A kidolgozott kapcsolási rajz szerint a Gerber/drill fájl exportálásával végezhető el a szimuláció és tervezhető a NYÁK. Bármi is legyen a tervezés, a mérnököknek pontosan meg kell érteniük az áramkörök (és elektronikus alkatrészek) elrendezését és működését. Az elektronikai mérnökök számára ijesztő feladat lehet a PCB-tervezéshez megfelelő szoftvereszközök megtalálása. A szoftvereszközök, amelyek jól működnek egy PCB-projektnél, nem biztos, hogy jól működnek másoknál. A mérnökök olyan táblatervező eszközöket szeretnének, amelyek intuitívak, hasznos funkciókat tartalmaznak, elég stabilak a kockázatok korlátozásához, és robusztus könyvtárral rendelkeznek, amely több projekthez is alkalmassá teszi őket.

Hardver probléma

Az iot projektek esetében az integráció kritikus fontosságú a teljesítmény és a megbízhatóság szempontjából, és a vezető és nem vezető anyagok PCBS-be történő integrálása megköveteli az iot tervezőitől, hogy tanulmányozzák a tervezés különböző elektromos és mechanikai vonatkozásai közötti kölcsönhatásokat. Különösen, mivel az alkatrészek mérete folyamatosan csökken, a PCBS elektromos fűtése egyre kritikusabb. Ezzel párhuzamosan nőnek a funkcionális követelmények. A tervezés teljesítményalapú teljesítményének elérése érdekében a hőmérséklet-válasz, az elektromos alkatrészek viselkedése a kártyán és az általános hőkezelés kritikus fontosságú a rendszer funkcionalitása és megbízhatósága szempontjából.

A PCB-t le kell szigetelni a védelem biztosítása érdekében. A rövidzárlatokat az elektronikus rendszer létrehozásához a táblán elhelyezett réznyomok védelmével akadályozzák meg. Az alacsony költségű alternatívákkal, például a műgyanta ragasztópapírral (SRBP, FR-1, FR-2) összehasonlítva az FR-4 alkalmasabb hordozóanyagként fizikai/mechanikai tulajdonságai miatt, különösen az adatok magas hőmérsékleten történő megőrzése miatt. frekvenciák, nagy hőállósága, és az a tény, hogy más anyagoknál kevesebb vizet szív fel. Az FR-4-et széles körben használják csúcskategóriás épületekben, valamint ipari és katonai berendezésekben. Kompatibilis az ultramagas szigeteléssel (ultramagas vákuum vagy UHV).

Az FR-4 mint PCB szubsztrát azonban számos korláttal szembesül, amelyek a gyártás során alkalmazott kémiai kezelésből erednek. Az anyag különösen hajlamos zárványok (buborékok) és csíkok (hosszirányú buborékok) kialakulására, valamint az üvegszál deformálódására. Ezek a hibák inkonzisztens dielektromos szilárdságot okozhatnak, és ronthatják a PCB vezetékek teljesítményét. Az új epoxiüveg anyag megoldja ezeket a problémákat.

Egyéb gyakran használt anyagok közé tartozik a poliimid/üvegszál (amely magasabb hőmérsékletet is bír és keményebb) és a KAPTON (rugalmas, könnyű, alkalmas olyan alkalmazásokhoz, mint például a kijelzők és a billentyűzetek). A dielektromos anyagok (szubsztrátok) kiválasztásakor figyelembe kell venni a hőtágulási együtthatót (CTE), az üvegesedési hőmérsékletet (Tg), a hővezető képességet és a mechanikai merevséget.

A katonai/repülési PCBS-k speciális tervezési megfontolásokat igényelnek az elrendezési specifikációk és a 100%-os tervezési teszthez (DFT) lefedettség alapján. A MIL-STD-883 szabvány módszereket és eljárásokat állapít meg a katonai és repülőgép-rendszerekhez alkalmas mikroelektronikai eszközök tesztelésére, beleértve a mechanikai és elektromos tesztelést, a gyártási és képzési eljárásokat, valamint egyéb ellenőrzéseket, hogy biztosítsák a minőség és a megbízhatóság egységes szintjét az egész rendszerben. Az ilyen eszközök különféle alkalmazásai.

A különféle szabványoknak való megfelelés mellett az autóipari rendszerelektronika tervezésénél egy sor szabályt be kell tartani, például az integrált áramkörök csomagolására vonatkozó AEC-Q100 mechanikai és elektronikus tesztet. Az áthallás hatással lehet a jármű biztonságára. Ezen hatások minimalizálása érdekében a NYÁK-tervezőknek meg kell határozniuk a jelvezeték és a tápvezeték közötti távolságot. A tervezést és a szabványosítást olyan szoftvereszközök segítik, amelyek automatikusan kiemelik a tervezés azon szempontjait, amelyek további módosításra szorulnak, hogy megfeleljenek az interferenciakorlátozásoknak és a hőelvezetési feltételeknek, hogy elkerüljék a rendszer működésének befolyásolását.

Megjegyzések:

Maga az áramkörből származó interferencia nem jelent veszélyt a jel minőségére. Az autóban lévő PCB-t zaj bombázza, amely összetett módon kölcsönhatásba lép a testtel, és nem kívánt áramot indukál az áramkörben. Az autóipari gyújtórendszerek által okozott feszültségcsúcsok és ingadozások messze túlnyomhatják az alkatrészeket a megmunkálási tűréseiken.

Szoftver probléma

A mai PCB-elrendezési eszközöknek több funkcionális kombinációval kell rendelkezniük, hogy megfeleljenek a tervezők követelményeinek. A megfelelő elrendezési eszköz kiválasztása az első szempont a nyomtatott áramköri lapok tervezése során, és soha nem szabad figyelmen kívül hagyni. A Mentor Graphics, az OrCAD Systems és az Altium termékei napjaink PCB-elrendezési eszközei közé tartoznak.

Altium tervező

Az Altium Designer az egyik csúcskategóriás PCB tervezőcsomag a piacon. Automatikus bekötési funkcióval, vonalhossz-állítás támogatásával és 3D modellezéssel. Az Altium Designer eszközöket tartalmaz minden áramkör-tervezési feladathoz, a sematikus rögzítéstől a HDL-ig, valamint az áramkör-szimulációt, a jelelemzést, a PCB-tervezést és az FPGA beágyazott fejlesztést.

A Mentor Graphics PCB-elrendezési platformja a mai rendszertervezők előtt álló fő kihívásokra ad választ: pontos, teljesítmény- és újrahasználat-orientált beágyazott tervezés; Hatékony útválasztás sűrű és összetett topológiákban; És elektromechanikus optimalizálás. A platform kulcsfontosságú jellemzője és az iparág kulcsfontosságú innovációja a Sketch Router, amely teljes interaktív vezérlést biztosít a tervezőknek az automatikus/asszisztált letekercselési folyamat felett, és ugyanolyan minőségű eredményeket produkál, mint a kézi letekercselés, de sokkal rövidebb idő alatt.

OrCAD PCB szerkesztő

Az OrCAD PCB Editor egy interaktív környezet, amelyet bármilyen műszaki szintű kártyatervezésre fejlesztettek ki, az egyszerűtől a bonyolultig. A Cadence Allegro PCB Designer PCB-megoldásaira való valós méretezhetőségének köszönhetően az OrCAD PCB Editor támogatja a tervezőcsapatok műszaki fejlesztését, és képes kezelni a korlátokat (nagy sebesség, jelintegritás stb.), miközben megőrzi ugyanazt a grafikus felületet és fájlformátumot.

Gerber fájl

Az ipari szabvány Gerber fájlformátumot használják a PCB-gyártás tervezési információinak továbbítására. A Gerber sok tekintetben hasonlít az elektronikai PDFS-hez; Ez csak egy kis fájlformátum, amelyet vegyes gépi vezérlőnyelven írtak. Ezeket a fájlokat a megszakító szoftver generálja, és elküldi a PCB gyártójának a CAM szoftverbe.

Az elektronikus rendszerek járművekbe és más összetett rendszerekbe történő biztonságos integrálása fontos szempontokat jelent mind a hardver, mind a szoftver szempontjából. A mérnökök célja, hogy minimalizálják a tervezési iterációk számát és a fejlesztési időt, ami jelentős előnyökkel jár a munkafolyamatokat megvalósító tervezők számára.