Согласно разработанной принципиальной схеме можно выполнить моделирование и спроектировать печатную плату путем экспорта файла Gerber/drill. Какой бы ни была конструкция, инженеры должны точно понимать, как должны быть расположены схемы (и электронные компоненты) и как они работают. Для инженеров-электронщиков поиск подходящих программных инструментов для проектирования печатных плат может оказаться непростой задачей. Программные инструменты, которые хорошо работают для одного проекта печатной платы, могут не подойти для других. Инженерам нужны инструменты проектирования плат, которые интуитивно понятны, содержат полезные функции, достаточно стабильны, чтобы ограничить риски, и имеют надежную библиотеку, которая делает их подходящими для различных проектов.

Аппаратная проблема

Для проектов Интернета интеграция имеет решающее значение для производительности и надежности, а интеграция проводящих и непроводящих материалов в печатные платы требует от проектировщиков Интернета изучения взаимодействия между различными электрическими и механическими аспектами конструкции. В частности, поскольку размеры компонентов продолжают уменьшаться, электрический нагрев печатных плат становится все более важным. В то же время функциональные требования растут. Для достижения производительности конструкции, основанной на производительности, температурная реакция, поведение электрических компонентов на плате и общее управление температурным режимом имеют решающее значение для функциональности и надежности системы.

Печатная плата должна быть изолирована для обеспечения защиты. Короткие замыкания предотвращаются за счет защиты медных дорожек, размещенных на плате для создания электронной системы. По сравнению с недорогими альтернативами, такими как клейкая бумага из синтетической смолы (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 более подходит в качестве материала подложки благодаря своим физико-механическим свойствам, особенно способности сохранять данные при высоких температурах. частотах, его высокая термостойкость и тот факт, что он поглощает меньше воды, чем другие материалы. FR-4 широко используется в элитных зданиях, а также в промышленном и военном оборудовании. Он совместим со сверхвысокой изоляцией (сверхвысокий вакуум или сверхвысокое давление).

Однако FR-4 в качестве подложки печатной платы сталкивается с рядом ограничений, связанных с химической обработкой, используемой в производстве. В частности, материал склонен к образованию включений (пузырей) и полос (продольных пузырьков), а также деформации стекловолокна. Эти дефекты могут привести к нестабильной диэлектрической прочности и ухудшению характеристик проводки печатной платы. Новый эпоксидный стекломатериал решает эти проблемы.

Другие часто используемые материалы включают полиимид/стекловолокно (которое выдерживает более высокие температуры и является более твердым) и каптон (гибкий, легкий, подходящий для таких применений, как дисплеи и клавиатуры). Факторы, которые следует учитывать при выборе диэлектрических материалов (подложек), включают коэффициент теплового расширения (КТР), температуру стеклования (Tg), теплопроводность и механическую жесткость.

Печатные платы для военной/аэрокосмической отрасли требуют особого подхода к проектированию, основанного на спецификациях компоновки и 100% охвате проектирования для испытаний (DFT). Стандарт MIL-STD-883 устанавливает методы и процедуры тестирования микроэлектронных устройств, подходящих для военных и аэрокосмических систем, включая механические и электрические испытания, процедуры производства и обучения, а также другие средства контроля для обеспечения постоянного уровня качества и надежности всей системы. Различные применения таких устройств.

Помимо соответствия различным стандартам, конструкция автомобильной системной электроники должна соответствовать ряду правил, таких как механические и электронные испытания AEC-Q100 для упаковки интегральных схем. Эффекты перекрестных помех могут повлиять на безопасность транспортного средства. Чтобы минимизировать эти эффекты, проектировщики печатных плат должны указать расстояние между сигнальной линией и линией питания. Проектирование и стандартизацию облегчают программные инструменты, которые автоматически выделяют аспекты конструкции, которые требуют дальнейшей модификации для соответствия ограничениям помех и условиям рассеивания тепла, чтобы не влиять на работу системы.

Примечания:

Помехи от самой схемы не представляют угрозы для качества сигнала. Печатная плата в автомобиле подвергается воздействию шума, который сложным образом взаимодействует с корпусом, вызывая в цепи нежелательный ток. Скачки и колебания напряжения, вызванные автомобильными системами зажигания, могут вывести компоненты далеко за пределы допусков обработки.

Проблема с программным обеспечением

Современные инструменты компоновки печатных плат должны иметь множество функциональных комбинаций, чтобы соответствовать требованиям проектировщиков. Выбор правильного инструмента для разводки должен быть первым соображением при проектировании печатной платы, и его никогда нельзя упускать из виду. Продукты Mentor Graphics, OrCAD Systems и Altium входят в число современных инструментов компоновки печатных плат.

Альтиум Дизайнер

Altium Designer — один из высокотехнологичных пакетов проектирования печатных плат, представленных сегодня на рынке. С функцией автоматической проводки, поддержкой регулировки длины линии и 3D-моделирования. Altium Designer включает в себя инструменты для всех задач проектирования схем, от создания схем до HDL, а также для моделирования схем, анализа сигналов, проектирования печатных плат и разработки встроенных FPGA.

Платформа компоновки печатных плат Mentor Graphics решает основные задачи, стоящие перед современными проектировщиками систем: точное, производительное и ориентированное на повторное использование вложенное планирование; Эффективная маршрутизация в плотных и сложных топологиях; И электромеханическая оптимизация. Ключевой особенностью платформы и ключевым нововведением в отрасли является Sketch Router, который дает дизайнерам полный интерактивный контроль над автоматическим/вспомогательным процессом размотки, обеспечивая такие же качественные результаты, как и ручная размотка, но за гораздо меньшее время.

Редактор печатных плат OrCAD

OrCAD PCB Editor — интерактивная среда, разработанная для проектирования плат любого технического уровня, от простого до сложного. Благодаря своей реальной масштабируемости к решениям для печатных плат Cadence Allegro PCB Designer, OrCAD PCB Editor поддерживает техническую разработку проектных групп и способен управлять ограничениями (высокая скорость, целостность сигнала и т. д.), сохраняя при этом тот же графический интерфейс и формат файла.

Гербер-файл

Стандартный формат файла Gerber используется для передачи проектной информации при производстве печатных плат. Во многом Gerber похож на PDFS в электронике; Это всего лишь небольшой формат файла, написанный на смешанном языке управления машинами. Эти файлы генерируются программным обеспечением автоматического выключателя и отправляются производителю печатной платы в программное обеспечение CAM.

Безопасная интеграция электронных систем в транспортные средства и другие сложные системы требует важного внимания как к аппаратному, так и к программному обеспечению. Инженеры стремятся свести к минимуму количество итераций проектирования и время разработки, что имеет значительные преимущества для дизайнеров, реализующих рабочие процессы.