Selon le schéma de circuit développé, la simulation peut être effectuée et le PCB peut être conçu en exportant le fichier Gerber/drill. Quelle que soit la conception, les ingénieurs doivent comprendre exactement comment les circuits (et les composants électroniques) doivent être disposés et comment ils fonctionnent. Pour les ingénieurs électroniciens, trouver les bons outils logiciels pour la conception de PCB peut être une tâche ardue. Les outils logiciels qui fonctionnent bien pour un projet PCB peuvent ne pas fonctionner bien pour d'autres. Les ingénieurs veulent des outils de conception de cartes intuitifs, contenant des fonctionnalités utiles, suffisamment stables pour limiter les risques et disposant d'une bibliothèque robuste qui les rend adaptés à plusieurs projets.

Problème matériel

Pour les projets IoT, l'intégration est essentielle pour les performances et la fiabilité, et l'intégration de matériaux conducteurs et non conducteurs dans les PCBS oblige les concepteurs IoT à étudier les interactions entre les différents aspects électriques et mécaniques de la conception. En particulier, à mesure que la taille des composants continue de diminuer, le chauffage électrique sur PCBS devient de plus en plus critique. Dans le même temps, les exigences fonctionnelles augmentent. Pour atteindre les performances de conception basées sur les performances, la réponse en température, le comportement des composants électriques sur la carte et la gestion thermique globale sont essentiels à la fonctionnalité et à la fiabilité du système.

Le PCB doit être isolé pour assurer la protection. Les courts-circuits sont évités en protégeant les traces de cuivre placées sur la carte pour créer le système électronique. Comparé aux alternatives peu coûteuses telles que le papier adhésif en résine synthétique (SRBP, FR-1, FR-2), le FR-4 est plus approprié comme matériau de substrat en raison de ses propriétés physiques/mécaniques, en particulier sa capacité à conserver des données à un niveau élevé. fréquences, sa haute résistance à la chaleur et le fait qu’il absorbe moins d’eau que les autres matériaux. Le FR-4 est largement utilisé dans les bâtiments haut de gamme ainsi que dans les équipements industriels et militaires. Il est compatible avec l'ultra-haute isolation (ultra-vide ou UHV).

Cependant, le FR-4 en tant que substrat de PCB est confronté à un certain nombre de limitations, qui découlent du traitement chimique utilisé lors de la production. En particulier, le matériau est sujet à la formation d'inclusions (bulles) et de stries (bulles longitudinales), ainsi qu'à la déformation de la fibre de verre. Ces défauts peuvent entraîner une rigidité diélectrique incohérente et nuire aux performances du câblage des PCB. Le nouveau matériau en verre époxy résout ces problèmes.

D'autres matériaux couramment utilisés incluent le polyimide/fibre de verre (qui supporte des températures plus élevées et est plus dur) et le KAPTON (flexible, léger, adapté aux applications telles que les écrans et les claviers). Les facteurs à prendre en compte lors de la sélection des matériaux diélectriques (substrats) comprennent le coefficient de dilatation thermique (CTE), la température de transition vitreuse (Tg), la conductivité thermique et la rigidité mécanique.

Les PCB militaires/aérospatiaux nécessitent des considérations de conception spéciales basées sur les spécifications de configuration et une couverture de conception pour test (DFT) à 100 %. La norme MIL-STD-883 établit des méthodes et des procédures pour tester les dispositifs microélectroniques adaptés aux systèmes militaires et aérospatiaux, y compris les tests mécaniques et électriques, les procédures de fabrication et de formation, ainsi que d'autres contrôles pour garantir des niveaux constants de qualité et de fiabilité dans l'ensemble du système. Diverses applications de tels appareils.

En plus de répondre à diverses normes, la conception des systèmes électroniques automobiles doit suivre une série de règles, comme le test mécanique et électronique AEC-Q100 pour l'emballage des circuits intégrés. Les effets de diaphonie peuvent interférer avec la sécurité du véhicule. Pour minimiser ces effets, les concepteurs de PCB doivent spécifier une distance entre la ligne de signal et la ligne électrique. La conception et la normalisation sont facilitées par des outils logiciels qui mettent automatiquement en évidence les aspects de la conception qui nécessitent des modifications supplémentaires pour répondre aux limitations d'interférences et aux conditions de dissipation thermique afin d'éviter d'affecter le fonctionnement du système.

Remarques :

Les interférences provenant du circuit lui-même ne constituent pas une menace pour la qualité du signal. Le PCB de la voiture est bombardé de bruit, qui interagit avec la carrosserie de manière complexe pour induire un courant indésirable dans le circuit. Les pics et fluctuations de tension provoqués par les systèmes d’allumage automobile peuvent pousser les composants bien au-delà de leurs tolérances d’usinage.

Problème logiciel

Les outils de configuration de circuits imprimés d'aujourd'hui doivent disposer de plusieurs combinaisons fonctionnelles pour répondre aux exigences des concepteurs. Choisir le bon outil de mise en page doit être la première considération dans la conception de PCB et ne doit jamais être négligé. Les produits de Mentor Graphics, OrCAD Systems et Altium font partie des outils de disposition de PCB actuels.

Concepteur Altium

Altium Designer est l'un des logiciels de conception de PCB haut de gamme actuellement disponibles sur le marché. Avec fonction de câblage automatique, prise en charge du réglage de la longueur de ligne et de la modélisation 3D. Altium Designer comprend des outils pour toutes les tâches de conception de circuits, de la capture de schémas au HDL, en passant par la simulation de circuits, l'analyse de signaux, la conception de PCB et le développement embarqué de FPGA.

La plate-forme de configuration de circuits imprimés de Mentor Graphics répond aux principaux défis auxquels sont confrontés les concepteurs de systèmes d'aujourd'hui : une planification imbriquée précise, performante et orientée vers la réutilisation ; Routage efficace dans des topologies denses et complexes ; Et optimisation électromécanique. Une caractéristique clé de la plate-forme et une innovation clé pour l'industrie est le Sketch Router, qui donne aux concepteurs un contrôle interactif complet sur le processus de déroulement automatique/assisté, produisant les mêmes résultats de qualité qu'un déroulement manuel, mais en beaucoup moins de temps.

Éditeur de PCB OrCAD

OrCAD PCB Editor est un environnement interactif développé pour la conception de cartes à tout niveau technique, du simple au complexe. Grâce à sa véritable évolutivité avec les solutions PCB de Cadence Allegro PCB Designer, OrCAD PCB Editor prend en charge le développement technique des équipes de conception et est capable de gérer les contraintes (haute vitesse, intégrité du signal, etc.) tout en conservant la même interface graphique et le même format de fichier.

Fichier Gerber

Le format de fichier Gerber, standard de l'industrie, est utilisé pour transmettre les informations de conception pour la production de PCB. À bien des égards, Gerber est similaire au PDFS en électronique ; Il s'agit simplement d'un petit format de fichier écrit dans un langage de contrôle machine mixte. Ces fichiers sont générés par le logiciel du disjoncteur et envoyés au fabricant de PCB vers le logiciel CAM.

L'intégration en toute sécurité de systèmes électroniques dans des véhicules et d'autres systèmes complexes présente des considérations importantes à la fois matérielles et logicielles. Les ingénieurs visent à minimiser le nombre d'itérations de conception et le temps de développement, ce qui présente des avantages significatifs pour les concepteurs mettant en œuvre des flux de travail.