计的成员,并以此作为电子驱动布局和布线的基线。通常以封装网表和布线约束的格式进行传输。
在这一点上,ECAD和MCAD团队对PCB的机械外观仍然有着相同的理解,尽管可能已经在两个领域的具体设计约束上意见相左。
阶段3a
与阶段3b同步,MCAD团队继续更新产品的机械设计。
这往往会影响到PCB板的形状、机械孔和元件的位置以及电路板上的限制高度的区域。
阶段3b
与阶段3a同步,ECAD团队继续进行详细布局和布线,以解决ECAD和MCAD设计约束之间的任何冲突。这可能需要调整阶段2a确定的一些机械细节。由此引起的元件位置、铜几何互连层(板层和横向互连/布线)和过孔分布(垂直互连)合起来大大改变了PCB的整体物理特征。
在这一点上,ECAD和MCAD团队对电路板的机械外观有了截然不同的看法。这就需要进行设计交流(通常以IDF格式)和设计评审(通常需要汇齐硬拷贝图纸并进行标注),然后进行各自领域的进一步设计变更——阶段3的循环重复。一方面,这些循环重复是确保设计统一所必需的;另一方面,它们又是费时费力、繁琐低效的,所以通常对
整个流程进行设计以尽量减少重复频率。循环的次数越少,整体设计时间就越短,但冲突得不到解决的概率也越大,整体设计的优化程度也会随之降低。
阶段4a
与阶段4b同步,完成评审/重新设计阶段3循环之后,MCAD团队归档设计文件(包括与PCB相关的BOM)并连同相应的数控资料一起交付制造。所有的信息都是从MCAD视角表述的。
阶段4b
与阶段4a同步,完成评审/重新设计阶段3循环之后,ECAD团队归档设计文件并连同相应的数控资料一起交付制造。所有的信息都是从ECAD视角进行处理的。
阶段4完成后,ECAD和MCAD领域之间任何矛盾之处要修改起来都是极为费时的,而且代价颇高。根据其严重程度,这种不一致可能会导致重新设计,甚至前功尽弃。

图1:典型ECAD-MCAD PCB设计阶段
砂箱还可以披露对方领域的约束系统,从而在变更可视化内指出设计违规之处。MCAD设计师不仅可以看到ECAD环境中的机械孔的新位置,还可以得到反馈,获知这种布局造成了钻孔到过孔的间距违规。反之,ECAD设计师不仅可以看到与PCB防护外壳相关的元件的新位置,还可以得到反馈,获知这种布局导致了防护外壳曲面上高度间距违规。
增量变更流程还要求有一套进行跨领域设计验证的方法,这是每个领域进行设计交接前的一个关键性验证步骤。跨领域验证能衡量ECAD和MCAD设计之间的同步化程度,以确保所有变更能取得两个领域的共同认可并进行实例化处理,而余下的差异则是两种模式之间容许的分歧。举例来说,关于元件位置的分歧可能是一个尚待解决的问题,而关于电路板形状的分歧在一定条件下则是可以接受的。
技术挑战
当前,ECAD和MCAD工具之间交换设计数据时采用的格式不能用于处理增量设计变更(例如DXF、IGES、IDF 3等)。这些格式是专门为交换整个数据集而设计的,因此在以下几个方面缺乏灵活的机制:
仅对变更内容进行建模(不必交换全部设计数据)
获取变更内容(包括变更之前及之后的描述)
跟踪变更的解决以及变更历史和注释(接受、拒绝等)
支持变更的同步和异步沟通(文件和讯息)
对增量设计变更进行建模、跟踪和沟通交流是ECAD–MCAD协同流程的一项基本要求。
现行的设计传输格式不能用于对每一个对象独有的ID进行建模(IDF 4显然是个例外,可惜从来没有真正为业界所采用)。
除了元件及其独有的RefDes之外,诸如各类孔洞、过孔、约束区域(例如元件高度或位置限制)等都可以被定义,但不能被引用。每个对象都对应一个唯一的ID是ECAD–MCAD协同流程的一项基本要求。
关于对象ID的要求不仅限于数据交换格式。这些ID必须从本地CAD工具的数据模型中产生,而且在整个设计周期中(包括所有协同活动和所有增量变更)必须保持不变。例如,一个元件RefDes只对应一个唯一的对象ID——但前提条件是没有进行RefDes 重新排序(RefDes重新排序是公认的ECAD惯例)。
一旦在元件上修改了RefDes,它就再也不能被映射到另一领域。这同样适用于在现有数据模型中没有唯一ID的对象,例如各类孔洞、可用/禁用区域等。固定对象ID(在共享该对象的所有工具中保持一致)是ECAD–MCAD协同流程的一项基本要求。
ECAD和MCAD领域之间相互披露设计内容,必然要限制一方对另一方领域负责的设计部分进行变更的能力。例如,MCAD设计师定义的机械孔位置绝不允许在ECAD工具里进