Anhand des entwickelten Schaltplans kann die Simulation durchgeführt und die Leiterplatte durch Exportieren der Gerber-/Drill-Datei entworfen werden. Unabhängig vom Design müssen Ingenieure genau verstehen, wie die Schaltkreise (und elektronischen Komponenten) aufgebaut sein sollten und wie sie funktionieren. Für Elektronikingenieure kann die Suche nach den richtigen Softwaretools für das PCB-Design eine entmutigende Aufgabe sein. Softwaretools, die für ein PCB-Projekt gut funktionieren, funktionieren möglicherweise nicht für andere. Ingenieure wünschen sich Board-Design-Tools, die intuitiv sind, nützliche Funktionen enthalten, stabil genug sind, um Risiken zu begrenzen, und über eine robuste Bibliothek verfügen, die sie für mehrere Projekte geeignet macht.

Hardwareproblem

Bei IoT-Projekten ist die Integration von entscheidender Bedeutung für Leistung und Zuverlässigkeit, und die Integration von leitenden und nicht leitenden Materialien in Leiterplatten erfordert, dass IoT-Designer die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen elektrischen und mechanischen Aspekten des Designs untersuchen. Insbesondere bei immer kleiner werdenden Bauteilgrößen wird die elektrische Beheizung von Leiterplatten immer wichtiger. Gleichzeitig steigen die funktionalen Anforderungen. Um die leistungsbasierte Leistung des Designs zu erreichen, sind das Temperaturverhalten, das Verhalten der elektrischen Komponenten auf der Platine und das gesamte Wärmemanagement von entscheidender Bedeutung für die Funktionalität und Zuverlässigkeit des Systems.

Die Leiterplatte muss isoliert sein, um den Schutz zu gewährleisten. Kurzschlüsse werden verhindert, indem die Kupferleiterbahnen auf der Platine geschützt werden, um das elektronische System zu bilden. Im Vergleich zu kostengünstigen Alternativen wie Kunstharzklebepapier (SRBP, FR-1, FR-2) eignet sich FR-4 aufgrund seiner physikalisch-mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Fähigkeit, Daten bei hohen Temperaturen zu speichern, besser als Trägermaterial Frequenzen, seine hohe Hitzebeständigkeit und die Tatsache, dass es weniger Wasser aufnimmt als andere Materialien. Der FR-4 wird häufig in High-End-Gebäuden sowie in Industrie- und Militärgeräten eingesetzt. Es ist mit ultrahoher Isolierung (Ultrahochvakuum oder UHV) kompatibel.

Allerdings unterliegt FR-4 als PCB-Substrat einer Reihe von Einschränkungen, die auf die chemische Behandlung bei der Produktion zurückzuführen sind. Insbesondere neigt das Material zur Bildung von Einschlüssen (Blasen) und Schlieren (Längsblasen) sowie zur Verformung der Glasfaser. Diese Defekte können zu einer inkonsistenten Spannungsfestigkeit führen und die Leistung der Leiterplattenverkabelung beeinträchtigen. Das neue Epoxidglasmaterial löst diese Probleme.

Weitere häufig verwendete Materialien sind Polyimid/Glasfaser (das höhere Temperaturen aushält und härter ist) und KAPTON (flexibel, leicht, geeignet für Anwendungen wie Displays und Tastaturen). Zu den bei der Auswahl dielektrischer Materialien (Substrate) zu berücksichtigenden Faktoren gehören der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE), die Glasübergangstemperatur (Tg), die Wärmeleitfähigkeit und die mechanische Steifigkeit.

Leiterplatten für den Militär-/Luftfahrtbereich erfordern besondere Designüberlegungen auf der Grundlage von Layoutspezifikationen und einer 100-prozentigen DFT-Abdeckung (Design for Test). Der MIL-STD-883-Standard legt Methoden und Verfahren zum Testen mikroelektronischer Geräte fest, die für Militär- und Luft- und Raumfahrtsysteme geeignet sind, einschließlich mechanischer und elektrischer Tests, Herstellungs- und Schulungsverfahren sowie anderer Kontrollen, um ein einheitliches Qualitäts- und Zuverlässigkeitsniveau im gesamten System sicherzustellen. Verschiedene Anwendungen solcher Geräte.

Neben der Einhaltung verschiedener Standards muss das Design der Automobilsystemelektronik einer Reihe von Regeln folgen, wie zum Beispiel dem mechanischen und elektronischen Test AEC-Q100 für die Verpackung integrierter Schaltkreise. Crosstalk-Effekte können die Fahrzeugsicherheit beeinträchtigen. Um diese Effekte zu minimieren, müssen PCB-Designer einen Abstand zwischen der Signalleitung und der Stromleitung festlegen. Design und Standardisierung werden durch Softwaretools erleichtert, die automatisch Aspekte des Designs hervorheben, die einer weiteren Änderung bedürfen, um Interferenzbeschränkungen und Wärmeableitungsbedingungen zu erfüllen und eine Beeinträchtigung des Systembetriebs zu vermeiden.

Hinweise:

Störungen durch den Stromkreis selbst stellen keine Gefahr für die Signalqualität dar. Die Leiterplatte im Auto wird mit Rauschen bombardiert, das auf komplexe Weise mit dem Körper interagiert und unerwünschten Strom im Stromkreis induziert. Spannungsspitzen und -schwankungen, die durch Kfz-Zündsysteme verursacht werden, können dazu führen, dass Bauteile weit über ihre Bearbeitungstoleranzen hinausgehen.

Softwareproblem

Heutige PCB-Layout-Tools müssen über mehrere Funktionskombinationen verfügen, um den Anforderungen der Designer gerecht zu werden. Die Wahl des richtigen Layout-Tools sollte beim PCB-Design an erster Stelle stehen und nie außer Acht gelassen werden. Produkte von Mentor Graphics, OrCAD Systems und Altium gehören zu den heutigen PCB-Layout-Tools.

Altium-Designer

Altium Designer ist eines der High-End-PCB-Designpakete auf dem heutigen Markt. Mit automatischer Verkabelungsfunktion, Unterstützung für die Anpassung der Leitungslänge und 3D-Modellierung. Altium Designer umfasst Tools für alle Schaltungsdesignaufgaben, von der Schaltplanerfassung bis hin zu HDL sowie Schaltungssimulation, Signalanalyse, PCB-Design und FPGA-Embedded-Entwicklung

Die PCB-Layout-Plattform von Mentor Graphics geht auf die wichtigsten Herausforderungen ein, mit denen heutige Systemdesigner konfrontiert sind: genaue, leistungs- und wiederverwendungsorientierte verschachtelte Planung; Effizientes Routing in dichten und komplexen Topologien; Und elektromechanische Optimierung. Ein Hauptmerkmal der Plattform und eine Schlüsselinnovation für die Branche ist der Sketch Router, der Designern vollständige interaktive Kontrolle über den automatischen/unterstützten Abwickelprozess gibt und die gleichen Qualitätsergebnisse wie beim manuellen Abwickeln liefert, jedoch in viel kürzerer Zeit.

OrCAD PCB-Editor

OrCAD PCB Editor ist eine interaktive Umgebung, die für das Platinendesign auf jedem technischen Niveau, von einfach bis komplex, entwickelt wurde. Aufgrund seiner echten Skalierbarkeit mit den PCB-Lösungen von Cadence Allegro PCB Designer unterstützt OrCAD PCB Editor die technische Entwicklung von Designteams und ist in der Lage, Einschränkungen (hohe Geschwindigkeit, Signalintegrität usw.) zu verwalten und gleichzeitig die gleiche grafische Benutzeroberfläche und das gleiche Dateiformat beizubehalten

Gerber-Datei

Das branchenübliche Gerber-Dateiformat wird zur Übermittlung von Designinformationen für die Leiterplattenproduktion verwendet. In vielerlei Hinsicht ähnelt Gerber PDFS in der Elektronik; Es handelt sich lediglich um ein kleines Dateiformat, das in einer gemischten Maschinensteuerungssprache geschrieben ist. Diese Dateien werden von der Leistungsschaltersoftware generiert und an den Leiterplattenhersteller an die CAM-Software gesendet.

Die sichere Integration elektronischer Systeme in Fahrzeuge und andere komplexe Systeme stellt wichtige Überlegungen sowohl für Hardware als auch für Software dar. Ziel der Ingenieure ist es, die Anzahl der Entwurfsiterationen und die Entwicklungszeit zu minimieren, was erhebliche Vorteile für Designer mit sich bringt, die Arbeitsabläufe implementieren.