با توجه به نمودار مدار توسعه یافته ، شبیه سازی را می توان انجام داد و PCB را می توان با صادرات پرونده Gerber/Drill طراحی کرد. هرچه طراحی باشد ، مهندسان باید دقیقاً بدانند که چگونه مدارها (و اجزای الکترونیکی) چگونه باید تنظیم شوند و چگونه کار می کنند. برای مهندسان الکترونیک ، یافتن ابزارهای نرم افزاری مناسب برای طراحی PCB می تواند یک کار دلهره آور باشد. ابزارهای نرم افزاری که برای یک پروژه PCB خوب کار می کنند ممکن است برای دیگران خوب کار نکند. مهندسان می خواهند ابزارهای طراحی تخته ای که بصری باشد ، حاوی ویژگی های مفیدی باشد ، به اندازه کافی پایدار برای محدود کردن ریسک هستند و دارای یک کتابخانه قوی هستند که باعث می شود آنها برای چندین پروژه مناسب باشند.

مشکل سخت افزاری

برای پروژه های IoT ، ادغام برای عملکرد و قابلیت اطمینان بسیار مهم است و ادغام مواد رسانا و غیر هادی در PCBS به طراحان IoT نیاز دارد تا تعامل بین جنبه های مختلف الکتریکی و مکانیکی طراحی را بررسی کنند. به طور خاص ، با افزایش اندازه مؤلفه ها ، گرمایش الکتریکی روی PCB به طور فزاینده ای بسیار مهم می شود. در عین حال ، الزامات عملکردی در حال افزایش است. برای دستیابی به عملکرد مبتنی بر عملکرد طراحی ، پاسخ دما ، رفتار اجزای الکتریکی روی صفحه و مدیریت حرارتی کلی برای عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم بسیار مهم است.

برای اطمینان از محافظت ، PCB باید جدا شود. با محافظت از آثار مس قرار داده شده در صفحه برای ایجاد سیستم الکترونیکی از مدارهای کوتاه جلوگیری می شود. در مقایسه با گزینه های کم هزینه مانند کاغذ چسب رزین مصنوعی (SRBP ، FR-1 ، FR-2) ، FR-4 به دلیل خاصیت فیزیکی/مکانیکی آن ، به ویژه توانایی حفظ داده ها در فرکانس های زیاد ، مقاومت در برابر گرمای زیاد آن و این واقعیت که آب کمتری نسبت به سایر مواد جذب می کند ، به عنوان یک ماده بستر مناسب تر است. FR-4 به طور گسترده در ساختمانهای سطح بالا و همچنین تجهیزات صنعتی و نظامی مورد استفاده قرار می گیرد. با عایق فوق العاده بلند (خلاء فوق العاده بلند یا UHV) سازگار است.

با این حال ، FR-4 به عنوان یک بستر PCB با محدودیت هایی روبرو است که ناشی از درمان شیمیایی مورد استفاده در تولید است. به طور خاص ، این ماده مستعد تشکیل اجزاء (حباب) و رگه ها (حباب های طولی) و همچنین تغییر شکل فیبر شیشه ای است. این نقص می تواند باعث ایجاد قدرت دی الکتریک متناقض و اختلال در عملکرد سیم کشی PCB شود. مواد شیشه ای جدید اپوکسی این مشکلات را حل می کند.

سایر مواد متداول شامل فیبر پلی آمید/شیشه ای (که از دمای بالاتر پشتیبانی می کند و سخت تر است) و کاپتون (انعطاف پذیر ، سبک وزن ، مناسب برای برنامه های کاربردی مانند نمایشگرها و صفحه کلید). عوامل در نظر گرفتن هنگام انتخاب مواد دی الکتریک (بسترها) شامل ضریب انبساط حرارتی (CTE) ، دمای انتقال شیشه (TG) ، هدایت حرارتی و استحکام مکانیکی است.

PCB های نظامی/هوافضا بر اساس مشخصات طرح و 100 ٪ طراحی برای پوشش (DFT) نیاز به ملاحظات ویژه طراحی دارند. استاندارد MIL-STD-883 روشها و روشهای آزمایش دستگاههای میکروالکترونیکی مناسب برای سیستم های نظامی و هوافضا ، از جمله آزمایش مکانیکی و الکتریکی ، روشهای تولید و آموزش و سایر کنترل ها را برای اطمینان از سطح مداوم کیفیت و قابلیت اطمینان در سراسر سیستم تعیین می کند. برنامه های مختلف چنین دستگاه هایی.

علاوه بر رعایت استانداردهای مختلف ، طراحی الکترونیک سیستم خودرو باید یک سری از قوانین مانند آزمایش مکانیکی و الکترونیکی AEC-Q100 را برای بسته بندی مدارهای یکپارچه دنبال کند. اثرات متقاطع می تواند در ایمنی وسایل نقلیه تداخل داشته باشد. برای به حداقل رساندن این اثرات ، طراحان PCB باید فاصله بین خط سیگنال و خط برق را مشخص کنند. طراحی و استاندارد سازی توسط ابزارهای نرم افزاری تسهیل می شود که به طور خودکار جنبه هایی از طراحی را که نیاز به اصلاح بیشتر برای برآورده کردن محدودیت های تداخل و شرایط اتلاف گرما دارند ، برای جلوگیری از تأثیرگذاری بر عملکرد سیستم ، برجسته می کند.

یادداشت ها:

تداخل از مدار خود تهدیدی برای کیفیت سیگنال نیست. PCB موجود در خودرو با نویز بمباران می شود ، که با روش های پیچیده ای با بدن در تعامل است تا جریان ناخواسته در مدار را القا کند. سنبله های ولتاژ و نوسانات ناشی از سیستم های احتراق خودرو می تواند اجزای را به مراتب فراتر از تحمل ماشینکاری خود سوق دهد.

مشکل نرم افزاری

ابزارهای طرح بندی PCB امروز باید دارای چندین ترکیب کاربردی برای برآورده کردن الزامات طراحان باشند. انتخاب ابزار طرح مناسب باید اولین مورد در طراحی PCB باشد و هرگز نباید از آن غافل شود. محصولاتی از Mentor Graphics ، Orcad Systems و Altium از جمله ابزارهای طرح بندی PCB امروز هستند.

طراح

Altium Designer یکی از بسته های طراحی PCB با کیفیت بالا در بازار است. با عملکرد سیم کشی خودکار ، پشتیبانی از تنظیم طول خط و مدل سازی سه بعدی. طراح Altium شامل ابزارهایی برای کلیه کارهای طراحی مدار ، از ضبط شماتیک گرفته تا HDL و همچنین شبیه سازی مدار ، تجزیه و تحلیل سیگنال ، طراحی PCB و توسعه تعبیه شده FPGA است

پلت فرم طرح بندی PCB Graphics Mentor به چالش های اصلی پیش روی طراحان سیستم امروزی می پردازد: برنامه ریزی دقیق ، کارایی-و برنامه ریزی مجدد با استفاده مجدد. مسیریابی کارآمد در توپولوژی های متراکم و پیچیده ؛ و بهینه سازی الکترومکانیکی. یکی از ویژگی های اصلی این پلتفرم و یک نوآوری کلیدی برای صنعت ، روتر طرح است که به طراحان کنترل کامل تعاملی بر فرآیند عدم استفاده از خودکار/کمک می کند ، و نتایج مشابهی با کیفیت دستی را تولید می کند ، اما در زمان بسیار کمتری.

ویرایشگر Orcad PCB

ویرایشگر ORCAD PCB یک محیط تعاملی است که برای طراحی تخته در هر سطح فنی ، از ساده تا پیچیده ساخته شده است. با توجه به مقیاس پذیری واقعی آن در راه حل های PCB طراح Cadence Allegro PCB ، ویرایشگر ORCAD PCB از توسعه فنی تیم های طراحی پشتیبانی می کند و قادر به مدیریت محدودیت ها (سرعت بالا ، یکپارچگی سیگنال و غیره) است در حالی که همان رابط گرافیکی و قالب پرونده را حفظ می کند.

پرونده جبر

از فرمت پرونده Gerber استاندارد صنعت برای انتقال اطلاعات طراحی برای تولید PCB استفاده می شود. از بسیاری جهات ، گربر شبیه PDF در الکترونیک است. این فقط یک قالب پرونده کوچک است که به زبان کنترل دستگاه مختلط نوشته شده است. این پرونده ها توسط نرم افزار Circuit Breaker تولید می شوند و به سازنده PCB به نرم افزار CAM ارسال می شوند.

با خیال راحت سیستم های الکترونیکی در وسایل نقلیه و سایر سیستم های پیچیده ملاحظات مهمی را برای سخت افزار و نرم افزار ارائه می دهد. مهندسان قصد دارند تعداد تکرارهای طراحی و زمان توسعه را به حداقل برسانند که این مزایای قابل توجهی برای طراحان اجرای گردش کار دارد.