Zgodnie z rozwiniętym schematem obwodu można wykonać symulację, a płytkę drukowaną można zaprojektować poprzez eksport pliku Gerber/wiertło. Niezależnie od projektu, inżynierowie muszą dokładnie zrozumieć, w jaki sposób należy układać obwody (i komponenty elektroniczne) i jak działają. Dla inżynierów elektroniki znalezienie odpowiednich narzędzi programowych do projektowania PCB może być zniechęcającym zadaniem. Narzędzia programowe, które działają dobrze dla jednego projektu PCB, mogą nie działać dobrze dla innych. Inżynierowie chcą narzędzi projektowych, które są intuicyjne, zawierają przydatne funkcje, są wystarczająco stabilne, aby ograniczyć ryzyko i mają solidną bibliotekę, która sprawia, że ​​są odpowiednie dla wielu projektów.

Problem sprzętowy

W przypadku projektów IoT integracja ma kluczowe znaczenie dla wydajności i niezawodności, a integracja materiałów przewodzących i niekondukcyjnych w PCBS wymaga od projektantów IoT badania interakcji między różnymi aspektami elektrycznymi i mechanicznymi projektu. W szczególności, ponieważ rozmiary komponentów nadal kurczą się, ogrzewanie elektryczne na PCB staje się coraz bardziej krytyczne. Jednocześnie rosną wymagania funkcjonalne. Aby osiągnąć wydajność projektu, reakcję temperatury, zachowanie komponentów elektrycznych na planszy i ogólne zarządzanie termicznie mają kluczowe znaczenie dla funkcjonalności i niezawodności systemu.

PCB musi być izolowana, aby zapewnić ochronę. Krótkie obwody można zapobiec, chroniąc ślady miedzi umieszczone na płycie w celu utworzenia systemu elektronicznego. W porównaniu z tanimi alternatywami, takimi jak syntetyczny papier adhezyjny żywicy (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 jest bardziej odpowiednia jako materiał podłoża ze względu na jego właściwości fizyczne/mechaniczne, zwłaszcza zdolność do zatrzymywania danych przy wysokich częstotliwościach, jego wysokiej odporności na ciepło oraz fakcie, że pochłania mniej wody niż inne materiały. FR-4 jest szeroko stosowany w budynkach wysokiej klasy, a także w sprzęcie przemysłowym i wojskowym. Jest kompatybilny z ultra-wysoką izolacją (bardzo wysokie próżni lub UHV).

Jednak FR-4 jako substrat PCB stoi w obliczu szeregu ograniczeń, które wynikają z obróbki chemicznej stosowanej w produkcji. W szczególności materiał jest podatny na tworzenie wtrąceń (pęcherzyków) i smug (bąbelki podłużne), a także deformację włókna szklanego. Wady te mogą powodować niespójną siłę dielektryczną i upośledzić wydajność okablowania PCB. Nowy materiał szkła epoksydowego rozwiązuje te problemy.

Inne powszechnie używane materiały obejmują poliimid/włókno szklane (które obsługuje wyższe temperatury i jest twardsze) i Kapton (elastyczne, lekkie, odpowiednie do zastosowań, takich jak wyświetlacze i klawiatury). Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze materiałów dielektrycznych (podłoża) obejmują współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE), temperaturę przejścia szkła (TG), przewodność cieplną i sztywność mechaniczną.

PCBS wojskowy/lotniczy wymagają specjalnych wzglętów projektowych na podstawie specyfikacji układu i 100% projektu dla pokrycia testowego (DFT). Standard MIL-STD-883 ustanawia metody i procedury testowania urządzeń mikroelektronicznych odpowiednich dla systemów wojskowych i lotniczych, w tym badań mechanicznych i elektrycznych, procedur produkcyjnych i szkoleniowych oraz innych kontroli w celu zapewnienia stałych poziomów jakości i niezawodności w całym systemie. Różne zastosowania takich urządzeń.

Oprócz spełnienia różnych standardów, projektowanie elektroniki systemowej motoryzacyjnej musi przestrzegać serii reguł, takich jak test mechaniczny i elektroniczny AEC-Q100 dla obwodów zintegrowanych opakowań. Efekty przesłuchu mogą zakłócać bezpieczeństwo pojazdu. Aby zminimalizować te efekty, projektanci PCB muszą określić odległość między linią sygnału a linią zasilania. Projektowanie i standaryzacja są ułatwione przez narzędzia programowe, które automatycznie podkreślają aspekty projektu, które wymagają dalszej modyfikacji, aby spełnić ograniczenia zakłóceń i warunki rozpraszania ciepła, aby uniknąć wpływu na działanie systemu.

Uwagi:

Zakłócenia samego obwodu nie stanowi zagrożenia dla jakości sygnału. PCB w samochodzie jest bombardowany hałasem, który oddziałuje z ciałem w złożony sposób, aby wywołać niechciany prąd w obwodzie. Skoki napięcia i fluktuacje spowodowane przez motoryzacyjne systemy zapłonu mogą przekraczać komponenty daleko poza ich tolerancje obróbki.

Problem oprogramowania

Dzisiejsze narzędzia układu PCB muszą mieć wiele kombinacji funkcjonalnych, aby spełnić wymagania projektantów. Wybór odpowiedniego narzędzia układu powinno być pierwszym rozważeniem w projektowaniu PCB i nigdy nie należy go przeoczyć. Produkty z Mentor Graphics, Orcad Systems i Altium należą do dzisiejszych narzędzi układu PCB.

Altium Designer

Altium Designer jest obecnie jednym z wysokiej klasy pakietów projektowych PCB na rynku. Dzięki automatycznej funkcji okablowania obsługa regulacji długości linii i modelowania 3D. Altium Designer zawiera narzędzia do wszystkich zadań projektowych obwodów, od schematycznego przechwytywania po HDL, a także symulację obwodu, analizę sygnału, projektowanie PCB i opracowywanie FPGA

Platforma układu PCB Mentor Graphics zajmuje się głównymi wyzwaniami, przed którymi stoi dzisiejszych projektantów systemu: dokładne, wydajność-i zorientowane na ponowne użycie planowania zagnieżdżonego; Wydajne routing w gęstych i złożonych topologiach; I optymalizacja elektromechaniczna. Kluczową cechą platformy i kluczową innowacją dla branży jest router szkicowy, który zapewnia projektantom pełną interaktywną kontrolę nad automatycznym/wspomaganym procesem rozprzestrzeniania się, co daje takie same wyniki jakości, jak ręczne uruchamianie, ale w znacznie krótszym czasie.

Edytor PCB Orcad

Orcad PCB Editor to interaktywne środowisko opracowane do projektowania płyty na dowolnym poziomie technicznym, od prostego do złożonego. Ze względu na swoją prawdziwą skalowalność do Cadence Allegro PCB Designer Solutions PCB, Orcad PCB Editor obsługuje rozwój techniczny zespołów projektowych i jest w stanie zarządzać ograniczeniami (duża prędkość, integralność sygnału itp.) Przy jednoczesnym utrzymaniu tego samego interfejsu graficznego i formatu plików

Plik Gerber

Standardowy format pliku Gerber jest wykorzystywany do przekazywania informacji projektowych do produkcji PCB. Pod wieloma względami Gerber jest podobny do PDF w elektronice; To tylko mały format pliku napisany w języku mieszanym maszynowym. Pliki te są generowane przez oprogramowanie Circuit Breaker i wysyłane do producenta PCB do oprogramowania CAM.

Bezpiecznie integracja systemów elektronicznych z pojazdami i innymi złożonymi systemami przedstawia ważne rozważania zarówno dla sprzętu, jak i oprogramowania. Inżynierowie mają na celu zminimalizowanie liczby iteracji projektowych i czasu rozwoju, co ma znaczące zalety dla projektantów wdrażających przepływy pracy.