Segundo o diagrama de circuítos desenvolvidos, a simulación pódese realizar e o PCB pódese deseñar exportando o ficheiro Gerber/Drill. Calquera que sexa o deseño, os enxeñeiros necesitan comprender exactamente como se deben establecer os circuítos (e compoñentes electrónicos) e como funcionan. Para os enxeñeiros de electrónica, atopar as ferramentas de software adecuadas para o deseño de PCB pode ser unha tarefa desalentadora. As ferramentas de software que funcionan ben para un proxecto PCB poden non funcionar ben para outros. Os enxeñeiros queren que as ferramentas de deseño de placas que sexan intuitivas, conteñan características útiles, son o suficientemente estables como para limitar o risco e teñen unha biblioteca robusta que as fai adecuadas para múltiples proxectos.

Problema de hardware

Para os proxectos IoT, a integración é fundamental para o rendemento e a fiabilidade, e a integración de materiais condutores e non condutores en PCBs esixe que os deseñadores IoT estudan as interaccións entre os distintos aspectos eléctricos e mecánicos do deseño. En particular, a medida que os tamaños dos compoñentes continúan encolléndose, a calefacción eléctrica nos PCB é cada vez máis crítica. Ao mesmo tempo, aumentan os requisitos funcionais. Para lograr o rendemento baseado no rendemento do deseño, a resposta á temperatura, o comportamento dos compoñentes eléctricos no taboleiro e a xestión térmica global son fundamentais para a funcionalidade e a fiabilidade do sistema.

O PCB debe estar illado para garantir a protección. Os circuítos curtos están evitados protexendo os rastros de cobre colocados no taboleiro para crear o sistema electrónico. En comparación con alternativas de baixo custo como o papel adhesivo de resina sintética (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 é máis adecuado como material de substrato debido ás súas propiedades físicas/mecánicas, especialmente a capacidade de conservar datos a altas frecuencias, a súa alta resistencia á calor e o feito de que absorbe menos auga que outros materiais. O FR-4 é amplamente utilizado en edificios de gama alta, así como equipos industriais e militares. É compatible co illamento ultra-alto (baleiro ultra-alto ou UHV).

Non obstante, o FR-4 como substrato PCB enfróntase a varias limitacións, que se derivan do tratamento químico empregado na produción. En particular, o material é propenso á formación de inclusións (burbullas) e raias (burbullas lonxitudinais), así como a deformación da fibra de vidro. Estes defectos poden causar forza dieléctrica inconsistente e prexudicar o rendemento do cableado de PCB. O novo material de vidro epoxi resolve estes problemas.

Outros materiais de uso común inclúen a fibra de polimida/vidro (que soporta temperaturas máis altas e é máis difícil) e Kapton (flexible, lixeiro, adecuado para aplicacións como pantallas e teclados). Os factores a ter en conta á hora de seleccionar materiais dieléctricos (substratos) inclúen coeficiente de expansión térmica (CTE), temperatura de transición de vidro (TG), condutividade térmica e rixidez mecánica.

Os PCB militares/aeroespaciais requiren consideracións especiais de deseño baseadas en especificacións de deseño e cobertura do 100% de deseño para a proba (DFT). O estándar MIL-STD-883 establece métodos e procedementos para probar dispositivos microelectrónicos adecuados para sistemas militares e aeroespaciais, incluíndo probas mecánicas e eléctricas, procedementos de fabricación e formación e outros controis para garantir niveis consistentes de calidade e fiabilidade en todo o sistema. Varias aplicacións de tales dispositivos.

Ademais de cumprir varios estándares, o deseño da electrónica do sistema automobilístico debe seguir unha serie de regras, como a proba mecánica e electrónica AEC-Q100 para os circuítos integrados de envases. Os efectos de cruzamento poden interferir na seguridade do vehículo. Para minimizar estes efectos, os deseñadores de PCB deben especificar unha distancia entre a liña de sinal e a liña de alimentación. O deseño e a estandarización son facilitados por ferramentas de software que resaltan automaticamente aspectos do deseño que precisan unha modificación adicional para cumprir as limitacións de interferencia e as condicións de disipación de calor para evitar afectar o funcionamento do sistema.

Notas:

A interferencia do circuíto en si non é unha ameaza para a calidade do sinal. O PCB no coche está bombardeado con ruído, que interactúa co corpo de formas complexas de inducir corrente non desexada no circuíto. Os picos de tensión e as flutuacións causadas por sistemas de ignición de automóbiles poden empurrar os compoñentes moito máis alá das súas tolerancias de mecanizado.

Problema de software

As ferramentas de deseño de PCB de hoxe deben ter varias combinacións funcionais para cumprir os requisitos dos deseñadores. A elección da ferramenta de deseño adecuada debería ser a primeira consideración no deseño de PCB e nunca se debe esquecer. Os produtos de Mentor Graphics, OrcAD Systems e Altium están entre as ferramentas de deseño de PCB de hoxe.

Deseñador de Altium

Altium Designer é un dos paquetes de deseño de PCB de alta gama no mercado hoxe. Con función de cableado automático, soporte para axuste de lonxitude de liña e modelado 3D. Altium Designer inclúe ferramentas para todas as tarefas de deseño de circuítos, desde captura esquemática ata HDL, así como simulación de circuítos, análise de sinal, deseño de PCB e desenvolvemento incorporado FPGA

A plataforma de disposición de PCB de mentor gráfica aborda os principais retos aos que se enfrontan os deseñadores de sistemas de hoxe: preciso, rendemento e planificación aniñada por reutilización; Enrutamento eficiente en topoloxías densas e complexas; E optimización electromecánica. Unha característica clave da plataforma e unha innovación clave para a industria é o enrutador de bosquexos, que ofrece aos deseñadores un control interactivo completo sobre o proceso de desbloqueo automático/asistido, producindo os mesmos resultados de calidade que o desbloqueo manual, pero en moito menos tempo.

Editor de PCB OrcAD

O editor de PCB ORCAD é un ambiente interactivo desenvolvido para o deseño do taboleiro a nivel técnico, desde sinxelo ata complexo. Debido á súa verdadeira escalabilidade ao Cadence Allegro PCB Designer Solutions, o editor de PCB ORCAD admite o desenvolvemento técnico de equipos de deseño e é capaz de xestionar restricións (alta velocidade, integridade do sinal, etc.) mantendo a mesma interface gráfica e formato de ficheiro

Arquivo de Gerber

O formato estándar de ficheiro Gerber utilízase para transmitir información de deseño para a produción de PCB. En moitos aspectos, Gerber é similar aos PDF en electrónica; É só un pequeno formato de ficheiro escrito nun idioma de control da máquina mixta. Estes ficheiros son xerados polo software do interruptor de circuítos e enviados ao fabricante de PCB ao software CAM.

A integración de sistemas electrónicos con seguridade en vehículos e outros sistemas complexos presenta consideracións importantes tanto para hardware como para software. Os enxeñeiros teñen como obxectivo minimizar o número de iteracións de deseño e tempo de desenvolvemento, que ten vantaxes importantes para os deseñadores que implementan fluxos de traballo.