Secondo lo schema del circuito sviluppato, la simulazione può essere eseguita e il PCB può essere progettato esportando il file Gerber/Drill. Qualunque sia il design, gli ingegneri devono capire esattamente come dovrebbero essere disposti i circuiti (e i componenti elettronici) e come funzionano. Per gli ingegneri elettronici, trovare gli strumenti software giusti per la progettazione di PCB può essere un'attività scoraggiante. Strumenti software che funzionano bene per un progetto PCB potrebbero non funzionare bene per gli altri. Gli ingegneri desiderano strumenti di progettazione della scheda intuitivi, contengono funzionalità utili, sono abbastanza stabili da limitare il rischio e hanno una libreria solida che li rende adatti a più progetti.

Problema hardware

Per i progetti IoT, l'integrazione è fondamentale per le prestazioni e l'affidabilità e l'integrazione di materiali conduttivi e non conduttivi nei PCB richiede che i progettisti IoT studiassero le interazioni tra i vari aspetti elettrici e meccanici del design. In particolare, poiché le dimensioni dei componenti continuano a ridursi, il riscaldamento elettrico sui PCB sta diventando sempre più critico. Allo stesso tempo, i requisiti funzionali sono in aumento. Per ottenere le prestazioni basate sulle prestazioni della progettazione, la risposta alla temperatura, il comportamento dei componenti elettrici sulla scheda e la gestione termica generale sono fondamentali per la funzionalità e l'affidabilità del sistema.

Il PCB deve essere isolato per garantire la protezione. I cortocircuiti vengono prevenuti proteggendo le tracce di rame posizionate sulla scheda per creare il sistema elettronico. Rispetto alle alternative a basso costo come la carta adesiva di resina sintetica (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 è più adatto come materiale del substrato a causa delle sue proprietà fisiche/meccaniche, in particolare la capacità di trattenere i dati ad alto livello frequenze, elevata resistenza al calore e il fatto che assorbe meno acqua rispetto ad altri materiali. La FR-4 è ampiamente utilizzata in edifici di fascia alta e attrezzature industriali e militari. È compatibile con l'isolamento ultra-alto (vuoto ultra-alto o UHV).

Tuttavia, FR-4 come substrato PCB deve affrontare una serie di limitazioni, che derivano dal trattamento chimico utilizzato nella produzione. In particolare, il materiale è soggetto alla formazione di inclusioni (bolle) e strisce (bolle longitudinali), nonché alla deformazione della fibra di vetro. Questi difetti possono causare una resistenza dielettrica incoerente e compromettere le prestazioni del cablaggio del PCB. Il nuovo materiale di vetro epossidico risolve questi problemi.

Altri materiali comunemente usati includono fibra di poliimide/vetro (che supporta temperature più elevate ed è più difficile) e Kapton (flessibile, leggero, adatto per applicazioni come display e tastiere). I fattori da considerare quando si selezionano i materiali dielettrici (substrati) includono il coefficiente di espansione termica (CTE), la temperatura di transizione del vetro (TG), la conducibilità termica e la rigidità meccanica.

I PCB militari/aerospaziali richiedono considerazioni di progettazione speciali basate su specifiche di layout e copertura del 100% di progettazione per Test (DFT). Lo standard MIL-STD-883 stabilisce metodi e procedure per il test dei dispositivi microelettronici adatti a sistemi militari e aerospaziali, compresi i test meccanici ed elettrici, le procedure di produzione e formazione e altri controlli per garantire livelli coerenti di qualità e affidabilità in tutto il sistema. Varie applicazioni di tali dispositivi.

Oltre a soddisfare vari standard, la progettazione dell'elettronica del sistema automobilistico deve seguire una serie di regole, come il test meccanico ed elettronico AEC-Q100 per i circuiti integrati di imballaggio. Gli effetti del crosstalk possono interferire con la sicurezza del veicolo. Per ridurre al minimo questi effetti, i progettisti di PCB devono specificare una distanza tra la linea del segnale e la linea di alimentazione. La progettazione e la standardizzazione sono facilitate da strumenti software che evidenziano automaticamente aspetti della progettazione che necessitano di ulteriori modifiche per soddisfare le limitazioni di interferenza e le condizioni di dissipazione del calore per evitare il funzionamento del sistema.

Note:

L'interferenza dal circuito stesso non è una minaccia per la qualità del segnale. Il PCB nell'auto è bombardato dal rumore, che interagisce con il corpo in modi complessi per indurre una corrente indesiderata nel circuito. I picchi di tensione e le fluttuazioni causate dai sistemi di accensione automobilistica possono spingere componenti ben oltre le loro tolleranze di lavorazione.

Problema software

Gli strumenti di layout PCB di oggi devono avere più combinazioni funzionali per soddisfare i requisiti dei progettisti. La scelta dello strumento di layout giusto dovrebbe essere la prima considerazione nel design del PCB e non dovrebbe mai essere trascurata. I prodotti di Mentor Graphics, Orcad Systems e Altium sono tra gli strumenti di layout PCB di oggi.

Designer di Altium

Altium Designer è uno dei pacchetti di progettazione PCB di fascia alta oggi sul mercato. Con funzione di cablaggio automatico, supporto per la regolazione della lunghezza della linea e la modellazione 3D. Altium Designer include strumenti per tutte le attività di progettazione del circuito, dalla cattura schematica all'HDL, nonché simulazione del circuito, analisi del segnale, progettazione di PCB e sviluppo incorporato FPGA

La piattaforma di layout PCB di Mentor Graphics affronta le principali sfide che devono affrontare i progettisti di sistemi di oggi: pianificazione nidificata accurata, prestazioni e orientata al riutilizzo; Routing efficiente in topologie dense e complesse; E ottimizzazione elettromeccanica. Una caratteristica chiave della piattaforma e un'innovazione chiave per l'industria è il router Sketch, che offre ai progettisti il ​​pieno controllo interattivo sul processo di snowing automatico/assistito, producendo gli stessi risultati di qualità dello snodio manuale, ma in molto meno tempo.

Editor PCB ORCAD

Orcad PCB Editor è un ambiente interattivo sviluppato per la progettazione di schede a qualsiasi livello tecnico, da semplice a complesso. Grazie alla sua vera scalabilità per Cadence Allegro PCB Solutions di PCB Designer, OrCAD PCB Editor supporta lo sviluppo tecnico dei team di progettazione ed è in grado di gestire i vincoli (alta velocità, integrità del segnale, ecc.

File Gerber

Il formato di file Gerber standard del settore viene utilizzato per trasmettere informazioni di progettazione per la produzione di PCB. In molti modi, Gerber è simile ai PDF in elettronica; È solo un piccolo formato di file scritto in un linguaggio di controllo della macchina mista. Questi file sono generati dal software di interruttore di circuito e inviati al produttore di PCB al software CAM.

L'integrazione in modo sicuro dei sistemi elettronici in veicoli e altri sistemi complessi presenta importanti considerazioni sia per hardware che per il software. Gli ingegneri mirano a ridurre al minimo il numero di iterazioni di progettazione e tempo di sviluppo, che presenta significativi vantaggi per i progettisti che implementano flussi di lavoro.