Según el diagrama de circuito desarrollado, la simulación se puede realizar y el PCB se puede diseñar exportando el archivo Gerber/Drill. Cualquiera que sea el diseño, los ingenieros deben comprender exactamente cómo deben establecerse 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 PCB pueden no funcionar bien para otros. Los ingenieros desean herramientas de diseño de tableros que sean intuitivas, contengan características útiles, son lo suficientemente estables como para limitar el riesgo y tienen una biblioteca robusta que las hace adecuadas para múltiples proyectos.

Problema de hardware

Para los proyectos de IoT, la integración es crítica para el rendimiento y la confiabilidad, y la integración de materiales conductores y no conductores en PCB requiere que los diseñadores de IoT estudien las interacciones entre los diversos aspectos eléctricos y mecánicos del diseño. En particular, a medida que los tamaños de componentes continúan encogiéndose, la calentamiento eléctrico en los PCB se está volviendo cada vez más crítico. Al mismo tiempo, los requisitos funcionales están aumentando. Para lograr el rendimiento basado en el rendimiento del diseño, la respuesta a la temperatura, el comportamiento de los componentes eléctricos en la placa y el manejo térmico general son críticos para la funcionalidad y la confiabilidad del sistema.

PCB debe estar aislado para garantizar la protección. Se evitan cortocircuitos al proteger las trazas de cobre colocadas en la placa para crear el sistema electrónico. En comparación con las alternativas de bajo costo, como el papel adhesivo de resina sintético (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 es más adecuado como material de sustrato debido a sus propiedades físicas/mecánicas, especialmente la capacidad de retener datos a alto frecuencias, su alta resistencia al calor y el hecho de que absorbe menos agua que otros materiales. El FR-4 se usa 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, FR-4 como sustrato de PCB enfrenta una serie de limitaciones, que provienen 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 la deformación de la fibra de vidrio. Estos defectos pueden causar resistencia dieléctrica inconsistente y perjudicar el rendimiento del cableado de PCB. El nuevo material de vidrio epoxi resuelve estos problemas.

Otros materiales de uso común incluyen poliimida/fibra de vidrio (que admite temperaturas más altas y es más difícil) y Kapton (flexible, liviano, adecuado para aplicaciones como pantallas y teclados). Los factores a considerar al seleccionar materiales dieléctricos (sustratos) incluyen coeficiente de expansión térmica (CTE), temperatura de transición de vidrio (TG), conductividad térmica y rigidez mecánica.

Los PCB militar/aeroespacial requieren consideraciones de diseño especiales basadas en especificaciones de diseño y el 100% de diseño para la cobertura de 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. Varias aplicaciones de tales dispositivos.

Además de cumplir con varios estándares, el diseño de la electrónica del sistema automotriz debe seguir una serie de reglas, como la prueba mecánica y electrónica AEC-Q100 para circuitos integrados de embalaje. 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 son facilitados por herramientas de software que resaltan automáticamente aspectos del diseño que necesitan una modificación adicional para cumplir con las limitaciones de interferencia y las condiciones de disipación de calor para evitar afectar la operación del sistema.

Notas:

La interferencia del circuito en sí no es una amenaza para señalar la calidad. La PCB en el automóvil se bombardea con ruido, que interactúa con el cuerpo de maneras complejas para inducir corriente no deseada en el circuito. Los picos de voltaje y las fluctuaciones causadas por los sistemas de encendido automotriz pueden empujar los componentes mucho más allá de sus tolerancias de mecanizado.

Problema de software

Las herramientas de diseño de PCB de hoy deben tener múltiples combinaciones funcionales para cumplir con los requisitos de los diseñadores. Elegir la herramienta de diseño correcto 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 de altium

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

La plataforma de diseño PCB de Mentor Graphics aborda los principales desafíos que enfrentan los diseñadores de sistemas actuales: planificación anidada de rendimiento, rendimiento y 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 el enrutador de bocetos, que brinda a los diseñadores un control interactivo total sobre el proceso de desenfreno automático/asistido, produciendo los mismos resultados de calidad que el desastre manual, pero en mucho menos tiempo.

Editor de PCB de Orcad

Orcad PCB Editor es un entorno interactivo desarrollado para el diseño de la junta en cualquier nivel técnico, de simple a complejo. Debido a su verdadera escalabilidad a Cadence Allegro PCB Solutions PCB Designer, Orcad PCB Editor admite el desarrollo técnico de los equipos de diseño y puede administrar restricciones (alta velocidad, integridad de señales, etc.) mientras mantiene 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 los PDF en electrónica; Es solo un formato de archivo pequeño escrito en un lenguaje de control de máquina mixta. Estos archivos son generados por el software del interruptor de circuito y enviados al fabricante de PCB al software CAM.

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