Segons el diagrama de circuit desenvolupat, la simulació es pot realitzar i el PCB es pot dissenyar exportant el fitxer Gerber/drill. Sigui quin sigui el disseny, els enginyers han d'entendre exactament com s'han de disposar els circuits (i components electrònics) i com funcionen. Per als enginyers electrònics, trobar les eines de programari adequades per al disseny de PCB pot ser una tasca descoratjadora. Les eines de programari que funcionen bé per a un projecte de PCB poden no funcionar bé per a altres. Els enginyers volen eines de disseny de taulers que siguin intuïtives, que continguin funcions útils, siguin prou estables com per limitar el risc i tinguin una biblioteca robusta que les faci adequades per a múltiples projectes.

Problema de maquinari

Per als projectes iot, la integració és fonamental per al rendiment i la fiabilitat, i la integració de materials conductors i no conductors en PCBS requereix que els dissenyadors iot estudiïn les interaccions entre els diferents aspectes elèctrics i mecànics del disseny. En particular, a mesura que les mides dels components continuen reduint-se, la calefacció elèctrica a PCBS és cada cop més crítica. Al mateix temps, els requisits funcionals augmenten. Per aconseguir el rendiment del disseny basat en el rendiment, la resposta a la temperatura, el comportament dels components elèctrics de la placa i la gestió tèrmica general són fonamentals per a la funcionalitat i la fiabilitat del sistema.

El PCB s'ha d'aïllar per garantir la protecció. S'evita els curtcircuits protegint les traces de coure col·locades a la placa per crear el sistema electrònic. En comparació amb les alternatives de baix cost, com ara el paper adhesiu de resina sintètica (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 és més adequat com a material de substrat a causa de les seves propietats físiques/mecàniques, especialment la capacitat de retenir dades a alt nivell. freqüències, la seva alta resistència a la calor i el fet que absorbeix menys aigua que altres materials. El FR-4 s'utilitza àmpliament en edificis de gamma alta, així com en equipaments industrials i militars. És compatible amb un aïllament ultra alt (ultra-alt buit o UHV).

Tanmateix, FR-4 com a substrat de PCB s'enfronta a una sèrie de limitacions, que deriven del tractament químic utilitzat en la producció. En particular, el material és propens a la formació d'inclusions (bombolles) i ratlles (bombolles longitudinals), així com a la deformació de la fibra de vidre. Aquests defectes poden provocar una rigidesa dielèctrica inconsistent i perjudicar el rendiment del cablejat de la PCB. El nou material de vidre epoxi soluciona aquests problemes.

Altres materials utilitzats habitualment inclouen la fibra de poliimida/vidre (que suporta temperatures més altes i és més dura) i KAPTON (flexible, lleuger, adequat per a aplicacions com ara pantalles i teclats). Els factors a tenir en compte a l'hora de seleccionar materials dielèctrics (substrats) inclouen el coeficient d'expansió tèrmica (CTE), la temperatura de transició vítrea (Tg), la conductivitat tèrmica i la rigidesa mecànica.

Els PCBS militars/aeroespacials requereixen consideracions de disseny especials basades en les especificacions de disseny i la cobertura del 100% del disseny per a la prova (DFT). L'estàndard MIL-STD-883 estableix mètodes i procediments per provar dispositius microelectrònics adequats per a sistemes militars i aeroespacials, incloses proves mecàniques i elèctriques, procediments de fabricació i entrenament i altres controls per garantir nivells consistents de qualitat i fiabilitat en tot el sistema. Diverses aplicacions d'aquests dispositius.

A més de complir amb diversos estàndards, el disseny de l'electrònica del sistema d'automoció ha de seguir una sèrie de normes, com ara la prova mecànica i electrònica AEC-Q100 per a l'embalatge de circuits integrats. Els efectes de diafonia poden interferir amb la seguretat del vehicle. Per minimitzar aquests efectes, els dissenyadors de PCB han d'especificar una distància entre la línia de senyal i la línia elèctrica. El disseny i l'estandardització es veuen facilitats per eines de programari que destaquen automàticament els aspectes del disseny que necessiten més modificacions per complir les limitacions d'interferència i les condicions de dissipació de calor per evitar afectar el funcionament del sistema.

Notes:

La interferència del circuit en si no és una amenaça per a la qualitat del senyal. El PCB del cotxe està bombardejat amb soroll, que interactua amb el cos de maneres complexes per induir corrent no desitjat al circuit. Els pics de tensió i les fluctuacions causades pels sistemes d'encesa d'automòbils poden empènyer els components molt més enllà de les seves toleràncies de mecanitzat.

Problema de programari

Les eines de disseny de PCB actuals han de tenir múltiples combinacions funcionals per satisfer els requisits dels dissenyadors. Escollir l'eina de disseny adequada hauria de ser la primera consideració en el disseny de PCB i mai s'hauria de passar per alt. Els productes de Mentor Graphics, OrCAD Systems i Altium es troben entre les eines de disseny de PCB actuals.

Dissenyador Altium

Altium Designer és un dels paquets de disseny de PCB de gamma alta del mercat actual. Amb funció de cablejat automàtic, suport per a l'ajust de la longitud de la línia i el modelatge 3D. Altium Designer inclou eines per a totes les tasques de disseny de circuits, des de la captura d'esquemes fins a HDL, així com la simulació de circuits, l'anàlisi de senyals, el disseny de PCB i el desenvolupament integrat FPGA.

La plataforma de disseny de PCB de Mentor Graphics aborda els principals reptes als quals s'enfronten els dissenyadors de sistemes actuals: planificació imbricada precisa, de rendiment i orientada a la reutilització; Encaminament eficient en topologies denses i complexes; I optimització electromecànica. Una característica clau de la plataforma i una innovació clau per a la indústria és el Sketch Router, que ofereix als dissenyadors un control interactiu total sobre el procés de desenrotllament automàtic/assistit, produint els mateixos resultats de qualitat que el desenrotllament manual, però en molt menys temps.

Editor de PCB OrCAD

OrCAD PCB Editor és un entorn interactiu desenvolupat per al disseny de plaques a qualsevol nivell tècnic, des del simple fins al complex. A causa de la seva veritable escalabilitat a les solucions de PCB de Cadence Allegro PCB Designer, OrCAD PCB Editor admet el desenvolupament tècnic dels equips de disseny i és capaç de gestionar les limitacions (alta velocitat, integritat del senyal, etc.) mantenint la mateixa interfície gràfica i format de fitxer.

Fitxer Gerber

El format de fitxer Gerber estàndard de la indústria s'utilitza per transmetre informació de disseny per a la producció de PCB. En molts aspectes, Gerber és similar a PDFS en electrònica; És només un petit format de fitxer escrit en un llenguatge de control de màquina mixt. Aquests fitxers són generats pel programari del disjuntor i enviats al fabricant de PCB al programari CAM.

La integració segura de sistemes electrònics en vehicles i altres sistemes complexos presenta consideracions importants tant per al maquinari com per al programari. Els enginyers pretenen minimitzar el nombre d'iteracions de disseny i el temps de desenvolupament, la qual cosa té avantatges significatius per als dissenyadors que implementen fluxos de treball.