Segundo o diagrama de circuíto desenvolvido, pódese realizar a simulación e deseñar o PCB exportando o ficheiro Gerber/drill. Sexa cal sexa o deseño, os enxeñeiros deben comprender exactamente como deben estar dispostos os circuítos (e os compoñentes electrónicos) e como funcionan. Para os enxeñeiros electrónicos, 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 de PCB poden non funcionar ben para outros. Os enxeñeiros queren ferramentas de deseño de placas que sexan intuitivas, conteñan funcións útiles, sexan o suficientemente estables como para limitar o risco e teñan unha biblioteca robusta que as faga adecuadas para múltiples proxectos.

Problema de hardware

Para proxectos iot, a integración é fundamental para o rendemento e a fiabilidade, e a integración de materiais condutores e non condutores en PCBS require que os deseñadores de iot estuden as interaccións entre os distintos aspectos eléctricos e mecánicos do deseño. En particular, a medida que o tamaño dos compoñentes segue a diminuír, a calefacción eléctrica en PCBS é cada vez máis crítica. Ao mesmo tempo, aumentan os requisitos funcionais. Para conseguir o rendemento do deseño baseado no rendemento, a resposta á temperatura, o comportamento dos compoñentes eléctricos da placa e a xestión térmica global son fundamentais para a funcionalidade e fiabilidade do sistema.

O PCB debe estar illado para garantir a protección. Os curtocircuítos prevénse protexendo as trazas de cobre colocadas na placa para crear o sistema electrónico. En comparación coas alternativas de baixo custo, como o papel adhesivo de resina sintética (SRBP, FR-1, FR-2), o FR-4 é máis axeitado como material de substrato debido ás súas propiedades físicas/mecánicas, especialmente a súa capacidade de reter datos a altas velocidades. 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 alta gama, así como en equipos industriais e militares. É compatible con illamento ultra alto (baleiro ultra alto ou UHV).

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

Outros materiais de uso habitual son a poliimida/fibra de vidro (que soporta temperaturas máis altas e é máis dura) e KAPTON (flexible, lixeiro, axeitado para aplicacións como pantallas e teclados). Os factores a considerar á hora de seleccionar materiais dieléctricos (sustratos) inclúen o coeficiente de expansión térmica (CTE), a temperatura de transición vítrea (Tg), a condutividade térmica e a rixidez mecánica.

Os PCBS militares/aeroespaciais requiren consideracións especiais de deseño baseadas nas especificacións de deseño e na cobertura do 100 % de deseño para probas (DFT). A norma MIL-STD-883 establece métodos e procedementos para probar dispositivos microelectrónicos axeitados para sistemas militares e aeroespaciais, incluíndo probas mecánicas e eléctricas, procedementos de fabricación e adestramento e outros controis para garantir niveis consistentes de calidade e fiabilidade en todo o sistema. Varias aplicacións deste tipo de dispositivos.

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

Notas:

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

Problema de software

As ferramentas de deseño de PCB de hoxe deben ter múltiples combinacións funcionais para satisfacer os requisitos dos deseñadores. Elixir a ferramenta de deseño correcta debe ser a primeira consideración no deseño de PCB e nunca debe pasarse por alto. Os produtos de Mentor Graphics, OrCAD Systems e Altium están entre as ferramentas de deseño de PCB actuais.

Deseñador Altium

Altium Designer é un dos paquetes de deseño de PCB de gama alta no mercado hoxe en día. 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 a captura de esquemas ata HDL, así como a simulación de circuítos, análise de sinal, deseño de PCB e desenvolvemento integrado de FPGA.

A plataforma de deseño de PCB de Mentor Graphics aborda os principais desafíos aos que se enfrontan os deseñadores de sistemas actuais: planificación aniñada precisa, de rendemento e orientada á 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 Sketch Router, que ofrece aos deseñadores un control interactivo total sobre o proceso de desenrolado automático/asistido, producindo os mesmos resultados de calidade que o desenrolado manual, pero en moito menos tempo.

Editor de PCB OrCAD

OrCAD PCB Editor é un ambiente interactivo desenvolvido para o deseño de placas a calquera nivel técnico, desde o sinxelo ata o complexo. Debido á súa verdadeira escalabilidade ás solucións de PCB de Cadence Allegro PCB Designer, OrCAD PCB Editor admite o desenvolvemento técnico dos equipos de deseño e é capaz de xestionar restricións (alta velocidade, integridade do sinal, etc.) mantendo a mesma interface gráfica e formato de ficheiro.

Ficheiro Gerber

O formato de ficheiro Gerber estándar da industria úsase para transmitir información de deseño para a produción de PCB. En moitos aspectos, Gerber é semellante ao PDFS en electrónica; É só un formato de ficheiro pequeno escrito nunha linguaxe de control de máquina mixta. Estes ficheiros son xerados polo software do interruptor de circuito e enviados ao fabricante da PCB ao software CAM.

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