Theo sơ đồ mạch đã phát triển, việc mô phỏng có thể được thực hiện và PCB có thể được thiết kế bằng cách xuất tệp Gerber/drill. Dù là thiết kế gì, các kỹ sư cũng cần hiểu chính xác cách bố trí các mạch (và các linh kiện điện tử) cũng như cách chúng hoạt động. Đối với các kỹ sư điện tử, việc tìm kiếm các công cụ phần mềm phù hợp để thiết kế PCB có thể là một nhiệm vụ khó khăn. Các công cụ phần mềm hoạt động tốt cho một dự án PCB có thể không hoạt động tốt cho các dự án PCB khác. Các kỹ sư muốn các công cụ thiết kế bảng trực quan, chứa các tính năng hữu ích, đủ ổn định để hạn chế rủi ro và có thư viện mạnh mẽ giúp chúng phù hợp với nhiều dự án.

Sự cố phần cứng

Đối với các dự án IoT, việc tích hợp rất quan trọng đối với hiệu suất và độ tin cậy, đồng thời việc tích hợp các vật liệu dẫn điện và không dẫn điện trong PCBS đòi hỏi các nhà thiết kế IoT phải nghiên cứu sự tương tác giữa các khía cạnh điện và cơ khí khác nhau của thiết kế. Đặc biệt, khi kích thước các bộ phận tiếp tục giảm, việc sưởi ấm bằng điện trên PCBS ngày càng trở nên quan trọng. Đồng thời, yêu cầu chức năng đang tăng lên. Để đạt được hiệu suất dựa trên hiệu suất của thiết kế, phản ứng nhiệt độ, hoạt động của các thành phần điện trên bo mạch và quản lý nhiệt tổng thể là rất quan trọng đối với chức năng và độ tin cậy của hệ thống.

PCB phải được cách ly để đảm bảo bảo vệ. Hiện tượng đoản mạch được ngăn chặn bằng cách bảo vệ các vết đồng đặt trên bo mạch để tạo nên hệ thống điện tử. So với các lựa chọn thay thế chi phí thấp như giấy dính nhựa tổng hợp (SRBP, FR-1, FR-2), FR-4 phù hợp hơn làm vật liệu nền do tính chất vật lý/cơ học của nó, đặc biệt là khả năng lưu giữ dữ liệu ở mức cao. tần số, khả năng chịu nhiệt cao và thực tế là nó hấp thụ ít nước hơn các vật liệu khác. FR-4 được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao cấp cũng như các thiết bị công nghiệp và quân sự. Nó tương thích với vật liệu cách nhiệt cực cao (chân không cực cao hoặc UHV).

Tuy nhiên, FR-4 với tư cách là chất nền PCB phải đối mặt với một số hạn chế xuất phát từ việc xử lý hóa học được sử dụng trong sản xuất. Đặc biệt, vật liệu này dễ hình thành các tạp chất (bong bóng) và vệt (bong bóng dọc), cũng như sự biến dạng của sợi thủy tinh. Những khiếm khuyết này có thể gây ra độ bền điện môi không nhất quán và làm giảm hiệu suất của dây PCB. Vật liệu thủy tinh epoxy mới giải quyết được những vấn đề này.

Các vật liệu thường được sử dụng khác bao gồm polyimide/sợi thủy tinh (hỗ trợ nhiệt độ cao hơn và cứng hơn) và KAPTON (linh hoạt, nhẹ, phù hợp cho các ứng dụng như màn hình và bàn phím). Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn vật liệu điện môi (chất nền) bao gồm hệ số giãn nở nhiệt (CTE), nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg), độ dẫn nhiệt và độ cứng cơ học.

PCBS quân sự/hàng không vũ trụ yêu cầu cân nhắc thiết kế đặc biệt dựa trên thông số kỹ thuật bố trí và phạm vi bao phủ 100% Thiết kế để thử nghiệm (DFT). Tiêu chuẩn MIL-STD-883 thiết lập các phương pháp và quy trình kiểm tra các thiết bị vi điện tử phù hợp với hệ thống quân sự và hàng không vũ trụ, bao gồm kiểm tra cơ và điện, quy trình sản xuất và đào tạo cũng như các biện pháp kiểm soát khác để đảm bảo mức chất lượng và độ tin cậy nhất quán trong toàn hệ thống. Các ứng dụng khác nhau của các thiết bị như vậy.

Ngoài việc đáp ứng các tiêu chuẩn khác nhau, việc thiết kế hệ thống điện tử ô tô phải tuân theo một loạt quy tắc, chẳng hạn như thử nghiệm cơ và điện tử AEC-Q100 để đóng gói các mạch tích hợp. Hiệu ứng nhiễu xuyên âm có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của xe. Để giảm thiểu những ảnh hưởng này, người thiết kế PCB phải xác định khoảng cách giữa đường tín hiệu và đường nguồn. Việc thiết kế và tiêu chuẩn hóa được hỗ trợ bởi các công cụ phần mềm tự động nêu bật các khía cạnh của thiết kế cần sửa đổi thêm để đáp ứng các hạn chế nhiễu và điều kiện tản nhiệt nhằm tránh ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.

Ghi chú:

Sự can thiệp từ bản thân mạch không phải là mối đe dọa đối với chất lượng tín hiệu. PCB trong ô tô bị tấn công bởi tiếng ồn, tương tác với cơ thể theo những cách phức tạp để tạo ra dòng điện không mong muốn trong mạch. Sự tăng vọt và dao động điện áp do hệ thống đánh lửa ô tô gây ra có thể đẩy các bộ phận vượt xa dung sai gia công của chúng.

Sự cố phần mềm

Các công cụ bố trí PCB ngày nay phải có nhiều tổ hợp chức năng để đáp ứng yêu cầu của người thiết kế. Việc chọn công cụ bố trí phù hợp phải được cân nhắc đầu tiên trong thiết kế PCB và không bao giờ được bỏ qua. Các sản phẩm của Mentor Graphics, OrCAD Systems và Altium nằm trong số các công cụ bố trí PCB hiện nay.

Nhà thiết kế Altium

Altium Designer là một trong những gói thiết kế PCB cao cấp trên thị trường hiện nay. Với chức năng nối dây tự động, hỗ trợ điều chỉnh độ dài đường dây và mô hình 3D. Altium Designer bao gồm các công cụ cho tất cả các nhiệm vụ thiết kế mạch, từ thu thập sơ đồ đến HDL cũng như mô phỏng mạch, phân tích tín hiệu, thiết kế PCB và phát triển nhúng FPGA

Nền tảng bố trí PCB của Mentor Graphics giải quyết những thách thức chính mà các nhà thiết kế hệ thống ngày nay phải đối mặt: lập kế hoạch lồng nhau theo định hướng tái sử dụng, chính xác, hiệu suất và tái sử dụng; Định tuyến hiệu quả trong cấu trúc liên kết dày đặc và phức tạp; Và tối ưu hóa cơ điện. Một tính năng chính của nền tảng và sự đổi mới quan trọng của ngành là Sketch Router, cung cấp cho các nhà thiết kế khả năng kiểm soát tương tác hoàn toàn đối với quy trình tháo cuộn tự động/được hỗ trợ, tạo ra kết quả có chất lượng tương tự như việc tháo cuộn thủ công nhưng trong thời gian ngắn hơn nhiều.

Trình chỉnh sửa PCB OrCAD

OrCAD PCB Editor là môi trường tương tác được phát triển để thiết kế bo mạch ở mọi cấp độ kỹ thuật, từ đơn giản đến phức tạp. Do khả năng mở rộng thực sự của nó đối với các giải pháp PCB của Cadence Allegro PCB Designer, OrCAD PCB Editor hỗ trợ phát triển kỹ thuật của nhóm thiết kế và có thể quản lý các hạn chế (tốc độ cao, tính toàn vẹn tín hiệu, v.v.) trong khi vẫn duy trì cùng giao diện đồ họa và định dạng tệp

tập tin Gerber

Định dạng tệp Gerber tiêu chuẩn công nghiệp được sử dụng để truyền tải thông tin thiết kế cho sản xuất PCB. Về nhiều mặt, Gerber tương tự như PDFS trong lĩnh vực điện tử; Nó chỉ là một định dạng tệp nhỏ được viết bằng ngôn ngữ điều khiển máy hỗn hợp. Các tệp này được tạo bởi phần mềm ngắt mạch và gửi đến nhà sản xuất PCB bằng phần mềm CAM.

Việc tích hợp an toàn các hệ thống điện tử vào phương tiện và các hệ thống phức tạp khác là những cân nhắc quan trọng đối với cả phần cứng và phần mềm. Các kỹ sư đặt mục tiêu giảm thiểu số lần lặp lại thiết kế và thời gian phát triển, điều này mang lại lợi ích đáng kể cho các nhà thiết kế khi thực hiện quy trình công việc.