Väljatöötatud vooluringi skeemi järgi saab Gerberi/drill faili eksportimisega teostada simulatsiooni ja kujundada PCB. Olenemata disainist peavad insenerid täpselt aru saama, kuidas vooluringid (ja elektroonilised komponendid) peaksid olema paigutatud ja kuidas need töötavad. Elektroonikainseneride jaoks võib PCB projekteerimiseks sobivate tarkvaratööriistade leidmine olla hirmutav ülesanne. Tarkvaratööriistad, mis töötavad hästi ühe PCB projekti jaoks, ei pruugi teiste jaoks hästi töötada. Insenerid soovivad tahvli kujundamise tööriistu, mis on intuitiivsed, sisaldavad kasulikke funktsioone, on piisavalt stabiilsed riskide piiramiseks ja millel on tugev raamatukogu, mis muudab need sobivaks mitme projekti jaoks.
Riistvara probleem
Iot-projektide puhul on integreerimine jõudluse ja töökindluse seisukohalt kriitilise tähtsusega ning juhtivate ja mittejuhtivate materjalide integreerimine PCBS-i nõuab, et disainerid uuriksid disaini erinevate elektriliste ja mehaaniliste aspektide vahelisi koostoimeid. Kuna komponentide suurused kahanevad, muutub PCBS-i elektriküte üha kriitilisemaks. Samal ajal kasvavad funktsionaalsed nõuded. Disaini jõudluspõhise jõudluse saavutamiseks on süsteemi funktsionaalsuse ja töökindluse seisukohalt kriitilise tähtsusega temperatuurireaktsioon, plaadi elektriliste komponentide käitumine ja üldine soojusjuhtimine.
PCB tuleb kaitse tagamiseks isoleerida. Lühiseid välditakse, kaitstes elektroonilise süsteemi loomiseks plaadile asetatud vasejälgi. Võrreldes odavate alternatiividega, nagu sünteetilisest vaigust liimipaber (SRBP, FR-1, FR-2), on FR-4 sobivam alusmaterjalina oma füüsikaliste/mehaaniliste omaduste tõttu, eriti võime tõttu säilitada andmeid kõrgel temperatuuril. sagedused, selle kõrge kuumakindlus ja asjaolu, et see imab vähem vett kui muud materjalid. FR-4 kasutatakse laialdaselt nii kõrgetasemelistes hoonetes kui ka tööstus- ja sõjavarustuses. See ühildub ülikõrge isolatsiooniga (ülikõrge vaakum või UHV).
FR-4-l kui PCB-substraadil on aga mitmeid piiranguid, mis tulenevad tootmises kasutatavast keemilisest töötlemisest. Eelkõige on materjal altid kandmiste (mullide) ja triipude (pikimullide) tekkele, samuti klaaskiu deformatsioonile. Need vead võivad põhjustada ebaühtlast dielektrilist tugevust ja halvendada PCB juhtmestiku jõudlust. Uus epoksüklaasmaterjal lahendab need probleemid.
Teiste sageli kasutatavate materjalide hulka kuuluvad polüimiid/klaaskiud (mis toetab kõrgemaid temperatuure ja on kõvem) ja KAPTON (paindlik, kerge, sobib kasutamiseks näiteks ekraanidel ja klaviatuuridel). Dielektriliste materjalide (substraatide) valimisel tuleb arvestada järgmiste teguritega: soojuspaisumistegur (CTE), klaasistumistemperatuur (Tg), soojusjuhtivus ja mehaaniline jäikus.
Sõjaväe/lennunduse PCBS nõuab erilisi disainilahendusi, mis põhinevad paigutuse spetsifikatsioonidel ja 100% Design for Test (DFT) katvusel. MIL-STD-883 standard kehtestab sõjaliste ja kosmosesüsteemide jaoks sobivate mikroelektrooniliste seadmete testimise meetodid ja protseduurid, sealhulgas mehaanilised ja elektrilised testid, tootmis- ja väljaõppeprotseduurid ning muud kontrollid, et tagada kogu süsteemis ühtlane kvaliteedi ja töökindluse tase. Selliste seadmete erinevad rakendused.
Lisaks erinevatele standarditele vastamisele peab autosüsteemide elektroonika projekteerimine järgima mitmeid reegleid, näiteks AEC-Q100 mehaaniline ja elektrooniline test integraallülituste pakendamiseks. Crosstalk-efektid võivad häirida sõiduki ohutust. Nende mõjude minimeerimiseks peavad PCB disainerid määrama signaaliliini ja toiteliini vahelise kauguse. Disaini ja standardimist hõlbustavad tarkvaratööriistad, mis tõstavad automaatselt esile disaini aspektid, mida on vaja täiendavalt muuta, et vastata häirete piirangutele ja soojuse hajumise tingimustele, et vältida süsteemi toimimise mõjutamist.
Märkused:
Vooluahela enda häired ei ohusta signaali kvaliteeti. Autos olev PCB on pommitatud müraga, mis interakteerub kehaga keerukatel viisidel, tekitades ahelas soovimatut voolu. Autode süütesüsteemide põhjustatud pingetõusud ja kõikumised võivad komponendid lükata palju kaugemale nende töötlustolerantsidest.
Tarkvara probleem
Tänapäeva PCB paigutustööriistadel peab olema mitu funktsionaalset kombinatsiooni, et need vastaksid disainerite nõuetele. Õige paigutustööriista valimine peaks olema trükkplaatide kujundamisel esimene kaalutlus ja seda ei tohiks kunagi tähelepanuta jätta. Mentor Graphicsi, OrCAD Systemsi ja Altiumi tooted kuuluvad tänapäevaste PCB-paigutuse tööriistade hulka.
Altiumi disainer
Altium Designer on tänapäeval turul üks tipptasemel PCB disainipakette. Automaatse juhtmestiku funktsiooniga, liini pikkuse reguleerimise ja 3D-modelleerimise toega. Altium Designer sisaldab tööriistu kõigi vooluringide projekteerimise ülesannete jaoks, alates skemaatilisest hõivamisest kuni HDL-i, samuti vooluahela simulatsiooni, signaali analüüsi, PCB projekteerimise ja FPGA sisseehitatud arenduseni
Mentor Graphicsi PCB-paigutuse platvorm käsitleb peamisi väljakutseid, millega tänapäeva süsteemidisainerid silmitsi seisavad: täpne, jõudlusele ja taaskasutusele orienteeritud pesastatud planeerimine; Tõhus marsruutimine tihedates ja keerukates topoloogiates; Ja elektromehaaniline optimeerimine. Platvormi põhiomadus ja tööstuse oluline uuendus on Sketch Router, mis annab disaineritele täieliku interaktiivse kontrolli automaatse/abiga lahtikerimisprotsessi üle, andes sama kvaliteetseid tulemusi kui käsitsi lahtikerimisel, kuid palju lühema ajaga.
OrCAD PCB redaktor
OrCAD PCB Editor on interaktiivne keskkond, mis on välja töötatud plaatide kujundamiseks mis tahes tehnilisel tasemel, alates lihtsast kuni keerukani. Tänu oma tõelisele skaleeritavusele Cadence Allegro PCB Designeri PCB-lahendustele, toetab OrCAD PCB Editor projekteerimismeeskondade tehnilist arengut ja suudab hallata piiranguid (suur kiirus, signaali terviklikkus jne), säilitades samal ajal sama graafilise liidese ja failivormingu.
Gerberi fail
Tööstusstandardit Gerberi failivormingut kasutatakse trükkplaatide tootmise disainiteabe edastamiseks. Paljuski sarnaneb Gerber elektroonika PDFS-iga; See on lihtsalt väike failivorming, mis on kirjutatud segatud masina juhtimiskeeles. Need failid genereerib kaitselüliti tarkvara ja saadetakse PCB tootjale CAM-tarkvarasse.
Elektrooniliste süsteemide turvaline integreerimine sõidukitesse ja muudesse keerukatesse süsteemidesse on oluline nii riist- kui ka tarkvara jaoks. Inseneride eesmärk on minimeerida projekteerimise iteratsioonide arvu ja arendusaega, millel on töövooge rakendavatele disaineritele olulisi eeliseid.