შემუშავებული მიკროსქემის მიხედვით, სიმულაცია შეიძლება განხორციელდეს და PCB-ის დაპროექტება გერბერ/დრილის ფაილის ექსპორტით. როგორიც არ უნდა იყოს დიზაინი, ინჟინრებს ზუსტად უნდა ესმოდეთ, როგორ უნდა განლაგდეს სქემები (და ელექტრონული კომპონენტები) და როგორ მუშაობენ ისინი. ელექტრონიკის ინჟინრებისთვის PCB დიზაინისთვის შესაფერისი პროგრამული უზრუნველყოფის ინსტრუმენტების პოვნა შეიძლება იყოს რთული ამოცანა. პროგრამული ინსტრუმენტები, რომლებიც კარგად მუშაობენ ერთი PCB პროექტისთვის, შეიძლება არ იმუშაონ კარგად სხვებისთვის. ინჟინრებს სურთ დაფის დიზაინის ხელსაწყოები, რომლებიც ინტუიციურია, შეიცავს სასარგებლო ფუნქციებს, საკმარისად სტაბილურია რისკის შესაზღუდად და ჰქონდეს ძლიერი ბიბლიოთეკა, რომელიც მათ შესაფერისს ხდის მრავალი პროექტისთვის.

აპარატურის პრობლემა

iot პროექტებისთვის ინტეგრაცია გადამწყვეტია შესრულებისა და საიმედოობისთვის, ხოლო PCBS-ში გამტარი და არაგამტარი მასალების ინტეგრაცია მოითხოვს iot დიზაინერებს, შეისწავლონ ურთიერთქმედებები დიზაინის სხვადასხვა ელექტრულ და მექანიკურ ასპექტებს შორის. კერძოდ, კომპონენტების ზომების შემცირებასთან ერთად, PCBS-ზე ელექტრო გათბობა სულ უფრო კრიტიკული ხდება. ამავე დროს, იზრდება ფუნქციური მოთხოვნები. დიზაინის შესრულებაზე დაფუძნებული შესრულების მისაღწევად, ტემპერატურული პასუხი, ელექტრული კომპონენტების ქცევა დაფაზე და მთლიანი თერმული მართვა გადამწყვეტია სისტემის ფუნქციონალურობისა და საიმედოობისთვის.

PCB უნდა იყოს იზოლირებული დაცვის უზრუნველსაყოფად. მოკლე ჩართვის თავიდან აცილება ხდება დაფაზე განთავსებული სპილენძის კვალის დაცვით ელექტრონული სისტემის შესაქმნელად. დაბალფასიან ალტერნატივებთან შედარებით, როგორიცაა სინთეზური ფისოვანი წებოვანი ქაღალდი (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 უფრო შესაფერისია, როგორც სუბსტრატის მასალა მისი ფიზიკური/მექანიკური თვისებების გამო, განსაკუთრებით მონაცემთა მაღალ დონეზე შენახვის შესაძლებლობის გამო. სიხშირეები, მისი მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა და ის ფაქტი, რომ ის შთანთქავს ნაკლებ წყალს, ვიდრე სხვა მასალები. FR-4 ფართოდ გამოიყენება მაღალი დონის შენობებში, ასევე სამრეწველო და სამხედრო აღჭურვილობაში. იგი თავსებადია ულტრა მაღალ იზოლაციასთან (ულტრა მაღალი ვაკუუმი ან UHV).

თუმცა, FR-4, როგორც PCB სუბსტრატი, აწყდება უამრავ შეზღუდვას, რაც წარმოებისას გამოყენებული ქიმიური დამუშავებიდან გამომდინარეობს. კერძოდ, მასალა მიდრეკილია ჩანართების (ბუშტუკების) და ზოლების (გრძივი ბუშტების) წარმოქმნისკენ, ასევე მინის ბოჭკოს დეფორმაციისკენ. ამ დეფექტებმა შეიძლება გამოიწვიოს არათანმიმდევრული დიელექტრიკული სიძლიერე და გააუარესოს PCB გაყვანილობის მუშაობა. ახალი ეპოქსიდური მინის მასალა წყვეტს ამ პრობლემებს.

სხვა ხშირად გამოყენებული მასალები მოიცავს პოლიიმიდს/მინის ბოჭკოს (რომელიც მხარს უჭერს მაღალ ტემპერატურას და უფრო რთულია) და KAPTON (მოქნილი, მსუბუქი, შესაფერისი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა დისპლეები და კლავიატურები). დიელექტრიკული მასალების (სუბსტრატების) შერჩევისას გასათვალისწინებელი ფაქტორები მოიცავს თერმული გაფართოების კოეფიციენტს (CTE), მინის გადასვლის ტემპერატურას (Tg), თბოგამტარობას და მექანიკურ სიმტკიცეს.

სამხედრო/საჰაერო კოსმოსური PCBS მოითხოვს დიზაინის სპეციალურ მოსაზრებებს განლაგების სპეციფიკაციებზე და 100% დიზაინი ტესტისთვის (DFT) დაფარვის საფუძველზე. MIL-STD-883 სტანდარტი ადგენს მეთოდებსა და პროცედურებს სამხედრო და საჰაერო კოსმოსური სისტემებისთვის შესაფერისი მიკროელექტრონული მოწყობილობების ტესტირების მეთოდებსა და პროცედურებს, მათ შორის მექანიკურ და ელექტრო ტესტირებას, წარმოებისა და წვრთნების პროცედურებს და სხვა კონტროლებს, რათა უზრუნველყოს ხარისხის და საიმედოობის თანმიმდევრული დონე მთელ სისტემაში. ასეთი მოწყობილობების სხვადასხვა აპლიკაციები.

სხვადასხვა სტანდარტების დაკმაყოფილების გარდა, საავტომობილო სისტემის ელექტრონიკის დიზაინმა უნდა დაიცვას რიგი წესები, როგორიცაა AEC-Q100 მექანიკური და ელექტრონული ტესტი ინტეგრირებული სქემების შეფუთვაზე. ჯვარედინი ეფექტებმა შეიძლება ხელი შეუშალოს ავტომობილის უსაფრთხოებას. ამ ეფექტების შესამცირებლად, PCB დიზაინერებმა უნდა მიუთითონ მანძილი სიგნალის ხაზსა და ელექტროგადამცემ ხაზს შორის. დიზაინს და სტანდარტიზაციას ხელს უწყობს პროგრამული ხელსაწყოები, რომლებიც ავტომატურად ხაზს უსვამენ დიზაინის ასპექტებს, რომლებიც საჭიროებენ შემდგომ შეცვლას ჩარევის შეზღუდვებისა და სითბოს გაფრქვევის პირობების დასაკმაყოფილებლად, რათა თავიდან აიცილონ სისტემის მუშაობაზე ზემოქმედება.

შენიშვნები:

თავად მიკროსქემის ჩარევა არ წარმოადგენს საფრთხეს სიგნალის ხარისხზე. მანქანაში PCB იბომბება ხმაურით, რომელიც ურთიერთქმედებს სხეულთან რთული გზებით, რათა გამოიწვიოს წრეში არასასურველი დენი. ძაბვის მწვერვალებმა და ავტომობილების აალების სისტემებით გამოწვეულმა რყევებმა შეიძლება აიძულოს კომპონენტები მათი დამუშავების ტოლერანტობის მიღმა.

პროგრამული პრობლემა

დღევანდელ PCB განლაგების ხელსაწყოებს უნდა ჰქონდეთ მრავალი ფუნქციური კომბინაცია დიზაინერების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. სწორი განლაგების ხელსაწყოს არჩევა უნდა იყოს პირველი განხილვა PCB დიზაინში და არასოდეს უნდა იყოს უგულებელყოფილი. პროდუქტები Mentor Graphics, OrCAD Systems და Altium არის PCB განლაგების დღევანდელ ინსტრუმენტებს შორის.

ალტიუმის დიზაინერი

Altium Designer არის ერთ-ერთი მაღალი დონის PCB დიზაინის პაკეტი დღეს ბაზარზე. ავტომატური გაყვანილობის ფუნქციით, ხაზის სიგრძის რეგულირებისა და 3D მოდელირების მხარდაჭერა. Altium Designer მოიცავს ინსტრუმენტებს მიკროსქემის დიზაინის ყველა ამოცანისთვის, სქემატური გადაღებიდან HDL-მდე, აგრეთვე მიკროსქემის სიმულაცია, სიგნალის ანალიზი, PCB დიზაინი და FPGA ჩაშენებული განვითარება.

Mentor Graphics-ის PCB განლაგების პლატფორმა მიმართავს დღევანდელი სისტემის დიზაინერების წინაშე არსებულ მთავარ გამოწვევებს: ზუსტი, შესრულებაზე და ხელახლა გამოყენებაზე ორიენტირებული წყობილი დაგეგმვა; ეფექტური მარშრუტირება მკვრივ და რთულ ტოპოლოგიებში; და ელექტრომექანიკური ოპტიმიზაცია. პლატფორმის მთავარი მახასიათებელი და ინდუსტრიის მთავარი ინოვაციაა Sketch Router, რომელიც დიზაინერებს აძლევს სრულ ინტერაქტიულ კონტროლს ავტომატური/დახმარებული ამოღების პროცესზე, რაც იძლევა იგივე ხარისხის შედეგებს, როგორც ხელით ამოღება, მაგრამ გაცილებით ნაკლებ დროში.

OrCAD PCB რედაქტორი

OrCAD PCB Editor არის ინტერაქტიული გარემო, რომელიც შემუშავებულია დაფის დიზაინისთვის ნებისმიერ ტექნიკურ დონეზე, მარტივიდან რთულამდე. Cadence Allegro PCB Designer-ის PCB გადაწყვეტილებებისადმი მისი რეალური მასშტაბურობის გამო, OrCAD PCB რედაქტორი მხარს უჭერს დიზაინის გუნდების ტექნიკურ განვითარებას და შეუძლია მართოს შეზღუდვები (მაღალი სიჩქარე, სიგნალის მთლიანობა და ა.შ.) იგივე გრაფიკული ინტერფეისისა და ფაილის ფორმატის შენარჩუნებით.

გერბერის ფაილი

ინდუსტრიული სტანდარტი Gerber ფაილის ფორმატი გამოიყენება PCB წარმოებისთვის დიზაინის ინფორმაციის გადასაცემად. გერბერი მრავალი თვალსაზრისით ჰგავს PDFS-ს ელექტრონიკაში; ეს მხოლოდ მცირე ზომის ფაილის ფორმატია დაწერილი შერეული მანქანის მართვის ენაზე. ეს ფაილები გენერირდება ამომრთველის პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ და ეგზავნება PCB-ს მწარმოებელს CAM პროგრამულ უზრუნველყოფაში.

ელექტრონული სისტემების უსაფრთხო ინტეგრაცია მანქანებსა და სხვა რთულ სისტემებში წარმოადგენს მნიშვნელოვან მოსაზრებებს როგორც აპარატურულ, ასევე პროგრამულ უზრუნველყოფას. ინჟინრების მიზანია მინიმუმამდე დაიყვანოს დიზაინის გამეორებების რაოდენობა და განვითარების დრო, რაც მნიშვნელოვანი უპირატესობებია დიზაინერებისთვის, რომლებიც ახორციელებენ სამუშაო პროცესებს.