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研究生： 鍾添良
Tien-Liang Chung
論文名稱： 電路板機構設計與電子設計之資料交換模式探討
指導教授： 賴景義
Jiing_Yih Lai
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系在職專班
Executive Master of Mechanical Engineering
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 80
中文關鍵詞： 電路板 、電腦輔助設計 、限高區 、3C產品
外文關鍵詞： PCBA, CAD, restrict area, 3C product
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    • 對於整個3C產品開發流程而言，電路板的設計是相當重要的一個環節，該設計同時牽涉到機構及電子領域，需要投入相當的人力才能完成。本文主要以機構的角度為出發點，探討電腦輔助設計應用於電路板開發的相關流程，其中包括最初的3D模型標準資料庫建立、電子機構間檔案的轉換及讀取、限高區的設定及應用等層面。希望藉由此一標準流程的建立，使得相關電路板的開發設計能夠提高其正確性，同時縮短開發時程。

    Regarding to the whole development process of 3C products, PCBA design plays one of the essential roles. Since the design concerns both mechanical and electronic fields, several engineers need to be involved in it to achieve the goal. The paper is mainly from the aspect of mechanical filed to discuss the relevant processes of PCBA development with CAD application. The processes contain standard 3D database establishment, files transference and read between mechanism and electron programs, restrict area definition and application and so on. Hopefully, the generation of the standard process would increase the accuracy of the relative PCBA development and design as well as to shorten the entire process period.

    摘要.............................................................................................................I Abstract......................................................................................................II 誌謝..........................................................................................................III 目錄..........................................................................................................IV 圖目錄......................................................................................................VI 表目錄......................................................................................................IX 第一章 緒論..............................................................................................1 1.1 前言...............................................................................................1 1.2 文獻回顧.......................................................................................2 1.3 電路板設計開發流程...................................................................4 1.4 研究目的與方法...........................................................................5 1.4.1 研究目的............................................................................5 1.4.2 研究方法............................................................................7 1.5 論文架構.....................................................................................10 第二章 CAD模型建構...........................................................................19 2.1 前言............................................................................................19 2.2 常用指令介紹............................................................................19 2.2.1 Pro/E 指令介紹................................................................19 2.3 印刷電路板建構原則................................................................20 2.4 主要電子零件建構原則............................................................23 2.5 電路板電子零件組立................................................................24 第三章 EMN/EMP 檔案轉換程序........................................................31 3.1 前言............................................................................................31 3.2 EMN/EMP 檔案內容說明.........................................................31 3.2.1 EMN 檔案內容說明........................................................31 3.2.2 EMP 檔案內容說明.........................................................32 3.3 印刷電路板單件的EMN檔案轉換及讀取..............................32 3.3.1 Pro/E轉出EMN檔案.......................................................32 3.3.2 Allegro讀取EMN檔案.....................................................37 3.4 印刷電路板組件的EMN檔案轉換及讀取..............................37 3.4.1 Pro/E轉出EMN檔案.......................................................37 3.4.2 Allegro讀取EMN檔案....................................................45 3.4.3 Allegro匯出EMN/EMP檔案...........................................51 3.4.4 Pro/E讀取EMN/EMP檔案..............................................51 3.5 討論............................................................................................52 第四章 電路板限高區定義....................................................................62 4.1 前言............................................................................................62 4.2 電路板限高區定義說明............................................................63 4.3 常用電路板限高區定義方式....................................................63 4.3.1 零件配置於定義範圍之內 (Place Keepout)...................65 4.3.2 限制佈線配置於定義範圍之內 (Route Keepout)..........68 4.4 限高區的應用............................................................................68 4.5 討論............................................................................................69 第五章 結論與未來展望........................................................................77 5.1 結論............................................................................................77 5.2 未來展望....................................................................................78 參考文獻..................................................................................................79 圖目錄 頁 次 圖1-1 電路板設計開發流程....................................................................6 圖1-2 機構及電子設計之零件標準化及資料交換流程.......................11 圖1-3 改善後電路板設計開發流程......................................................12 圖1-4 機構工程師建構之電路板組立圖..............................................14 圖1-5 由emn/emp檔案所轉出之電路板組立圖...................................15 圖1-6 電路板上定義限高區域,各區域為配置電子零件 所允許的最大高度....................................................................16 圖1-7 電路板與限高區組立..................................................................17 圖1-8 電子及機構資料傳輸流程..........................................................18 圖2-1 Pro/E之三個基準平面..................................................................21 圖2-2 印刷電路板之裸板(a)外形輪廓(b)導圓角及鑽孔後.................22 圖2-3 電路板裸板原點座標定義位置及方向......................................26 圖2-4 供應商提供之零件規格圖面......................................................26 圖2-5 電子零件第一角位的位置定義..................................................27 圖2-6 電子零件標準模型及座標系定義..............................................27 圖2-7 電子零件標準模型圖庫..............................................................28 圖2-8 Ｍate限制條件.............................................................................29 圖2-9 Align限制條件..............................................................................29 圖2-10 Insert限制條件............................................................................30 圖2-11完成組立後之電路板..................................................................30 圖3-1 EMN部份檔案內容示意(a)電路板外形資料(b)電路板 貫穿孔資料(c)電路板上電子零件資料......................................33 圖3-2 EMP部份檔案內容示意...............................................................35 圖3-3 Pro/E轉出EMN檔案(a)選取檔案轉出格式(b)指定轉出 檔案存放的子目錄(c)指定檔案形式及版本(d)選取座標系.....36 圖3-4 EMN資料成功匯出訊息.............................................................39 圖3-5 Allegro匯入電路板裸板EMN檔案(a) Allegro指令位置 (b)選取檔案及匯入(c)在Allegro中呈現的電路板裸板外 形..................................................................................................40 圖3-6電子零件參考名稱.......................................................................41 圖3-7 Pro/E中模型樹內容設定(a)指令位置(b)特徵內容選項 (c)特徵項目設定為顯示..............................................................42 圖3-8 Pro/E檔名相對參考名稱輸入......................................................43 圖3-9 Pro/E轉出EMN檔案(a)選取檔案轉出格式(b)指定轉出 檔案存放的子目錄(c)指定檔案轉出版本(d)轉出檔案資 料內容..........................................................................................44 圖3-10 指定電路板上零件是否匯出....................................................46 圖3-11 變更指定匯出電子零件的座標系............................................47 圖3-12 未指定座標系的電子零件呈現無法轉出的情況....................48 圖3-13 Allegro匯入電路板組立圖EMN檔案(a)Allegro指令位 置(b)選取檔案及匯入(c)在Allegro中呈現的電路板組 立圖............................................................................................49 圖3-14 Allegro匯出電路板組立EMN/EMP檔案(a)設定轉檔格 式(b)選取不予匯出的項目........................................................54 圖3-15 Pro/E讀取電路板組立EMN/EMP檔案(a)選取欲轉出 EMN檔(b)轉换格式選項(c)特徵內容選項(d)轉出之電 路板裸板外形圖(e)選取對應的EMP檔(f)轉出之電路板 組立圖........................................................................................55 圖3-16 Pro/E轉檔過程中無法選定座標系...........................................58 圖3-17 轉檔後未出現對應零件............................................................59 圖3-18 成功轉檔後結果........................................................................59 圖3-19 電路板上零件位置及方向錯誤................................................60 圖3-20 標準零件上的座標系................................................................60 圖3-21 正確的零件位置及方向............................................................61 圖4-1 Pro/E中限高區定義選項(a)指令位置(b)特徵選項.....................64 圖4-2 電路板零件配置(a)電路板上零件配置(b)電路板下零件配 置..................................................................................................66 圖4-3 以Place Keepin定義電路板限高區(a)主要電子零件限高 區定義(b)電路板上限高區平均高度定義(c)電路板下限高 區平均高度定義..........................................................................67 圖4-4 電路板上金屬材質之機構件......................................................71 圖4-5 定義限高區指令..........................................................................71 圖4-6 以Route Keepout 定義限高區(a)於草繪平台內定義位 置及尺寸(b)完成Route Keepout定義後結果............................72 圖4-7 變更限高區設定屬性(a)指令選項(b)特徵選項(c)特徵選 項(d)完成變更後圖示..................................................................73 圖4-8 Pro/E轉出2D限高區分佈..........................................................75 圖4-9 Pro/E轉出EMN/EMP檔案之電路板組立圖...............................76 圖4-10 電路板限高區定義和EMN/EMP檔案組立圖.........................76 表目錄 頁 次 表1-1電路板設計之機構工程師與電子工程師之開發權責................13

    [1] H.C. Huang, S.M. Lo, G.S. Zhi and R.K.K. Yuen, “Graph theory-based approach for automatic recognition of CAD data”, Department of Building and Construction, City University of Hong Kong, 2007.
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    [4] 黃學惠，骨細胞支架之電腦輔助設計與製造，國立成功大學醫學系碩士論文，2005.
    [5] 吳佩亭，齒列矯正之電腦輔助設計系統，國立台灣科技大學機械工程系碩士論文，2003.
    [6] 陳榮圻，3D虛擬服裝的模擬與呈現，國立成功大學工業設計學系碩士論文，2005.
    [7] 江俊禹，鞋楦逆向CAD模型重建技術探討，國立中央大學機械系碩士論文，2001.
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