על פי דיאגרמת המעגלים המפותחת, ניתן לבצע את הסימולציה וניתן לתכנן את ה- PCB על ידי ייצוא קובץ גרבר/קידוח. לא משנה מה התכנון, המהנדסים צריכים להבין בדיוק כיצד יש להניח את המעגלים (והרכיבים האלקטרוניים) ואיך הם עובדים. עבור מהנדסי אלקטרוניקה, מציאת כלי התוכנה הנכונים לעיצוב PCB יכולה להיות משימה מפחידה. כלי תוכנה שעובדים היטב עבור פרויקט PCB אחד עשויים לא לעבוד טוב עבור אחרים. מהנדסים רוצים כלים לעיצוב לוח שהם אינטואיטיביים, מכילים תכונות שימושיות, יציבים מספיק כדי להגביל את הסיכון ויש להם ספרייה חזקה שהופכת אותם למתאימים לפרויקטים מרובים.

בעיית חומרה

עבור פרויקטים של IoT, שילוב הוא קריטי לביצועים ואמינות, ושילוב חומרים מוליכים ולא מוליכים ב- PCBs מחייב מעצבי IoT ללמוד את האינטראקציות בין ההיבטים החשמליים והמכניים השונים של העיצוב. בפרט, ככל שגדלי הרכיבים ממשיכים להתכווץ, חימום חשמלי ב- PCB הופך להיות קריטי יותר ויותר. יחד עם זאת, הדרישות התפקודיות עולות. כדי להשיג את הביצועים מבוססי הביצועים של התכנון, תגובת הטמפרטורה, התנהגות הרכיבים החשמליים בלוח וניהול תרמי כולל הם קריטיים לפונקציונליות ואמינות המערכת.

יש לבודד PCB כדי להבטיח הגנה. מעגלים קצרים מונעים על ידי הגנה על עקבות הנחושת המונחות על הלוח כדי ליצור את המערכת האלקטרונית. בהשוואה לחלופות בעלות נמוכה כמו נייר דבק שרף סינטטי (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 מתאים יותר כחומר מצע בגלל תכונותיו הפיזיות/מכניות, במיוחד היכולת לשמור על נתונים בתדרים גבוהים, עמידות החום הגבוהה שלו והעובדה שהיא סופגת פחות מים מחומרים אחרים. ה- FR-4 נמצא בשימוש נרחב בבניינים מתקדמים כמו גם בציוד תעשייתי וצבאי. זה תואם לבידוד גבוה במיוחד (ואקום גבוה במיוחד או UHV).

עם זאת, FR-4 כמצע PCB עומד בפני מספר מגבלות, הנובעות מהטיפול הכימי המשמש בייצור. בפרט, החומר מועד ליצירת תכלילים (בועות) ופסים (בועות אורכיות), כמו גם לעיוות סיבי הזכוכית. פגמים אלה יכולים לגרום לחוזק דיאלקטרי לא עקבי ולפגוע בביצועי חיווט PCB. חומר הזכוכית האפוקסי החדש פותר בעיות אלה.

חומרים אחרים הנפוצים כוללים סיבי פולימיד/זכוכית (התומכים בטמפרטורות גבוהות יותר וקשות יותר) וקפטון (גמיש, קל משקל, מתאים ליישומים כמו תצוגות ומקלדות). גורמים שיש לקחת בחשבון בבחירת חומרים דיאלקטריים (מצעים) כוללים מקדם התפשטות תרמית (CTE), טמפרטורת מעבר זכוכית (TG), מוליכות תרמית וקשיחות מכנית.

PCBs צבאיים/חלליים דורשים שיקולים עיצוביים מיוחדים על בסיס מפרט פריסה ועיצוב 100% לכיסוי מבחן (DFT). תקן MIL-STD-883 קובע שיטות ונהלים לבדיקת מכשירים מיקרו-אלקטרוניים המתאימים למערכות צבאיות וחלליות, כולל בדיקות מכניות וחשמליות, נהלי ייצור והדרכה ובקרות אחרות כדי להבטיח רמות של איכות ואמינות עקבית בכל המערכת. יישומים שונים של מכשירים כאלה.

בנוסף לעמידה בסטנדרטים שונים, על תכנון האלקטרוניקה של מערכת הרכב לעקוב אחר סדרת כללים, כמו הבדיקה המכנית והאלקטרונית AEC-Q100 עבור מעגלים משולבים אריזה. אפקטים של Crosstalk יכולים להפריע לבטיחות הרכב. כדי למזער את האפקטים הללו, על מעצבי PCB לציין מרחק בין קו האות לקו הכוח. תכנון וסטנדרטיזציה מקלים על ידי כלי תוכנה המדגישים אוטומטית היבטים של העיצוב הזקוקים לשינוי נוסף כדי לעמוד במגבלות הפרעות ותנאי פיזור החום כדי למנוע השפעה על הפעלת המערכת.

הערות:

הפרעה מהמעגל עצמו אינה מהווה איום על איכות האותות. ה- PCB במכונית מופגז ברעש, המתקשר עם הגוף בדרכים מורכבות לגרום לזרם לא רצוי במעגל. דוקרני מתח ותנודות הנגרמים על ידי מערכות הצתה לרכב יכולות לדחוף רכיבים הרבה מעבר לסבולות העיבוד שלהם.

בעיית תוכנה

כלי פריסת ה- PCB של ימינו חייבים להיות בעלי שילובים פונקציונליים מרובים כדי לעמוד בדרישות המעצבים. בחירת כלי הפריסה הנכון צריכה להיות השיקול הראשון בעיצוב PCB ואסור להתעלם ממנו. מוצרים מ- Mentor Graphics, Orcad Systems ו- Altium הם בין כלי פריסת ה- PCB של ימינו.

מעצב אלטיום

Altium Designer הוא אחת מחבילות העיצוב המתקדמות של PCB בשוק כיום. עם פונקציית חיווט אוטומטית, תמיכה בהתאמת אורך קו ומודלים תלת -ממדיים. מעצב אלטיום כולל כלים לכל משימות תכנון המעגלים, מלכידה סכמטית ועד HDL כמו גם סימולציה של מעגלים, ניתוח אותות, תכנון PCB ופיתוח משובץ FPGA

פלטפורמת פריסת ה- PCB של Mentor Graphics מטפלת באתגרים העיקריים העומדים בפני מעצבי המערכת של ימינו: מדויק, ביצועים-ותכנון מקונן מונחה חוזר; ניתוב יעיל בטופולוגיות צפופות ומורכבות; ואופטימיזציה אלקטרומכנית. מאפיין מרכזי בפלטפורמה וחידוש מפתח לתעשייה הוא נתב הסקיצות, המעניק למעצבים שליטה אינטראקטיבית מלאה על תהליך האוטומטי/הסיוע ללא התפשטות, ומניב את אותן תוצאות איכותיות כמו פליטה ידנית, אך תוך הרבה פחות זמן.

עורך Orcad PCB

עורך PCB של Orcad הוא סביבה אינטראקטיבית שפותחה לעיצוב לוח בכל רמה טכנית, מפשוט למורכב. בשל המדרגיות האמיתית שלו לפתרונות ה- PCB של מעצב ה- PCB של Allegro Allegro, עורך Orcad PCB תומך בפיתוח טכני של צוותי עיצוב ומסוגל לנהל אילוצים (מהירות גבוהה, שלמות איתות וכו ') תוך שמירה על אותו ממשק גרפי ופורמט קבצים

קובץ גרבר

פורמט קובץ הגרבר הסטנדרטי בתעשייה משמש להעברת מידע עיצובי לייצור PCB. במובנים רבים, גרבר דומה ל- PDFs באלקטרוניקה; זה רק פורמט קובץ קטן שנכתב בשפת בקרת מכונות מעורבת. קבצים אלה נוצרים על ידי תוכנת מפסק המפסק ונשלחים ליצרן ה- PCB לתוכנת CAM.

שילוב בבטחה של מערכות אלקטרוניות ברכבים ובמערכות מורכבות אחרות מציג שיקולים חשובים הן לחומרה והן לתוכנה. מהנדסים שואפים למזער את מספר האיטרציות העיצוביות וזמן הפיתוח, שיש לו יתרונות משמעותיים עבור מעצבים המיישמים זרימות עבודה.