-лей элементов печатного монтажа, например в «связке» OrCAD-SolidWorks, аналогичен предлагаемому.

Масса печатного узла равна 4,3 г, масса основания печатного узла - 2,1 г, масса меди - 0,7 г, или 16 % от массы печатного узла (рис. 3).

Наличие в 3D-модели 1111 элементов печатного монтажа позволяет более качественно решать задачу компоновки радиоэлементов на плате и конструкции ЭС в целом, получать более точные решения задач, связанных с тепловым анализом и оценкой прочности конструкции ЭС, ЭМС, а также уточнять расчеты массо-центровочных характеристик, что уменьшает вероятность появления ошибок в проектировании и в конечном итоге сокращает время этапа разработки электронного средства.

Рис. 1. Элементы печатного монтажа полученные в Altium Designer (а) и импортированные в КОМПАС (б)

б

а

Решетневские чтения

в г

Рис. 2. Формирования 3^-моделей печатных элементов монтажа: а - печатные проводники; б - контактные площадки; в - полигоны; г - отверстия

S. I. Tregubov, F. G. Zograf, E. N. Murzin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

V. S. Eresko

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

GEOMETRIC 3D-MODELING OF PCB PRINTED COMPONENT

The article presents a method for design of 3D-models of printed circuit elements using a software package KOMPAS-3D V12. The proposed method approaches for most of CAD classes and allows to solve more accurate the engineering analysis problems at the PCB design stage.

© Tpery6oB C. H., 3orpa$ O. T., Myp3HH E. H., EpecKO B. C., 2011