根據開發的電路圖，可以通過導出 Gerber/drill 文件來執行仿真并設計 PCB。無論設計是什么，工程師都需要準確地了解電路(和電子元件)應如何布置以及它們如何工作。對于電子工程師來說，找到合適的 PCB 設計軟件工具可能是一項艱巨的任務。適合某個 PCB 項目的軟件工具可能不太適合其他項目。工程師希望電路板設計工具直觀、包含有用的功能、足夠穩定以限制風險，并擁有一個強大的庫，使其適用于多個項目。

硬件問題

對于物聯網項目來說，集成對于性能和可靠性至關重要，PCB 中導電和非導電材料的集成要求物聯網設計人員研究設計的各個電氣和機械方面之間的相互作用。特別是，隨著元件尺寸不斷縮小，PCB 上的電加熱變得越來越關鍵。與此同時，功能需求也在不斷上升。為了實現設計的基于績效的性能，溫度響應、電路板上的電氣元件行為以及整體熱管理對于系統的功能和可靠性至關重要。

PCB 必須隔離以確保保護。通過保護放置在板上以創建電子系統的銅跡線來防止短路。與合成樹脂粘合紙(SRBP、FR-1、FR-2)等低成本替代品相比，FR-4 更適合作為基材材料，因為它具有物理/機械特性，特別是在高頻下保留數據的能力，其高耐熱性，并且比其他材料吸收更少的水。 FR-4 廣泛用于高端建筑以及工業和軍事設備。它與超高絕緣(超高真空或 UHV)兼容。

但 FR-4 作為 PCB 基材面臨著諸多限制，這些限制源于生產中使用的化學處理。特別是，該材料容易形成夾雜物(氣泡)和條紋(縱向氣泡)，以及玻璃纖維的變形。這些缺陷會導致介電強度不一致并損害 PCB 走線性能。新型環氧玻璃材料解決了這些問題。

其他常用材料包括聚酰亞胺/玻璃纖維(可支持更高的溫度且更堅硬)和 KAPTON(柔性、輕質，適合顯示器和鍵盤等應用)。選擇介電材料(基板)時要考慮的因素包括熱膨脹系數 (CTE)、玻璃化轉變溫度 (Tg)、導熱率和機械剛性。

軍用/航空航天 PCB 需要根據布局規范和 100% 可測試設計 (DFT) 覆蓋率進行特殊設計考慮。 MIL-STD-883 標準建立了測試適用于軍事和航空航天系統的微電子設備的方法和程序，包括機械和電氣測試、制造和培訓程序以及其他控制，以確保整個系統的質量和可靠性水平一致。此類設備的各種應用。

汽車系統電子設備的設計除了滿足各種標準外，還必須遵循一系列規則，例如封裝集成電路的 AEC-Q100 機械和電子測試。串擾效應會妨礙車輛安全。為了限度地減少這些影響，PCB 設計人員必須在信號線和電源線之間規定距離。軟件工具促進了設計和標準化，這些工具自動突出顯示需要進一步修改的設計方面，以滿足干擾限制和散熱條件，以避免影響系統運行。

PCB 設計注意事項

圖 1：Altium Designer(圖片：Altium)

來自電路本身的干擾并不是對信號質量的威脅。汽車中的 PCB 受到噪聲的轟擊，這些噪聲以復雜的方式與車身相互作用，在電路中感應出不需要的電流。汽車點火系統引起的電壓峰值和波動可能會使部件遠遠超出其加工公差。

軟件問題

當今的 PCB 布局工具必須具有多種功能組合才能滿足設計人員的要求。選擇正確的布局工具應該是 PCB 設計考慮的首要因素，絕不應該被忽視。 Mentor Graphics、OrCAD Systems 和 Altium 提供的產品屬于當今的 PCB 布局工具。

Altium Designer 是當今市場上的高端 PCB 設計軟件包之一。具有自動布線功能，支持走線長度調整和3D建模。 Altium Designer 包含適用于所有電路設計任務的工具，從原理圖捕獲到 HDL 以及電路仿真、信號分析、PCB 設計和 FPGA 嵌入式開發(圖 1)。

Mentor Graphics 的 PCB 布局平臺解決了當今系統設計人員面臨的主要挑戰：準確、以性能和重用為導向的嵌套規劃;密集和復雜拓撲的高效路由;和機電優化。該平臺的一項關鍵功能和行業的一項關鍵創新是 Sketch Router，它為設計人員提供了對自動/輔助開卷過程的完整交互式控制，生成與手動開卷相同的質量結果，但時間卻少得多。

PCB 設計注意事項

圖 2：OrCAD PCB 編輯器(圖片：Cadence)

OrCAD PCB Editor 是一個交互式環境，專為任何技術級別(從簡單到復雜)的電路板設計而開發。由于其對 Cadence Allegro PCB Designer 的 PCB 解決方案的真正可擴展性，OrCAD PCB Editor 支持設計團隊的技術發展，能夠管理的約束(高速、信號完整性等)，同時保持相同的圖形界面和文件格式(圖 2)。

Gerber 文件

行業標準 Gerber 文件格式用于傳達 PCB 生產的設計信息。在很多方面，Gerber 類似于電子產品中的 PDF;它只是用混合機器控制語言編寫的小文件格式。這些文件由斷路器軟件生成并發送給 PCB 制造商以上傳到 CAM 軟件。

將電子系統安全地集成到車輛和其他復雜系統中對硬件和軟件都提出了重要的考慮因素。工程師的目標是限度地減少設計迭代次數和開發時間，這對于實施工作流程的設計人員來說具有顯著的優勢。

審核編輯：湯梓紅

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