Suunnitellun piirikaavion mukaan simulointi voidaan suorittaa ja piirilevy suunnitella viemällä Gerber/drill-tiedosto. Suunnittelusta riippumatta, insinöörien on ymmärrettävä tarkasti, kuinka piirit (ja elektroniset komponentit) tulee järjestää ja miten ne toimivat. Elektroniikkainsinööreille oikeiden ohjelmistotyökalujen löytäminen piirilevyjen suunnitteluun voi olla pelottava tehtävä. Ohjelmistotyökalut, jotka toimivat hyvin yhdessä piirilevyprojektissa, eivät välttämättä toimi hyvin muissa. Insinöörit haluavat levysuunnittelutyökaluja, jotka ovat intuitiivisia, sisältävät hyödyllisiä ominaisuuksia, ovat riittävän vakaita rajoittamaan riskejä ja joilla on vankka kirjasto, joka tekee niistä sopivia useisiin projekteihin.

Laitteisto-ongelma

Iot-projekteissa integrointi on kriittistä suorituskyvyn ja luotettavuuden kannalta, ja johtavien ja johtamattomien materiaalien integrointi PCBS:ään edellyttää, että iot-suunnittelijat tutkivat suunnittelun eri sähköisten ja mekaanisten näkökohtien välisiä vuorovaikutuksia. Erityisesti komponenttien koon pienentyessä PCBS:n sähkölämmitys on yhä kriittisempi. Samalla toiminnalliset vaatimukset kasvavat. Suunnittelun suorituskykyyn perustuvan suorituskyvyn saavuttamiseksi lämpötilavaste, levyn sähkökomponenttien käyttäytyminen ja yleinen lämmönhallinta ovat kriittisiä järjestelmän toimivuuden ja luotettavuuden kannalta.

PCB on eristettävä suojauksen varmistamiseksi. Oikosulut estetään suojaamalla levylle asetetut kuparijäljet ​​elektronisen järjestelmän luomiseksi. Verrattuna edullisiin vaihtoehtoihin, kuten synteettiseen hartsiliimapaperiin (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 soveltuu paremmin substraattimateriaaliksi fysikaalisten/mekaanisten ominaisuuksiensa vuoksi, erityisesti sen vuoksi, että se pystyy säilyttämään tietoja korkealla. taajuudet, korkea lämmönkestävyys ja se, että se imee vähemmän vettä kuin muut materiaalit. FR-4:ää käytetään laajalti huippuluokan rakennuksissa sekä teollisuus- ja sotilaallisissa laitteissa. Se on yhteensopiva erittäin korkean eristyksen kanssa (ultrakorkea tyhjiö tai UHV).

FR-4:llä PCB-substraattina on kuitenkin useita rajoituksia, jotka johtuvat tuotannossa käytetystä kemiallisesta käsittelystä. Erityisesti materiaali on altis sulkeumien (kuplien) ja juovien (pitkittäissuuntaisten kuplien) muodostumiselle sekä lasikuidun muodonmuutokselle. Nämä viat voivat aiheuttaa epäjohdonmukaista dielektristä lujuutta ja heikentää piirilevyn johdotuksen suorituskykyä. Uusi epoksilasimateriaali ratkaisee nämä ongelmat.

Muita yleisesti käytettyjä materiaaleja ovat polyimidi/lasikuitu (joka kestää korkeampia lämpötiloja ja on kovempi) ja KAPTON (joustava, kevyt, soveltuu esimerkiksi näyttöihin ja näppäimistöihin). Dielektrisiä materiaaleja (substraatteja) valittaessa huomioitavia tekijöitä ovat lämpölaajenemiskerroin (CTE), lasittumislämpötila (Tg), lämmönjohtavuus ja mekaaninen jäykkyys.

Sotilaalliset/ilmailu-PCBS-laitteet edellyttävät erityisiä suunnittelunäkökohtia, jotka perustuvat layout-spesifikaatioihin ja 100 % Design for Test (DFT) -peittoon. MIL-STD-883-standardi määrittää menetelmät ja menettelyt sotilas- ja ilmailujärjestelmiin soveltuvien mikroelektronisten laitteiden testaamiseksi, mukaan lukien mekaaniset ja sähköiset testaukset, valmistus- ja koulutusmenettelyt sekä muut hallintalaitteet tasaisen laadun ja luotettavuuden varmistamiseksi koko järjestelmässä. Tällaisten laitteiden erilaisia ​​sovelluksia.

Erilaisten standardien täyttämisen lisäksi autojen järjestelmäelektroniikan suunnittelussa on noudatettava useita sääntöjä, kuten AEC-Q100 mekaaninen ja elektroninen testi integroitujen piirien pakkaamiseen. Ylikuulumisvaikutukset voivat häiritä ajoneuvon turvallisuutta. Näiden vaikutusten minimoimiseksi piirilevysuunnittelijoiden on määritettävä signaalilinjan ja voimalinjan välinen etäisyys. Suunnittelua ja standardointia helpottavat ohjelmistotyökalut, jotka automaattisesti korostavat suunnittelun näkökohtia, jotka vaativat lisämuokkausta häiriörajoitusten ja lämmönpoistoehtojen täyttämiseksi, jotta järjestelmän toimintaan ei vaikuteta.

Huomautuksia:

Itse piirin aiheuttamat häiriöt eivät uhkaa signaalin laatua. Auton PCB:tä pommittaa melu, joka on vuorovaikutuksessa rungon kanssa monimutkaisilla tavoilla aiheuttaen ei-toivottua virtaa piiriin. Autojen sytytysjärjestelmien aiheuttamat jännitepiikit ja vaihtelut voivat työntää komponentteja paljon koneistustoleranssien yli.

Ohjelmisto-ongelma

Nykypäivän piirilevyasettelutyökaluissa on oltava useita toiminnallisia yhdistelmiä, jotta ne täyttävät suunnittelijoiden vaatimukset. Oikean asettelutyökalun valinnan tulisi olla ensimmäinen asia piirilevysuunnittelussa, eikä sitä saa koskaan jättää huomiotta. Mentor Graphicsin, OrCAD Systemsin ja Altiumin tuotteet ovat tämän päivän piirilevyasettelutyökaluja.

Altium suunnittelija

Altium Designer on yksi markkinoiden huippuluokan piirilevysuunnittelupaketteista. Automaattinen kytkentätoiminto, tuki linjan pituuden säätöön ja 3D-mallinnukseen. Altium Designer sisältää työkalut kaikkiin piirisuunnittelutehtäviin kaaviomaisesta kaappauksesta HDL:ään sekä piirisimulaatioon, signaalianalyysiin, piirilevysuunnitteluun ja sulautettuun FPGA-kehitykseen.

Mentor Graphicsin piirilevyasettelualusta vastaa nykypäivän järjestelmäsuunnittelijoiden tärkeimpiin haasteisiin: tarkka, suorituskykyinen ja uudelleenkäyttöön suuntautunut sisäkkäinen suunnittelu; Tehokas reititys tiheissä ja monimutkaisissa topologioissa; Ja sähkömekaaninen optimointi. Alustan keskeinen ominaisuus ja keskeinen innovaatio teollisuudelle on Sketch Router, joka antaa suunnittelijoille täyden vuorovaikutteisen hallinnan automaattisesta/avustetusta kelauksen purkamisesta ja tuottaa samat laadukkaat tulokset kuin manuaalinen kelaaminen, mutta paljon lyhyemmässä ajassa.

OrCAD PCB Editor

OrCAD PCB Editor on interaktiivinen ympäristö, joka on kehitetty levysuunnitteluun kaikilla teknisellä tasolla yksinkertaisesta monimutkaiseen. Koska OrCAD PCB Editor on skaalattava Cadence Allegro PCB Designerin piirilevyratkaisuihin, se tukee suunnittelutiimien teknistä kehitystä ja pystyy hallitsemaan rajoitteita (suuri nopeus, signaalin eheys jne.) säilyttäen samalla graafisen käyttöliittymän ja tiedostomuodon.

Gerber tiedosto

Alan standardin mukaista Gerber-tiedostomuotoa käytetään piirilevytuotannon suunnittelutietojen välittämiseen. Monin tavoin Gerber on samanlainen kuin PDFS elektroniikassa; Se on vain pieni tiedostomuoto, joka on kirjoitettu sekakoneen ohjauskielellä. Nämä tiedostot luodaan katkaisijaohjelmistolla ja lähetetään piirilevyn valmistajalle CAM-ohjelmistoon.

Elektronisten järjestelmien turvallinen integrointi ajoneuvoihin ja muihin monimutkaisiin järjestelmiin on tärkeitä näkökohtia sekä laitteiston että ohjelmiston kannalta. Suunnittelijat pyrkivät minimoimaan suunnittelun iteraatioiden määrää ja kehitysaikaa, mistä on merkittäviä etuja työnkulkuja toteuttaville suunnittelijoille.