Die wichtigsten PCB-Design-Trends für 2025

Die Leiterplattenindustrie entwickelt sich ständig weiter, da technologische Fortschritte und neue Marktanforderungen die Grenzen des Machbaren immer weiter verschieben. Bis 2025 werden mehrere wichtige Trends die Branche prägen, von der Integration von KI-Tools bis hin zu neuen Materialien und Prozessen, die auf Nachhaltigkeit und Leistungsoptimierung abzielen. Der folgende Artikel gibt einen Überblick über die wichtigsten Trends und den Beitrag von Zuken zur Bewältigung der damit verbundenen Herausforderungen.

Fortgeschrittene KI-Design-Tools

Eine der größten Veränderungen im Leiterplattendesign ist der zunehmende Einsatz von KI und maschinellem Lernen. Es wird erwartet, dass KI bis 2025 in jeder Phase des Leiterplattendesigns zum Einsatz kommt. Diese Werkzeuge werden es den Designern ermöglichen, sich wiederholende Aufgaben wie das Routing, die Platzierung von Bauteilen und die Überprüfung von Regeln zu automatisieren, wodurch die Designzyklen erheblich verkürzt werden können.

Darüber hinaus sind KI-gestützte Simulationen auf dem Vormarsch und helfen Entwicklern, die thermische Performance, die Signalintegrität und elektromagnetische Interferenzen (EMI) viel früher im Entwicklungsprozess vorherzusagen. Dies verbessert nicht nur die Effizienz, sondern auch die Zuverlässigkeit des Endprodukts.
Ingenieure, die Plattformen wie CR-8000 verwenden, profitieren bereits von den KI-gestützten Funktionen zur Optimierung von Multi-Board-Systemdesigns.

Mit der Entwicklung der weltweit ersten KI-basierten Place-and-Route-Software hat Zuken einen wichtigen Beitrag zum KI-gestützten PCB-Design geleistet. Diese innovative Lösung nutzt maschinelles Lernen, um die Platzierung und das Routing von Komponenten zu automatisieren und dabei die Qualität und Effizienz von durch Menschen entworfenen Layouts beizubehalten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Auto-Routing-Tools, die oft verworrene und suboptimale Ergebnisse liefern, lernt das KI-System von Zuken aus realen PCB-Designs und kann so intelligente, strukturierte und menschenähnliche Routing-Muster erzeugen.

Nachhaltige PCB-Design-Praktiken

Die Elektronikindustrie steht unter zunehmendem Druck, umweltfreundliche Praktiken einzuführen, und das Design von Leiterplatten bildet da keine Ausnahme. Im Jahr 2025 werden die Aspekte des nachhaltigen Designs im Vordergrund stehen. Ingenieure erforschen biologisch abbaubare Substrate, z. B. aus zellulosebasierten Materialien, und untersuchen Methoden zur Reduzierung von Gefahrstoffen bei der Herstellung. Die Designstrategien entwickeln sich weiter, um die Energieeffizienz nicht nur im Endgerät, sondern auch im gesamten Produktionsprozess zu verbessern und den CO2-Fußabdruck der Produkte zu verringern.

Durch den Einsatz von fortschrittlichem Multi-Board-Systemdesign, Echtzeit-Verifikation und fertigungsgerechten Layout-Werkzeugen tragen die PCB-Design-Tools von Zuken, insbesondere die CR-8000-Suite, dazu bei, Materialabfälle zu reduzieren, die Energieeffizienz zu verbessern und ein nachhaltiges Produkt-Lebenszyklus-Management zu fördern. Integrierte Power-Integrity- und EMI-Analysen unterstützen Designer bei der Entwicklung von Schaltungen, die weniger Strom verbrauchen und weniger Wärme erzeugen, wodurch die Lebensdauer elektronischer Geräte verlängert und die Energieverschwendung reduziert wird. Die Einhaltung von Umweltvorschriften wird durch die Überprüfung von Entwurfsregeln und die Materialverfolgung erleichtert. Ingenieure können sicherstellen, dass ihre Entwürfe den Richtlinien RoHS (Restriction of Hazardous Substances) und WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) entsprechen, die die Verwendung von Gefahrstoffen einschränken und das Recycling von Elektronikprodukten fördern.

High-Density Interconnect (HDI) Boards

Da Geräte immer kleiner und komplexer werden, wird die High-Density-Interconnect-Technologie (HDI) die PCB-Entwicklung im Jahr 2025 weiter dominieren. Bei diesen Leiterplatten müssen Entwickler mehr Komponenten auf kleinerem Raum unterbringen, indem sie beispielsweise Mikrovias, dünnere Lagen und moderne Materialien verwenden. Die zunehmende Komplexität erfordert präzise Fertigungstechniken und moderne Design-Tools, die auch für mehrlagige Leiterplatten geeignet sind.

Mit den CR-8000 Design Force PCB Design Tools vereinfacht Zuken das Design von High Density Interconnect (HDI)-Leiterplatten, indem es eine vollständig integrierte Umgebung für fortschrittliches Routing, Miniaturisierung und Multilayer-Optimierung bereitstellt. Die Software unterstützt Micro-Vias, Through-Silicon-Vias (TSVs) und Fine-Pitch-Routing und ist damit ideal für moderne High-Speed- und High-Density-PCB-Designs.

Ein entscheidender Vorteil der Zuken-Technologie ist die gleichzeitige Verarbeitung von 2D- und nativen 3D-Layout-Ansichten, die es den Designern ermöglicht, komplexe Multilayer-Stacks effizient zu bearbeiten. Die Software umfasst regelbasierte E/A-Platzierung und RDL-Routing (Redistribution Layer), das mehrlagiges Multi-Region-Routing in 45-Grad-Winkeln unterstützt, was für HDI-Designs entscheidend ist. Darüber hinaus helfen die automatische Ball-Assignments und eine optimierte Bump-Platzierung, Routing- Probleme zu minimieren und die Signalintegrität zu verbessern.

Eine weitere wichtige Funktion ist das Chip-Package-Board-Co-Design, das sicherstellt, dass IC-, Package- und PCB-Designs vollständig aufeinander abgestimmt sind. Diese Integration hilft, die I/O-Platzierung zu optimieren, unnötige Lagen zu reduzieren und die Signal- und Power-Integrität zu verbessern. Das Tool ermöglicht auch eine frühzeitige Machbarkeitsanalyse für komplexe Verbindungsstrukturen, wodurch die Anzahl der Design-Iterationen reduziert und die Herstellbarkeit verbessert wird.

Integration von Flex- und Rigid Elektronik

Biegsame Leiterplatten haben sich bereits durchgesetzt, aber bis 2025 werden hybride Designs, bei denen feste und biegsame Teile auf einer einzigen Leiterplatte kombiniert werden, immer mehr Verbreitung finden. Dieser Trend wird durch den wachsenden Bedarf an leichter und anpassungsfähiger Elektronik in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Gesundheitswesen vorangetrieben. Hybridleiterplatten bieten das Beste aus beiden Welten: die Haltbarkeit starrer Leiterplatten und die Vielseitigkeit flexibler Schaltungen. Die mit diesen Designs verbundenen einzigartigen Materialeigenschaften und mechanischen Belastungen müssen von den Designern entsprechend berücksichtigt werden.

Durch die Integration von 3D-Visualisierung, impedanzkontrolliertem Routing und elektromechanischer Zusammenarbeit reduzieren die Tools von Zuken teure Design-Iterationen und verbessern die Zusammenarbeit zwischen PCB- und Mechanik-Ingenieuren. Die Möglichkeit, Biegeachsen, -richtung, -winkel und -radius innerhalb der Designumgebung zu modellieren, erhöht die Genauigkeit und erlaubt es den Designern, die Auswirkungen von Signalintegrität und mechanischer Belastung auf die flexiblen Bereiche zu beurteilen. Darüber hinaus erleichtern die Werkzeuge von Zuken das Co-Design mit mechanischen Gehäusen, so dass Leiterplattenentwickler STEP-Dateien aus mechanischer CAD-Software importieren können, um den Abstand zwischen den Komponenten und die Passgenauigkeit des Gehäuses zu überprüfen. Dadurch wird sichergestellt, dass flexible Leiterplatten innerhalb enger mechanischer Grenzen korrekt gebogen und gefaltet werden können, wodurch Integrationsprobleme verringert werden.

Fokus auf Signalintegrität und High-Speed-Design

Die Kombination aus High-Density-Verbindungen und dem Übergang zu schnelleren Kommunikationstechnologien, einschließlich 5G und darüber hinaus, führt zu einer erneuten Konzentration auf die Signalintegrität. Im Jahr 2025 werden Leiterplattenentwickler mit Herausforderungen wie Übersprechen, Impedanzkontrolle und EMI bei Designs im GHz-Bereich konfrontiert sein. Während Techniken wie das Routing von differentiellen Paaren und die korrekte Erdung weiterhin von entscheidender Bedeutung sein werden, werden fortschrittliche Simulationswerkzeuge für die Beherrschung der damit verbundenen Phänomene unverzichtbar sein. Anstatt auf spezialisierte Simulationsexperten zurückzugreifen, benötigen Entwicklungsingenieure Zugang zu Echtzeit-Analyseplattformen, mit denen sie die Signalleistung während der Entwicklungsphase modellieren und bewerten können.

CR-8000 Design Force bietet eine umfassende Lösung für die Herausforderungen des High-Speed-PCB-Designs, indem es die Analyse der Signalintegrität (SI), der Power Integrity (PI) und der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) in die Designumgebung integriert. Mit diesen Tools können Design-Ingenieure constraint-gesteuertes Routing und Topologieplanung vor dem Layout in Echtzeit durchführen und so optimierte Verbindungen vor der physikalischen Implementierung sicherstellen. Für die Signalintegrität umfasst CR-8000 Simulationen im Zeit- und Frequenzbereich, mit denen Ingenieure Übersprechen, Impedanzfehlanpassungen und Übertragungsleitungseffekte bewerten können. Ein integrierter Solver für elektromagnetische Felder hilft bei der Optimierung der Impedanz, wodurch Signalreflexionen und Verluste reduziert werden. Die Analyse von Augenmustern ermöglicht es Entwicklern, die Signalqualität von seriellen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen zu bewerten und die Einhaltung von Standards wie PCIe und DDR sicherzustellen.

Moderne Fertigungstechniken

Innovationen in der Herstellung von Leiterplatten verändern auch die Art und Weise, wie Ingenieure an das Design herangehen. Die additive Fertigung (3D-Druck für Elektronik) wird das Prototyping revolutionieren und schnellere Durchlaufzeiten und geringere Kosten ermöglichen. Darüber hinaus setzt sich die Laserdirektbelichtung (LDI) immer mehr durch, die eine unvergleichliche Präzision für Fine-Pitch-Designs bietet. Ein weiterer Trend, den es zu beobachten gilt, ist der Einsatz der Automatisierung in der Leiterplattenbestückung. Automatisierte optische Inspektion (AOI) und KI-gestützte Bestückungsautomaten reduzieren Fehler und verbessern die Konsistenz der Massenproduktion.

Keine Panik!

Das Jahr 2025 wird für viele PCB-Designer eine Herausforderung sein. Aber verzweifeln Sie nicht, denn mit den richtigen Design-Tools lassen sich die meisten Herausforderungen in Bezug auf Nachhaltigkeit, Energieeffizienz, hohe Packungsdichte und High-Speed-Designtechnologien mit den PCB-Design-Tools von Zuken sicher meistern. Unsere Experten stehen Ihnen gerne zur Verfügung, um Ihre Herausforderungen zu besprechen und eine Lösung zu entwickeln, die Ihren individuellen Anforderungen entspricht.