作成した回路図に基づいて、ガーバー/ドリルファイルをエクスポートすることでシミュレーションを実行し、PCBを設計できます。どのような設計であっても、エンジニアは回路 (および電子コンポーネント) がどのようにレイアウトされ、どのように機能するかを正確に理解する必要があります。エレクトロニクス エンジニアにとって、PCB 設計に適切なソフトウェア ツールを見つけるのは困難な作業となる場合があります。ある PCB プロジェクトではうまく機能するソフトウェア ツールが、他の PCB プロジェクトではうまく機能しない可能性があります。エンジニアは、直感的で、便利な機能を備え、リスクを制限できる十分な安定性を備え、複数のプロジェクトに適した堅牢なライブラリを備えたボード設計ツールを求めています。

ハードウェアの問題

IoT プロジェクトの場合、統合はパフォーマンスと信頼性にとって重要であり、PCBS に導電性材料と非導電性材料を統合するには、IoT 設計者が設計のさまざまな電気的および機械的側面間の相互作用を研究する必要があります。特に、コンポーネントのサイズが縮小し続けるにつれて、PCBS の電気加熱がますます重要になってきています。同時に、機能要件も高まっています。設計の性能ベースのパフォーマンスを達成するには、温度応答、ボード上の電気コンポーネントの動作、および全体的な熱管理がシステムの機能と信頼性にとって重要です。

確実に保護するには、PCB を絶縁する必要があります。電子システムを構成する基板上に配置された銅配線を保護することで、短絡が防止されます。合成樹脂粘着紙（SRBP、FR-1、FR-2）などの低コストの代替品と比較して、FR-4はその物理的/機械的特性、特にデータを高い温度で保持する能力により、基材材料としてより適しています。高い周波数、高い耐熱性、そして他の素材よりも水分の吸収が少ないという事実。 FR-4 は、高級建築物だけでなく産業機器や軍事機器にも広く使用されています。超高絶縁（超高真空またはUHV）に対応しています。

ただし、PCB 基板としての FR-4 は、製造時に使用される化学処理に起因する多くの制限に直面しています。特に、インクルージョン（気泡）やストリーク（縦泡）が発生しやすく、ガラス繊維の変形も起こりやすい材質です。これらの欠陥により、絶縁耐力が不安定になり、PCB 配線の性能が損なわれる可能性があります。新しいエポキシガラス材料はこれらの問題を解決します。

その他の一般的に使用される材料には、ポリイミド/ガラス繊維 (高温に対応し、より硬い) や KAPTON (柔軟で軽量、ディスプレイやキーボードなどの用途に適しています) などがあります。誘電体材料 (基板) を選択する際に考慮すべき要素には、熱膨張係数 (CTE)、ガラス転移温度 (Tg)、熱伝導率、および機械的剛性が含まれます。

軍用/航空宇宙用 PCBS では、レイアウト仕様と 100% のテスト向け設計 (DFT) カバレッジに基づいた特別な設計上の考慮事項が必要です。 MIL-STD-883 規格は、軍事および航空宇宙システムに適したマイクロ電子デバイスをテストするための方法と手順を確立しています。これには、システム全体で一貫したレベルの品質と信頼性を確保するための機械的および電気的テスト、製造およびトレーニング手順、その他の制御が含まれます。このようなデバイスのさまざまなアプリケーション。

自動車システムエレクトロニクスの設計は、さまざまな規格を満たすことに加えて、集積回路のパッケージングに関する AEC-Q100 機械的および電子的テストなどの一連の規則に従う必要があります。クロストークの影響により、車両の安全性が妨げられる可能性があります。これらの影響を最小限に抑えるために、PCB 設計者は信号線と電力線の間の距離を指定する必要があります。設計と標準化は、システム動作への影響を避けるために干渉制限や放熱条件を満たすためにさらに変更する必要がある設計の側面を自動的に強調表示するソフトウェア ツールによって促進されます。

注:

回路自体からの干渉は信号品質に対する脅威ではありません。車内の PCB はノイズにさらされており、複雑な方法で車体と相互作用して、回路内に不要な電流を誘導します。自動車の点火システムによって引き起こされる電圧スパイクや電圧変動により、コンポーネントが加工公差をはるかに超えてしまう可能性があります。

ソフトウェアの問題

今日の PCB レイアウト ツールには、設計者の要件を満たすために複数の機能の組み合わせが必要です。適切なレイアウト ツールを選択することは、PCB 設計における最初の考慮事項であり、決して軽視すべきではありません。今日の PCB レイアウト ツールには、Mentor Graphics、OrCAD Systems、Altium の製品があります。

アルティウムデザイナー

Altium Designer は、現在市場に出ているハイエンド PCB 設計パッケージの 1 つです。自動配線機能を搭載し、線長調整や3Dモデリングにも対応。 Altium Designer には、回路図のキャプチャから HDL、回路シミュレーション、信号解析、PCB 設計、FPGA 組み込み開発まで、あらゆる回路設計タスクのためのツールが含まれています

メンター・グラフィックスの PCB レイアウト プラットフォームは、今日のシステム設計者が直面している主な課題、つまり正確さ、パフォーマンス、再利用指向のネストされた計画に対処します。高密度で複雑なトポロジーにおける効率的なルーティング。そして電気機械の最適化。このプラットフォームの重要な機能であり、業界にとって重要なイノベーションであるスケッチ ルーターは、設計者に自動/支援による巻き戻しプロセスを完全にインタラクティブに制御できるようにし、手動による巻き戻しと同じ品質の結果を、はるかに短い時間で生成します。

OrCAD PCB エディター

OrCAD PCB Editor は、単純なものから複雑なものまで、あらゆる技術レベルの基板設計向けに開発された対話型環境です。 Cadence Allegro PCB Designer の PCB ソリューションに対する真の拡張性により、OrCAD PCB Editor は設計チームの技術開発をサポートし、同じグラフィカル インターフェイスとファイル形式を維持しながら制約 (高速、信号整合性など) を管理できます。

ガーバーファイル

業界標準のガーバー ファイル形式は、PCB 製造用の設計情報を伝達するために使用されます。多くの点で、Gerber は電子機器における PDFS に似ています。これは、混合マシン制御言語で書かれた小さなファイル形式です。これらのファイルはサーキット ブレーカー ソフトウェアによって生成され、PCB メーカーの CAM ソフトウェアに送信されます。

電子システムを車両やその他の複雑なシステムに安全に統合するには、ハードウェアとソフトウェアの両方について重要な考慮事項が必要になります。エンジニアは設計の反復回数と開発時間を最小限に抑えることを目指しており、これはワークフローを実装する設計者にとって大きな利点となります。