De acuerdo con el diagrama de circuito desarrollado, se puede realizar la simulación y diseñar la PCB exportando el archivo Gerber/drill. Cualquiera que sea el diseño, los ingenieros deben comprender exactamente cómo deben diseñarse los circuitos (y los componentes electrónicos) y cómo funcionan. Para los ingenieros electrónicos, encontrar las herramientas de software adecuadas para el diseño de PCB puede ser una tarea desalentadora. Las herramientas de software que funcionan bien para un proyecto de PCB pueden no funcionar bien para otros. Los ingenieros quieren herramientas de diseño de placas que sean intuitivas, que contengan funciones útiles, que sean lo suficientemente estables como para limitar el riesgo y que tengan una biblioteca sólida que las haga adecuadas para múltiples proyectos.

Problema de hardware

Para proyectos de IoT, la integración es fundamental para el rendimiento y la confiabilidad, y la integración de materiales conductores y no conductores en PCBS requiere que los diseñadores de IoT estudien las interacciones entre los diversos aspectos eléctricos y mecánicos del diseño. En particular, a medida que el tamaño de los componentes continúa reduciéndose, el calentamiento eléctrico de las PCB se vuelve cada vez más crítico. Al mismo tiempo, aumentan las exigencias funcionales. Para lograr el rendimiento del diseño basado en el rendimiento, la respuesta de temperatura, el comportamiento de los componentes eléctricos en la placa y la gestión térmica general son fundamentales para la funcionalidad y confiabilidad del sistema.

La PCB debe estar aislada para garantizar la protección. Los cortocircuitos se evitan protegiendo las trazas de cobre colocadas en la placa para crear el sistema electrónico. En comparación con alternativas de bajo costo como el papel adhesivo de resina sintética (SRBP, FR-1, FR-2), el FR-4 es más adecuado como material de sustrato debido a sus propiedades físicas/mecánicas, especialmente la capacidad de retener datos a alta temperatura. frecuencias, su alta resistencia al calor y el hecho de que absorbe menos agua que otros materiales. El FR-4 se utiliza ampliamente en edificios de alta gama, así como en equipos industriales y militares. Es compatible con aislamiento ultra alto (vacío ultra alto o UHV).

Sin embargo, el FR-4 como sustrato de PCB se enfrenta a una serie de limitaciones que se derivan del tratamiento químico utilizado en la producción. En particular, el material es propenso a la formación de inclusiones (burbujas) y rayas (burbujas longitudinales), así como a la deformación de la fibra de vidrio. Estos defectos pueden causar rigidez dieléctrica inconsistente y afectar el rendimiento del cableado de PCB. El nuevo material de vidrio epoxi resuelve estos problemas.

Otros materiales comúnmente utilizados incluyen poliimida/fibra de vidrio (que soporta temperaturas más altas y es más duro) y KAPTON (flexible, liviano, adecuado para aplicaciones como pantallas y teclados). Los factores a considerar al seleccionar materiales dieléctricos (sustratos) incluyen el coeficiente de expansión térmica (CTE), la temperatura de transición vítrea (Tg), la conductividad térmica y la rigidez mecánica.

Los PCBS militares/aeroespaciales requieren consideraciones de diseño especiales basadas en especificaciones de diseño y una cobertura del 100 % del diseño para prueba (DFT). El estándar MIL-STD-883 establece métodos y procedimientos para probar dispositivos microelectrónicos adecuados para sistemas militares y aeroespaciales, incluidas pruebas mecánicas y eléctricas, procedimientos de fabricación y capacitación, y otros controles para garantizar niveles consistentes de calidad y confiabilidad en todo el sistema. Diversas aplicaciones de dichos dispositivos.

Además de cumplir con diversas normas, el diseño de la electrónica de los sistemas automotrices debe seguir una serie de reglas, como la prueba mecánica y electrónica AEC-Q100 para empaquetar circuitos integrados. Los efectos de diafonía pueden interferir con la seguridad del vehículo. Para minimizar estos efectos, los diseñadores de PCB deben especificar una distancia entre la línea de señal y la línea de alimentación. El diseño y la estandarización se ven facilitados por herramientas de software que resaltan automáticamente aspectos del diseño que necesitan modificaciones adicionales para cumplir con las limitaciones de interferencia y las condiciones de disipación de calor para evitar afectar el funcionamiento del sistema.

Notas:

La interferencia del circuito en sí no es una amenaza para la calidad de la señal. La PCB del automóvil es bombardeada con ruido, que interactúa con la carrocería de formas complejas para inducir corriente no deseada en el circuito. Los picos y fluctuaciones de voltaje causados ​​por los sistemas de encendido de los automóviles pueden hacer que los componentes superen sus tolerancias de mecanizado.

problema de software

Las herramientas de diseño de PCB actuales deben tener múltiples combinaciones funcionales para cumplir con los requisitos de los diseñadores. La elección de la herramienta de diseño adecuada debe ser la primera consideración en el diseño de PCB y nunca debe pasarse por alto. Los productos de Mentor Graphics, OrCAD Systems y Altium se encuentran entre las herramientas de diseño de PCB actuales.

Diseñador Altium

Altium Designer es uno de los paquetes de diseño de PCB de alta gama del mercado actual. Con función de cableado automático, soporte para ajuste de longitud de línea y modelado 3D. Altium Designer incluye herramientas para todas las tareas de diseño de circuitos, desde captura esquemática hasta HDL, así como simulación de circuitos, análisis de señales, diseño de PCB y desarrollo integrado de FPGA.

La plataforma de diseño de PCB de Mentor Graphics aborda los principales desafíos que enfrentan los diseñadores de sistemas actuales: planificación anidada precisa, orientada al rendimiento y a la reutilización; Enrutamiento eficiente en topologías densas y complejas; Y optimización electromecánica. Una característica clave de la plataforma y una innovación clave para la industria es Sketch Router, que brinda a los diseñadores un control interactivo total sobre el proceso de desenrollado automático/asistido, produciendo los mismos resultados de calidad que el desenrollado manual, pero en mucho menos tiempo.

Editor de PCB OrCAD

OrCAD PCB Editor es un entorno interactivo desarrollado para el diseño de placas en cualquier nivel técnico, desde simple hasta complejo. Debido a su verdadera escalabilidad para las soluciones de PCB de Cadence Allegro PCB Designer, OrCAD PCB Editor admite el desarrollo técnico de los equipos de diseño y es capaz de gestionar restricciones (alta velocidad, integridad de la señal, etc.) manteniendo la misma interfaz gráfica y formato de archivo.

archivo gerber

El formato de archivo Gerber estándar de la industria se utiliza para transmitir información de diseño para la producción de PCB. En muchos sentidos, Gerber es similar a PDFS en electrónica; Es solo un formato de archivo pequeño escrito en un lenguaje de control de máquina mixto. Estos archivos son generados por el software del disyuntor y enviados al fabricante de PCB al software CAM.

La integración segura de sistemas electrónicos en vehículos y otros sistemas complejos presenta consideraciones importantes tanto para el hardware como para el software. Los ingenieros buscan minimizar la cantidad de iteraciones de diseño y el tiempo de desarrollo, lo que tiene ventajas significativas para los diseñadores que implementan flujos de trabajo.