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技術專題
智能PCB設計軟件的意義
是否想避免印刷電路板設計中的最終錯誤？新的設計工具可幫助您克服這些陷阱。
如今，印刷電路板（PCB）設計人員正在應對一系列新的挑戰，包括更大的電子和機械設計復雜性，更嚴格的約束和規則，以及對瞬息萬變的供應鏈保持領先的需求。這些問題和其他新出現的問題可能會導致額外的設計旋轉，從而增加工程成本并延遲產品推出，最終使您付出金錢。
領先的PCB設計工具通過提供解決設計過程中這些以及其他方面的問題的前期設計智能，正在幫助解決這些問題。可以在設計過程的早期建立規則和約束，從而減少了在設計過程后期對潛在的昂貴更改的需求。
電氣設計與機械設計的集成度越來越高，例如，可以將更改從機械計算機輔助設計（MCAD）環境推向電氣計算機輔助設計（ECAD）環境，反之亦然。然后后，嵌入式組件管理系統使設計人員可以隨時了解可用性，交付和價格。
PCB設計工具必須提高自動布線
組件的放置和布線是PCB設計工具提供的原始功能，而這些功能對于當今的設計師仍然至關重要。當今先進的設計工具通過交互式布線來沿光標路徑放置布線部分，實現在障礙物上推動或行走，并自動跟隨現有連接，從而幫助較大化布線效率和靈活性。光標引導的布線使圍繞障礙物的復雜手動布線變得快速，輕松和直觀。用鼠標創建路徑，交互式布線器會嘗試根據該路徑放置軌道。圖1顯示了如何在光標移動引導的情況下快速創建復雜的路線。左圖顯示了一條正常的最小長度的路線，中圖顯示了光標路徑，星號表示單擊位置以提交路線的各個部分。正確的圖像是最終的布線。盡管是一個極端的示例，但它顯示了放置多個軌道所需的布線提交數量。
圖1.顯示的是交互式布線路徑的示例
在新的PCB設計系統中，元器件放置是另一個已實現實質性改進的領域。例如，您是否曾經浪費時間試圖在電路板上布局中尋找一個組件，卻發現它相對于原理圖設計而言位于完全不同的位置？
交叉選擇組件的放置可以節省時間，因為可以按照特定的順序選擇原理圖上的特定組件，然后按照選擇的順序將這些組件放置在電路板上。這有助于使您的設計緊密對齊和井井有條，并且將來可以輕松進行編輯。
在設計過程中盡早建立規則和約束
隨著功能，功耗和信號速度的提高，同時外殼的縮小，設計規則變得越來越嚴格，更難管理。新的PCB設計軟件通過使設計人員能夠在設計過程的早期設置規則和約束來幫助應對這一挑戰。它可以確保設計的邏輯和物理完整性，并較大程度地減少以后的更改需求。可以在工作時實時運行針對任何或所有已啟用設計規則的檢查，也可以作為批處理檢查并在消息面板中列出結果，也可以在生成的報告中進行實時檢查。每個布線板上都應使用此功能，以確認已遵守最小間隙規則，并且沒有其他違反設計的行為。隨著典型PCB中層數的增加，定義，管理和記錄層堆棧也已成為更為關鍵的問題。柔性PCB的出現增加了這一挑戰，柔性PCB由一系列剛性和柔性層組成，可以折疊以適合不同形狀的外殼（圖2）。這些銅層以及將它們隔開的絕緣材料層在設計環境中定義。
圖2.該板定義了13個層，其中包括兩個剛性層和一個柔性層。
正在開發新的層堆棧管理工具，以在單個PCB設計中創建多層堆棧，從而簡化了定義剛柔PCB的任務。第一步是定義PCB的整體形狀。接下來，設計人員定義一組主層，包括剛柔設計中需要的所有層。設計人員可以定義多層堆棧，其中每個堆棧僅包含PCB的每個剛性和柔性區域所需的層。在每個子堆棧應用的地方建立了不同的剛性和柔性區域。最終，設計人員生成了制造剛撓性PCB所需的詳細輸出制造和文檔文件。
機械集成需要擴展到超越交換文件格式
由于設計復雜性的提高和外殼尺寸的減小，包裝和電子組件的集成度比以往任何時候都更加緊密。手動導入和導出中性文件格式受此過程的耗時性以及將3D MCAD數據移入2D PCB設計環境時可能發生的數據丟失的限制。
圖3.此處，在MCAD和ECAD設計環境中顯示了相同的組件。（點擊圖片放大。）
先進的PCB設計系統通過自動化在MCAD和ECAD環境之間推動更改元件放置，電路板形狀，安裝孔等的過程來應對這一挑戰（圖3）。詳細的注釋和修訂歷史記錄準確顯示了對設計所做的更改，并且MCAD和ECAD設計人員均具有接受或拒絕更改的能力。板組件可以通過包括的銅幾何形狀導出到機械設計者的環境中，從而可以執行詳細的熱，振動和其他模擬。
克服零件選擇困難
當您經過電子工程師的辦公桌時，您可能會發現一堆最喜歡的供應商提供的組件目錄。這些目錄通常是陳舊的，因為工程師會定期查閱它們，以搜索所需的電路組件并回答諸如“哪些零件可用？”的問題。“他們提供什么功能？” “他們的規格是什么？” “它們要花多少錢？” 和“可以多快交付？”這種方法的問題在于，花大量時間在目錄間進行分頁，并且經常使目錄中的數據過時。最壞的情況是直到設計周期后期才發現問題，并最終影響產品交付進度。
先進的PCB設計系統可以通過直接連接到供應商的Web服務來幫助解決此問題，從而有可能在供應商的在線產品目錄中進行搜索，以確保搜索中生成的信息是新的。這些實時數據（參數信息，數據表鏈接，價格和庫存信息等）可以立即納入設計中，從而節省了手動輸入數據所需的時間。實時鏈接可以并入設計中，以便在更改供應商的在線目錄時自動更新信息。
設計人員還可以選擇在進行此類更改時得到通知，以便他們采取措施避免對供應鏈造成干擾。此外，他們可以指定替代零件選擇，以較大程度地靈活應對動態的供應環境。如果主要零件不可用或通過規格更改不兼容，則主要零件和替代零件的選擇將自動交換。
結論
當今設計的更大復雜性，加上較小的外殼和供應鏈中的動蕩，在整個設計過程中都可能出現問題。特別是在后期出現的問題可能會導致成本超支和交付延遲。傳統的PCB設計工具是在PCB設計過程變得更簡單的時代開發的，在解決這些問題方面有很多需要改進的地方。先進的PCB設計工具通過在布線和組件放置，設計規則和約束的定義，ECAD / MCAD協同設計以及供應鏈管理等領域提供前期智能，從而提供了實質性的改進。這些幫助PCB設計人員克服了當今的設計難題并避免了后期問題。