विकसित सर्किट आरेख के अनुसार, सिमुलेशन किया जा सकता है और गेरबर/ड्रिल फ़ाइल को निर्यात करके पीसीबी को डिज़ाइन किया जा सकता है। डिज़ाइन जो भी हो, इंजीनियरों को यह समझने की ज़रूरत है कि सर्किट (और इलेक्ट्रॉनिक घटक) कैसे रखे जाने चाहिए और वे कैसे काम करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों के लिए, पीसीबी डिजाइन के लिए सही सॉफ्टवेयर टूल ढूंढना एक कठिन काम हो सकता है। सॉफ़्टवेयर उपकरण जो एक पीसीबी प्रोजेक्ट के लिए अच्छा काम करते हैं, वे दूसरों के लिए अच्छा काम नहीं कर सकते हैं। इंजीनियर ऐसे बोर्ड डिज़ाइन उपकरण चाहते हैं जो सहज हों, जिनमें उपयोगी सुविधाएँ हों, जोखिम को सीमित करने के लिए पर्याप्त स्थिर हों, और एक मजबूत लाइब्रेरी हो जो उन्हें कई परियोजनाओं के लिए उपयुक्त बनाती हो।

हार्डवेयर समस्या

आईओटी परियोजनाओं के लिए, प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए एकीकरण महत्वपूर्ण है, और पीसीबीएस में प्रवाहकीय और गैर-प्रवाहकीय सामग्रियों के एकीकरण के लिए आईओटी डिजाइनरों को डिजाइन के विभिन्न विद्युत और यांत्रिक पहलुओं के बीच बातचीत का अध्ययन करने की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से, जैसे-जैसे घटक आकार सिकुड़ते जा रहे हैं, पीसीबीएस पर इलेक्ट्रिक हीटिंग तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है। साथ ही, कार्यात्मक आवश्यकताएं भी बढ़ रही हैं। डिज़ाइन के प्रदर्शन-आधारित प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए, तापमान प्रतिक्रिया, बोर्ड पर विद्युत घटकों का व्यवहार और समग्र थर्मल प्रबंधन सिस्टम की कार्यक्षमता और विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण हैं।

सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए पीसीबी को अलग किया जाना चाहिए। इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम बनाने के लिए बोर्ड पर लगाए गए तांबे के निशानों की सुरक्षा करके शॉर्ट सर्किट को रोका जाता है। सिंथेटिक रेजिन चिपकने वाला कागज (एसआरबीपी, एफआर-1, एफआर-2) जैसे कम लागत वाले विकल्पों की तुलना में, एफआर-4 अपने भौतिक/यांत्रिक गुणों, विशेष रूप से उच्च स्तर पर डेटा को बनाए रखने की क्षमता के कारण सब्सट्रेट सामग्री के रूप में अधिक उपयुक्त है। आवृत्तियों, इसकी उच्च गर्मी प्रतिरोध, और तथ्य यह है कि यह अन्य सामग्रियों की तुलना में कम पानी अवशोषित करता है। FR-4 का व्यापक रूप से उच्च-स्तरीय इमारतों के साथ-साथ औद्योगिक और सैन्य उपकरणों में उपयोग किया जाता है। यह अल्ट्रा-हाई इंसुलेशन (अल्ट्रा-हाई वैक्यूम या यूएचवी) के साथ संगत है।

हालाँकि, पीसीबी सब्सट्रेट के रूप में FR-4 को कई सीमाओं का सामना करना पड़ता है, जो उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले रासायनिक उपचार से उत्पन्न होती हैं। विशेष रूप से, सामग्री में समावेशन (बुलबुले) और धारियों (अनुदैर्ध्य बुलबुले) के गठन के साथ-साथ ग्लास फाइबर के विरूपण का खतरा होता है। ये दोष असंगत ढांकता हुआ शक्ति का कारण बन सकते हैं और पीसीबी वायरिंग के प्रदर्शन को ख़राब कर सकते हैं। नई एपॉक्सी ग्लास सामग्री इन समस्याओं का समाधान करती है।

आमतौर पर उपयोग की जाने वाली अन्य सामग्रियों में पॉलीमाइड/ग्लास फाइबर (जो उच्च तापमान का समर्थन करता है और कठिन होता है) और KAPTON (लचीला, हल्का, डिस्प्ले और कीबोर्ड जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त) शामिल हैं। ढांकता हुआ सामग्री (सब्सट्रेट) का चयन करते समय विचार करने वाले कारकों में थर्मल विस्तार (सीटीई), ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी), थर्मल चालकता और यांत्रिक कठोरता का गुणांक शामिल है।

सैन्य/एयरोस्पेस पीसीबीएस को लेआउट विनिर्देशों और टेस्ट (डीएफटी) कवरेज के लिए 100% डिजाइन के आधार पर विशेष डिजाइन विचारों की आवश्यकता होती है। MIL-STD-883 मानक पूरे सिस्टम में गुणवत्ता और विश्वसनीयता के सुसंगत स्तर को सुनिश्चित करने के लिए यांत्रिक और विद्युत परीक्षण, विनिर्माण और प्रशिक्षण प्रक्रियाओं और अन्य नियंत्रणों सहित सैन्य और एयरोस्पेस प्रणालियों के लिए उपयुक्त माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के परीक्षण के लिए तरीकों और प्रक्रियाओं को स्थापित करता है। ऐसे उपकरणों के विभिन्न अनुप्रयोग।

विभिन्न मानकों को पूरा करने के अलावा, ऑटोमोटिव सिस्टम इलेक्ट्रॉनिक्स के डिज़ाइन को नियमों की एक श्रृंखला का पालन करना होगा, जैसे पैकेजिंग एकीकृत सर्किट के लिए एईसी-क्यू100 मैकेनिकल और इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण। क्रॉसस्टॉक प्रभाव वाहन सुरक्षा में हस्तक्षेप कर सकते हैं। इन प्रभावों को कम करने के लिए, पीसीबी डिजाइनरों को सिग्नल लाइन और पावर लाइन के बीच एक दूरी निर्दिष्ट करनी होगी। डिज़ाइन और मानकीकरण को सॉफ़्टवेयर टूल द्वारा सुविधाजनक बनाया जाता है जो डिज़ाइन के उन पहलुओं को स्वचालित रूप से उजागर करता है जिन्हें सिस्टम संचालन को प्रभावित करने से बचने के लिए हस्तक्षेप सीमाओं और गर्मी अपव्यय स्थितियों को पूरा करने के लिए और अधिक संशोधन की आवश्यकता होती है।

टिप्पणियाँ:

सर्किट से हस्तक्षेप स्वयं सिग्नल गुणवत्ता के लिए कोई खतरा नहीं है। कार में पीसीबी शोर से भरा हुआ है, जो सर्किट में अवांछित करंट को प्रेरित करने के लिए जटिल तरीकों से शरीर के साथ संपर्क करता है। ऑटोमोटिव इग्निशन सिस्टम के कारण होने वाले वोल्टेज स्पाइक्स और उतार-चढ़ाव घटकों को उनकी मशीनिंग सहनशीलता से कहीं आगे तक धकेल सकते हैं।

सॉफ़्टवेयर समस्या

आज के पीसीबी लेआउट टूल में डिजाइनरों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कई कार्यात्मक संयोजन होने चाहिए। पीसीबी डिजाइन में सही लेआउट टूल चुनना पहला विचार होना चाहिए और इसे कभी भी नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए। मेंटर ग्राफिक्स, ऑर्कैड सिस्टम्स और अल्टियम के उत्पाद आज के पीसीबी लेआउट टूल में से हैं।

अल्तियम डिजाइनर

अल्टियम डिज़ाइनर आज बाज़ार में उपलब्ध हाई-एंड पीसीबी डिज़ाइन पैकेजों में से एक है। स्वचालित वायरिंग फ़ंक्शन के साथ, लाइन लंबाई समायोजन और 3डी मॉडलिंग के लिए समर्थन। अल्टियम डिज़ाइनर में योजनाबद्ध कैप्चर से लेकर एचडीएल के साथ-साथ सर्किट सिमुलेशन, सिग्नल विश्लेषण, पीसीबी डिज़ाइन और एफपीजीए एम्बेडेड विकास तक सभी सर्किट डिज़ाइन कार्यों के लिए उपकरण शामिल हैं।

मेंटर ग्राफिक्स का पीसीबी लेआउट प्लेटफॉर्म आज के सिस्टम डिजाइनरों के सामने आने वाली मुख्य चुनौतियों का समाधान करता है: सटीक, प्रदर्शन - और पुन: उपयोग-उन्मुख नेस्टेड योजना; सघन और जटिल टोपोलॉजी में कुशल रूटिंग; और इलेक्ट्रोमैकेनिकल अनुकूलन. प्लेटफ़ॉर्म की एक प्रमुख विशेषता और उद्योग के लिए एक प्रमुख नवाचार स्केच राउटर है, जो डिजाइनरों को स्वचालित/सहायक अनकॉइलिंग प्रक्रिया पर पूर्ण इंटरैक्टिव नियंत्रण देता है, जिससे मैन्युअल अनकॉइलिंग के समान गुणवत्ता वाले परिणाम मिलते हैं, लेकिन बहुत कम समय में।

OrCAD पीसीबी संपादक

OrCAD PCB एडिटर सरल से जटिल तक, किसी भी तकनीकी स्तर पर बोर्ड डिजाइन के लिए विकसित एक इंटरैक्टिव वातावरण है। कैडेंस एलेग्रो पीसीबी डिज़ाइनर के पीसीबी समाधानों के लिए अपनी वास्तविक मापनीयता के कारण, OrCAD PCB संपादक डिज़ाइन टीमों के तकनीकी विकास का समर्थन करता है और समान ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस और फ़ाइल प्रारूप को बनाए रखते हुए बाधाओं (उच्च गति, सिग्नल अखंडता, आदि) का प्रबंधन करने में सक्षम है।

गेरबर फ़ाइल

पीसीबी उत्पादन के लिए डिज़ाइन जानकारी देने के लिए उद्योग मानक Gerber फ़ाइल प्रारूप का उपयोग किया जाता है। कई मायनों में, Gerber इलेक्ट्रॉनिक्स में PDFS के समान है; यह मिश्रित मशीन नियंत्रण भाषा में लिखा गया एक छोटा फ़ाइल स्वरूप है। ये फ़ाइलें सर्किट ब्रेकर सॉफ़्टवेयर द्वारा उत्पन्न की जाती हैं और पीसीबी निर्माता को CAM सॉफ़्टवेयर में भेजी जाती हैं।

वाहनों और अन्य जटिल प्रणालियों में इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को सुरक्षित रूप से एकीकृत करना हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर दोनों के लिए महत्वपूर्ण विचार प्रस्तुत करता है। इंजीनियरों का लक्ष्य डिज़ाइन पुनरावृत्तियों और विकास समय की संख्या को कम करना है, जिससे वर्कफ़्लो लागू करने वाले डिज़ाइनरों के लिए महत्वपूर्ण लाभ हैं।