Формирование профиля средств автоматизированного конструкторско- технологического проектирования гибких многослойных плат для электронных устройств авионики

Процесс проектирования гибких печатных плат

Проектирование гибких многослойных печатных плат - сложный процесс, включающий в себя множество различных этаиов, технологических операций, применяемых методик ио управлению качеством и технологичностью, характеризующийся специфичностью производства на основе применения прецизионного автоматизированного оборудования, состав которого постоянно модернизируется. В связи с этим накладываются определенные требования на системы САПР по гибкости и оперативной настройке на новые более совершенные технологии производства ГМП [79].

Современные САПР конструкторско-технологического проектирования ГМП базируются на модульном построении САПР и на использовании общих баз данных и баз знаний на всех этапах выполнения проектов. Эти системы характеризуются широкими возможностями моделирования и контроля проектных решений. Однако, автономные САПР, на сегодняшний день, не покрывают в полном объеме весь комплекс задач, которые приходится решать специалистам на этапе технологической подготовки производства ГМП. Требуются к применению сквозные интегрированные САПР, которые имеют альтернативные алгоритмы реализации отдельных проектных процедур и позволяют гибкую настройку на требования технологий производства ГМП. При этом термин «Интегрированные САПР» подразумевает пакеты, которые в комплексе выполняют функции CAD/CAM/CAE/PDM систем автоматизированного проектирования (рис. 2.1):

• - Computer-aided design (CAD-системы) - решение конструкторских задач, оформление КД;
• - Computer-aided manufacturing (CAM-системы) - проектирование обработки изделий на станках с ЧПУ;
• - Computer-aided engineering (CAE-системы) - предназначена для инженерных расчетов.

Необходимость оперативного реагирования на потребности рынка ставит задачу сокращения времени разработки и изготовления ГМП на основе применения интеллектуальных EDA/CAD/CAM-систем, грамотная эксплуатация и сопровождение которых являются обязательным условием эффективного использования таких систем в процессе создания ГМП [80].

Существующие на данный момент времени системы автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства ГМП представляют собой сложные по своей структуре и функциональной информационно-про1раммные продукты. Поэтому работа в EDA/CAD/CAM-системах представляет определенную сложность и основными причинами являются [81]:

• - функциональная насыщенность программных продуктов;
• - сопряжение разнородных САПР при сквозном проектировании;
• - специфика производства требует от инженера особого уровня теоретических и практических знаний, не преподаваемых в ВУЗах.

Рис. 2.1. Система интеграции данных по стадиям жизненного цикла ГМП

Инженер на этапе конструкторско-технологического проектирования должен обладать навыками работы во всех видах современных САПР (EDA/CAD/CAM), знать технические нормы и требования к оборудованию на данном производстве, иметь четкие представления о сложном процессе технологической подготовки и производства ГМП. При этом особо интеллектуальную часть работы над проектом инженеру приходится выполнять на основе своего опыта, обобщений и интуиции, что ставит высокие требования к уровню квалификации специалистов в области проектирования и производства ГМП.

Рассмотрим процесс взаимодействия EDA/CAD/CAM-систем в процессе конструкторско-технологического проектирования ГМП (рис. 2.2) с целью определения направлений по усовершенствованию автоматизированных технологий проектирования ГМП. На схеме показано, что вначале происходит разработка электрической схемы устройства, затем проектирование печатного узла в EDA- системе. На следующем этапе проектирования ГМП выполняются все основные стадии конструкторского и технологического проектирования с использованием CAD-систем и CAM-систем. На выходе CAD/CAM-систем получаем необходимые комплекты конструкторской документации (КД) и набор управляющих файлов для оборудования с ЧПУ на производстве ГМП [82].

Рис. 2.2. Схема взаимодействия EDA / С A DI С А ЛТ-систсм при формировании конструкторской и технологической документации

Из схемы взаимодействия EDA/CAD/CAM-систем при формировании конструкторской и технологической документации изделий ГМП следует, что для построения интегрированной EDA/CAD/CAM-системы для проектов современных ГМП необходимо провести сравнительный анализ средств САПР данной предметной области но функциональным характеристикам с учетом требований технологий ГМП. Такой анализ позволит выявить слабые и сильные стороны существующих САПР печатных плат и определить искомую концепцию интарации подсистем САПР в интегрированный комплекс, ориентированный на сквозное конструкторско-технологическое проектирование и производство ГМП для электронных изделий авионики [83].

На сегодняшний день практически все актуальные САПР для ГМП можно условно разделить на две группы:

• - САПР конструкторской проработки ГМП (CAD);
• - САПР технологической постобработки ГМП (САМ).

Анализ возможностей пакетов САПР печатных плат, относящихся к первой группе, в отношении технологии ГМП в основном позволяют:

• - создавать библиотеки компонентов;
• - вести сквозное проектирование;
• - задавать параметры и правила для трассировки по слоям, зонам и классам цепей печатной платы;
• - использовать множество типов переходных отверстий (в том числе «глухих» и «слепых»);
• - разводить дифференциальные пары с заданными параметрами;
• - проводить «продвинутую» ручную и интерактивную трассировку печатных плат;
• - выводить информацию для САПР механики в 2D- и 3D- форматах и файлы для подготовки производства.

Для выделения наиболее совершенных САПР для задач конструкторской проработки ГМП проведем анализ преимуществ и недостатков наиболее популярных продуктов CAD данной предметной области [84].