وفقًا لمخطط الدائرة الذي تم تطويره، يمكن إجراء المحاكاة ويمكن تصميم PCB عن طريق تصدير ملف Gerber/drill. ومهما كان التصميم، يحتاج المهندسون إلى أن يفهموا بالضبط كيف ينبغي وضع الدوائر (والمكونات الإلكترونية) وكيفية عملها. بالنسبة لمهندسي الإلكترونيات، قد يكون العثور على الأدوات البرمجية المناسبة لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور مهمة شاقة. قد لا تعمل الأدوات البرمجية التي تعمل بشكل جيد مع أحد مشاريع PCB بشكل جيد مع الآخرين. يريد المهندسون أدوات تصميم اللوحة سهلة الاستخدام، وتحتوي على ميزات مفيدة، ومستقرة بدرجة كافية للحد من المخاطر، ولديها مكتبة قوية تجعلها مناسبة لمشاريع متعددة.

مشكلة في الأجهزة

بالنسبة لمشاريع إنترنت الأشياء، يعد التكامل أمرًا بالغ الأهمية للأداء والموثوقية، ويتطلب دمج المواد الموصلة وغير الموصلة في PCBS من مصممي إنترنت الأشياء دراسة التفاعلات بين الجوانب الكهربائية والميكانيكية المختلفة للتصميم. على وجه الخصوص، مع استمرار تقلص أحجام المكونات، أصبح التسخين الكهربائي لثنائي الفينيل متعدد الكلور أمرًا بالغ الأهمية بشكل متزايد. في الوقت نفسه، المتطلبات الوظيفية آخذة في الارتفاع. لتحقيق أداء التصميم القائم على الأداء، تعد الاستجابة لدرجة الحرارة وسلوك المكونات الكهربائية على اللوحة والإدارة الحرارية الشاملة أمرًا بالغ الأهمية لوظائف النظام وموثوقيته.

يجب عزل ثنائي الفينيل متعدد الكلور لضمان الحماية. يتم منع دوائر القصر عن طريق حماية آثار النحاس الموضوعة على اللوحة لإنشاء النظام الإلكتروني. بالمقارنة مع البدائل منخفضة التكلفة مثل ورق لاصق الراتنج الاصطناعي (SRBP، FR-1، FR-2)، فإن FR-4 أكثر ملاءمة كمادة ركيزة بسبب خصائصه الفيزيائية/الميكانيكية، وخاصة القدرة على الاحتفاظ بالبيانات عند مستويات عالية الترددات، ومقاومتها العالية للحرارة، وحقيقة أنها تمتص كمية أقل من الماء مقارنة بالمواد الأخرى. يستخدم FR-4 على نطاق واسع في المباني الراقية وكذلك المعدات الصناعية والعسكرية. وهو متوافق مع العزل العالي جدًا (الفراغ العالي جدًا أو UHV).

ومع ذلك، يواجه FR-4 كركيزة لثنائي الفينيل متعدد الكلور عددًا من القيود، والتي تنبع من المعالجة الكيميائية المستخدمة في الإنتاج. على وجه الخصوص، تكون المادة عرضة لتكوين شوائب (فقاعات) وشرائط (فقاعات طولية)، بالإضافة إلى تشوه الألياف الزجاجية. يمكن أن تسبب هذه العيوب قوة عازلة غير متناسقة وتضعف أداء أسلاك PCB. مادة زجاج الايبوكسي الجديدة تحل هذه المشاكل.

تشمل المواد الأخرى شائعة الاستخدام ألياف البوليميد/الزجاج (التي تدعم درجات الحرارة المرتفعة وتكون أكثر صلابة) وKAPTON (مرنة وخفيفة الوزن ومناسبة لتطبيقات مثل شاشات العرض ولوحات المفاتيح). تشمل العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار المواد العازلة (الركائز) معامل التمدد الحراري (CTE)، ودرجة حرارة التزجج (Tg)، والتوصيل الحراري، والصلابة الميكانيكية.

تتطلب PCBS العسكرية/الفضائية اعتبارات تصميم خاصة بناءً على مواصفات التخطيط وتغطية التصميم للاختبار (DFT) بنسبة 100%. يحدد معيار MIL-STD-883 طرقًا وإجراءات لاختبار الأجهزة الإلكترونية الدقيقة المناسبة للأنظمة العسكرية والفضائية، بما في ذلك الاختبارات الميكانيكية والكهربائية، وإجراءات التصنيع والتدريب، وغيرها من الضوابط لضمان مستويات ثابتة من الجودة والموثوقية في جميع أنحاء النظام. التطبيقات المختلفة لهذه الأجهزة.

بالإضافة إلى تلبية المعايير المختلفة، يجب أن يتبع تصميم إلكترونيات نظام السيارات سلسلة من القواعد، مثل الاختبار الميكانيكي والإلكتروني AEC-Q100 لتعبئة الدوائر المتكاملة. قد تتداخل تأثيرات التداخل مع سلامة السيارة. لتقليل هذه التأثيرات، يجب على مصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور تحديد المسافة بين خط الإشارة وخط الطاقة. يتم تسهيل التصميم والتوحيد بواسطة أدوات برمجية تسلط الضوء تلقائيًا على جوانب التصميم التي تحتاج إلى مزيد من التعديل للوفاء بقيود التداخل وظروف تبديد الحرارة لتجنب التأثير على تشغيل النظام.

ملحوظات:

لا يشكل التداخل من الدائرة نفسها تهديدًا لجودة الإشارة. تتعرض لوحة PCB الموجودة في السيارة للضوضاء، والتي تتفاعل مع الجسم بطرق معقدة لتحفيز تيار غير مرغوب فيه في الدائرة. يمكن أن تؤدي ارتفاعات الجهد والتقلبات الناتجة عن أنظمة الإشعال في السيارات إلى دفع المكونات إلى ما هو أبعد من تفاوتات التشغيل الخاصة بها.

مشكلة في البرمجيات

يجب أن تحتوي أدوات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور اليوم على مجموعات وظيفية متعددة لتلبية متطلبات المصممين. يجب أن يكون اختيار أداة التخطيط الصحيحة هو الاعتبار الأول في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ولا ينبغي إغفاله أبدًا. تعد المنتجات من Mentor Graphics وOrCAD Systems وAltium من بين أدوات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور اليوم.

مصمم ألتيوم

يعد Altium Designer أحد حزم تصميم PCB المتطورة المتوفرة في السوق اليوم. مع وظيفة الأسلاك التلقائية، ودعم تعديل طول الخط والنمذجة ثلاثية الأبعاد. يتضمن Altium Designer أدوات لجميع مهام تصميم الدوائر، بدءًا من الالتقاط التخطيطي وحتى HDL بالإضافة إلى محاكاة الدوائر وتحليل الإشارات وتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور والتطوير المضمن لـ FPGA

تعالج منصة تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور من Mentor Graphics التحديات الرئيسية التي تواجه مصممي الأنظمة اليوم: التخطيط المتداخل الدقيق والأداء والموجه نحو إعادة الاستخدام؛ التوجيه الفعال في طبولوجيا كثيفة ومعقدة؛ والتحسين الكهروميكانيكي. إحدى الميزات الرئيسية للمنصة والابتكار الرئيسي للصناعة هو Sketch Router، الذي يمنح المصممين تحكمًا تفاعليًا كاملاً في عملية فك اللفائف الأوتوماتيكية/المساعدة، مما ينتج عنه نفس نتائج الجودة مثل فك اللفائف يدويًا، ولكن في وقت أقل بكثير.

أوركاد محرر ثنائي الفينيل متعدد الكلور

OrCAD PCB Editor عبارة عن بيئة تفاعلية تم تطويرها لتصميم اللوحة على أي مستوى تقني، من البسيط إلى المعقد. نظرًا لقابلية التوسع الحقيقية لحلول PCB الخاصة بـ Cadence Allegro PCB Designer، يدعم OrCAD PCB Editor التطوير الفني لفرق التصميم ويكون قادرًا على إدارة القيود (السرعة العالية، وسلامة الإشارة، وما إلى ذلك) مع الحفاظ على نفس الواجهة الرسومية وتنسيق الملف

ملف جربر

يتم استخدام تنسيق ملف Gerber القياسي في الصناعة لنقل معلومات التصميم لإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور. في نواحٍ عديدة، يشبه جربر PDFS في الإلكترونيات؛ إنه مجرد تنسيق ملف صغير مكتوب بلغة التحكم في الآلة المختلطة. يتم إنشاء هذه الملفات بواسطة برنامج قاطع الدائرة وإرسالها إلى الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى برنامج CAM.

يمثل الدمج الآمن للأنظمة الإلكترونية في المركبات والأنظمة المعقدة الأخرى اعتبارات مهمة لكل من الأجهزة والبرامج. يهدف المهندسون إلى تقليل عدد تكرارات التصميم ووقت التطوير، وهو ما له مزايا كبيرة للمصممين الذين ينفذون سير العمل.