با توجه به نمودار مدار توسعه یافته، می توان شبیه سازی را انجام داد و PCB را می توان با صادرات فایل Gerber/drill طراحی کرد. طراحی هر چه که باشد، مهندسان باید بدانند که مدارها (و اجزای الکترونیکی) دقیقا چگونه باید چیده شوند و چگونه کار می کنند. برای مهندسان الکترونیک، یافتن ابزارهای نرم افزاری مناسب برای طراحی PCB می تواند کاری دلهره آور باشد. ابزارهای نرم افزاری که برای یک پروژه PCB خوب کار می کنند ممکن است برای دیگران خوب کار نکنند. مهندسان ابزارهای طراحی تخته را می‌خواهند که بصری باشند، دارای ویژگی‌های مفید باشند، به اندازه کافی پایدار باشند تا ریسک را محدود کنند، و کتابخانه‌ای قوی داشته باشند که آنها را برای چندین پروژه مناسب کند.

مشکل سخت افزاری

برای پروژه‌های iot، یکپارچه‌سازی برای عملکرد و قابلیت اطمینان بسیار مهم است، و ادغام مواد رسانا و غیر رسانا در PCBS، طراحان iot را ملزم می‌کند تا تعاملات بین جنبه‌های مختلف الکتریکی و مکانیکی طراحی را مطالعه کنند. به طور خاص، با ادامه کوچک شدن اندازه قطعات، گرمایش الکتریکی روی PCBS به طور فزاینده‌ای حیاتی می‌شود. در همان زمان، نیازهای عملکردی در حال افزایش است. برای دستیابی به عملکرد مبتنی بر عملکرد طراحی، پاسخ دما، رفتار اجزای الکتریکی روی برد و مدیریت حرارتی کلی برای عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم بسیار مهم هستند.

برای اطمینان از حفاظت، PCB باید ایزوله شود. از اتصال کوتاه با محافظت از آثار مسی قرار داده شده روی برد برای ایجاد سیستم الکترونیکی جلوگیری می شود. در مقایسه با جایگزین‌های کم‌هزینه مانند کاغذ چسب رزین مصنوعی (SRBP, FR-1, FR-2)، FR-4 به دلیل خواص فیزیکی/مکانیکی، به ویژه توانایی نگهداری داده‌ها در سطوح بالا، به عنوان یک ماده بستر مناسب‌تر است. فرکانس ها، مقاومت بالای آن در برابر حرارت و این واقعیت که آب کمتری نسبت به سایر مواد جذب می کند. FR-4 به طور گسترده در ساختمان های پیشرفته و همچنین تجهیزات صنعتی و نظامی استفاده می شود. با عایق فوق العاده بالا (خلاء فوق العاده بالا یا UHV) سازگار است.

با این حال، FR-4 به عنوان یک بستر PCB با تعدادی محدودیت مواجه است که ناشی از عملیات شیمیایی مورد استفاده در تولید است. به طور خاص، این ماده مستعد تشکیل آخال ها (حباب) و رگه ها (حباب های طولی) و همچنین تغییر شکل الیاف شیشه است. این عیوب می توانند باعث ایجاد قدرت دی الکتریک ناسازگار شده و عملکرد سیم کشی PCB را مختل کنند. مواد جدید شیشه اپوکسی این مشکلات را حل می کند.

سایر مواد معمول مورد استفاده شامل الیاف پلی‌آمید/شیشه (که دمای بالاتر را پشتیبانی می‌کند و سخت‌تر است) و KAPTON (انعطاف‌پذیر، سبک وزن، مناسب برای کاربردهایی مانند نمایشگر و صفحه‌کلید). عواملی که هنگام انتخاب مواد دی الکتریک (زیرهای) باید در نظر گرفته شوند عبارتند از ضریب انبساط حرارتی (CTE)، دمای انتقال شیشه (Tg)، هدایت حرارتی و صلبیت مکانیکی.

PCBS نظامی / هوافضا به ملاحظات طراحی ویژه بر اساس مشخصات طرح و پوشش 100٪ طراحی برای آزمایش (DFT) نیاز دارد. استاندارد MIL-STD-883 روش‌ها و روش‌هایی را برای آزمایش دستگاه‌های میکروالکترونیکی مناسب برای سیستم‌های نظامی و هوافضا، از جمله آزمایش‌های مکانیکی و الکتریکی، روش‌های ساخت و آموزش، و سایر کنترل‌ها برای اطمینان از سطوح ثابت کیفیت و قابلیت اطمینان در سراسر سیستم، ایجاد می‌کند. کاربردهای مختلف این گونه دستگاه ها.

طراحی الکترونیک سیستم خودرو علاوه بر رعایت استانداردهای مختلف، باید از یک سری قوانین مانند آزمون مکانیکی و الکترونیکی AEC-Q100 برای بسته بندی مدارهای مجتمع پیروی کند. اثرات متقابل می تواند در ایمنی خودرو اختلال ایجاد کند. برای به حداقل رساندن این اثرات، طراحان PCB باید فاصله بین خط سیگنال و خط برق را مشخص کنند. طراحی و استانداردسازی توسط ابزارهای نرم‌افزاری تسهیل می‌شود که به‌طور خودکار جنبه‌هایی از طراحی را که نیاز به اصلاح بیشتر برای برآورده کردن محدودیت‌های تداخل و شرایط اتلاف گرما برای جلوگیری از تأثیرگذاری بر عملکرد سیستم دارند، برجسته می‌کنند.

یادداشت ها:

تداخل از خود مدار تهدیدی برای کیفیت سیگنال نیست. PCB در خودرو با نویز بمباران می شود، که به روش های پیچیده ای با بدن تعامل می کند تا جریان ناخواسته را در مدار القا کند. نوسانات ولتاژ و نوسانات ناشی از سیستم های جرقه زنی خودرو می تواند قطعات را بسیار فراتر از تحمل ماشینکاری آنها فشار دهد.

مشکل نرم افزاری

ابزارهای چیدمان PCB امروزی باید چندین ترکیب کاربردی داشته باشند تا نیازهای طراحان را برآورده کنند. انتخاب ابزار چیدمان مناسب باید اولین نکته در طراحی PCB باشد و هرگز نباید نادیده گرفته شود. محصولات Mentor Graphics، OrCAD Systems و Altium از جمله ابزارهای چیدمان PCB امروزی هستند.

طراح آلتیوم

Altium Designer یکی از بسته های طراحی PCB سطح بالا در بازار امروز است. با عملکرد سیم کشی خودکار، پشتیبانی از تنظیم طول خط و مدل سازی سه بعدی. Altium Designer شامل ابزارهایی برای تمام وظایف طراحی مدار، از تصویربرداری شماتیک گرفته تا HDL و همچنین شبیه سازی مدار، آنالیز سیگنال، طراحی PCB و توسعه تعبیه شده FPGA است.

پلت فرم چیدمان PCB منتور گرافیک به چالش های اصلی پیش روی طراحان سیستم امروزی می پردازد: برنامه ریزی تودرتو دقیق، عملکرد و استفاده مجدد. مسیریابی کارآمد در توپولوژی های متراکم و پیچیده. و بهینه سازی الکترومکانیکی یکی از ویژگی‌های کلیدی این پلتفرم و یک نوآوری کلیدی برای صنعت، روتر Sketch است که به طراحان کنترل کامل تعاملی بر فرآیند باز کردن خودکار/کمک از سیم‌پیچ می‌دهد و نتایج با کیفیتی مشابه با بازکردن دستی، اما در زمان بسیار کمتری ایجاد می‌کند.

ویرایشگر PCB OrCAD

OrCAD PCB Editor یک محیط تعاملی است که برای طراحی برد در هر سطح فنی، از ساده تا پیچیده توسعه یافته است. با توجه به مقیاس پذیری واقعی خود نسبت به راه حل های PCB Cadence Allegro PCB Designer، OrCAD PCB Editor از توسعه فنی تیم های طراحی پشتیبانی می کند و قادر است محدودیت ها (سرعت بالا، یکپارچگی سیگنال و غیره) را با حفظ رابط گرافیکی و فرمت فایل یکسان مدیریت کند.

فایل Gerber

فرمت استاندارد صنعتی Gerber برای انتقال اطلاعات طراحی برای تولید PCB استفاده می شود. گربر از بسیاری جهات شبیه PDFS در الکترونیک است. این فقط یک فرمت فایل کوچک است که در یک زبان کنترل ماشین ترکیبی نوشته شده است. این فایل ها توسط نرم افزار قطع کننده مدار تولید شده و برای سازنده PCB به نرم افزار CAM ارسال می شود.

ادغام ایمن سیستم های الکترونیکی در وسایل نقلیه و سایر سیستم های پیچیده ملاحظات مهمی را برای سخت افزار و نرم افزار ارائه می دهد. هدف مهندسان به حداقل رساندن تعداد تکرارهای طراحی و زمان توسعه است که مزایای قابل توجهی برای طراحان اجرای گردش کار دارد.