Podle vyvinutého schématu zapojení lze provést simulaci a navrhnout PCB exportem souboru Gerber/drill. Bez ohledu na návrh musí inženýři přesně porozumět tomu, jak by měly být obvody (a elektronické součástky) uspořádány a jak fungují. Pro inženýry elektroniky může být nalezení správných softwarových nástrojů pro návrh PCB náročným úkolem. Softwarové nástroje, které fungují dobře pro jeden projekt PCB, nemusí fungovat dobře pro ostatní. Inženýři chtějí nástroje pro návrh desek, které jsou intuitivní, obsahují užitečné funkce, jsou dostatečně stabilní, aby omezily riziko, a mají robustní knihovnu, díky které jsou vhodné pro více projektů.

Problém s hardwarem

Pro iot projekty je integrace kritická pro výkon a spolehlivost a integrace vodivých a nevodivých materiálů do PCBS vyžaduje iot designéry, aby studovali interakce mezi různými elektrickými a mechanickými aspekty návrhu. Zejména s tím, jak se velikosti součástí stále zmenšují, je stále důležitější elektrické vytápění na PCBS. Zároveň se zvyšují funkční požadavky. Aby bylo dosaženo výkonu návrhu založeného na výkonu, jsou pro funkčnost a spolehlivost systému zásadní teplotní odezva, chování elektrických součástí na desce a celkový tepelný management.

PCB musí být izolováno, aby byla zajištěna ochrana. Zkratům je zabráněno ochranou měděných stop umístěných na desce pro vytvoření elektronického systému. Ve srovnání s levnými alternativami, jako je adhezivní papír ze syntetické pryskyřice (SRBP, FR-1, FR-2), je FR-4 vhodnější jako podkladový materiál díky svým fyzikálním/mechanickým vlastnostem, zejména schopnosti uchovávat data při vysokých frekvence, jeho vysoká tepelná odolnost a skutečnost, že absorbuje méně vody než jiné materiály. FR-4 je široce používán ve špičkových budovách, stejně jako průmyslové a vojenské vybavení. Je kompatibilní s ultravysokou izolací (ultravysoké vakuum nebo UHV).

FR-4 jako substrát PCB však naráží na řadu omezení, která vyplývají z chemické úpravy použité při výrobě. Zejména je materiál náchylný k tvorbě vměstků (bublin) a pruhů (podélných bublin), jakož i k deformaci skleněného vlákna. Tyto vady mohou způsobit nekonzistentní dielektrickou pevnost a zhoršit výkon elektroinstalace PCB. Tyto problémy řeší nový materiál epoxidového skla.

Mezi další běžně používané materiály patří polyimid/skleněné vlákno (které snáší vyšší teploty a je tvrdší) a KAPTON (flexibilní, lehký, vhodný pro aplikace, jako jsou displeje a klávesnice). Mezi faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru dielektrických materiálů (substrátů), patří koeficient tepelné roztažnosti (CTE), teplota skelného přechodu (Tg), tepelná vodivost a mechanická tuhost.

Vojenské/letecké PCBS vyžadují speciální konstrukční úvahy založené na specifikacích rozvržení a 100% pokrytí Design for Test (DFT). Norma MIL-STD-883 zavádí metody a postupy pro testování mikroelektronických zařízení vhodných pro vojenské a letecké systémy, včetně mechanických a elektrických testů, výrobních a výcvikových postupů a dalších kontrol pro zajištění konzistentní úrovně kvality a spolehlivosti v celém systému. Různé aplikace takových zařízení.

Kromě splnění různých norem musí návrh elektroniky automobilového systému dodržovat řadu pravidel, jako je mechanický a elektronický test AEC-Q100 pro balení integrovaných obvodů. Efekty přeslechů mohou narušit bezpečnost vozidla. Aby se tyto efekty minimalizovaly, musí návrháři desek plošných spojů specifikovat vzdálenost mezi signálovým vedením a napájecím vedením. Návrh a standardizaci usnadňují softwarové nástroje, které automaticky zvýrazňují aspekty návrhu, které vyžadují další úpravy, aby vyhovovaly omezením rušení a podmínkám rozptylu tepla, aby se zabránilo ovlivnění provozu systému.

Poznámky:

Rušení ze samotného obvodu neohrožuje kvalitu signálu. PCB v autě je bombardováno hlukem, který složitým způsobem interaguje s tělem, aby indukoval nežádoucí proud v obvodu. Napěťové špičky a kolísání způsobené automobilovými zapalovacími systémy mohou tlačit součásti daleko za jejich tolerance obrábění.

Problém se softwarem

Dnešní nástroje pro rozvržení desek plošných spojů musí mít více funkčních kombinací, aby splnily požadavky designérů. Výběr správného nástroje pro rozvržení by měl být prvním hlediskem při návrhu PCB a neměl by být nikdy přehlížen. Produkty od Mentor Graphics, OrCAD Systems a Altium patří mezi dnešní nástroje pro návrh plošných spojů.

Altium Designer

Altium Designer je jedním ze špičkových návrhových balíků PCB na dnešním trhu. S funkcí automatického zapojení, podporou úpravy délky čar a 3D modelováním. Altium Designer obsahuje nástroje pro všechny úlohy návrhu obvodů, od schematického zachycení po HDL, stejně jako simulaci obvodů, analýzu signálu, návrh PCB a vývoj vestavěných FPGA.

Platforma rozvržení PCB od společnosti Mentor Graphics řeší hlavní výzvy, kterým čelí dnešní návrháři systémů: přesné, na výkon – a opětovné použití orientované vnořené plánování; Efektivní směrování v hustých a komplexních topologiích; A elektromechanická optimalizace. Klíčovým rysem platformy a klíčovou inovací pro toto odvětví je Sketch Router, který návrhářům poskytuje plnou interaktivní kontrolu nad procesem automatického/asistovaného odvíjení a poskytuje stejně kvalitní výsledky jako ruční odvíjení, ale za mnohem kratší dobu.

OrCAD PCB Editor

OrCAD PCB Editor je interaktivní prostředí vyvinuté pro návrh desek na jakékoli technické úrovni, od jednoduchých po složité. Díky své skutečné škálovatelnosti na řešení PCB Cadence Allegro PCB Designer podporuje OrCAD PCB Editor technický vývoj návrhářských týmů a je schopen spravovat omezení (vysoká rychlost, integrita signálu atd.) při zachování stejného grafického rozhraní a formátu souborů.

soubor Gerber

Pro předávání návrhových informací pro výrobu PCB se používá průmyslový standardní formát souboru Gerber. V mnoha ohledech je Gerber v elektronice podobný PDFS; Je to jen malý formát souboru napsaný ve smíšeném jazyce pro ovládání stroje. Tyto soubory jsou generovány softwarem jističe a odeslány výrobci PCB do softwaru CAM.

Bezpečná integrace elektronických systémů do vozidel a dalších složitých systémů představuje důležité aspekty pro hardware i software. Inženýři se snaží minimalizovat počet iterací návrhu a dobu vývoje, což má významné výhody pro návrháře implementující pracovní postupy.