หากคุณเพิ่งติดตั้งเครื่องมือออกแบบ PCB ใหม่และกำลังจ้องมองผืนผ้าใบที่ว่างเปล่าโดยไม่รู้จะเริ่มตรงไหน คุณไม่ได้อยู่คนเดียว วิศวกรส่วนใหญ่คุ้นเคยกับแผนผังและส่วนประกอบที่เลือก — แต่การเปลี่ยนไปสู่การวางผัง PCB จริงอาจรู้สึกท่วมท้นในตอนแรก ข่าวดีก็คือ การเรียนรู้หลักการพื้นฐานสองสามข้อตั้งแต่เนิ่นๆ คุณสามารถหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุด และสร้างบอร์ดที่สะอาด ทำงานได้ และพร้อมสำหรับการผลิตโดยไม่ต้องแก้ไขราคาแพง
ที่ DuxPCB เราทำงานร่วมกับวิศวกรและทีมผลิตภัณฑ์ในทุกขั้นตอน — ตั้งแต่ต้นแบบแรกไปจนถึงการผลิตปริมาณมาก เราเห็นข้อผิดพลาดในการออกแบบเดียวกันเกิดขึ้นซ้ำๆ และเกือบทั้งหมดสามารถย้อนกลับไปถึงการข้ามพื้นฐานข้อใดข้อหนึ่งที่กล่าวถึงในคู่มือนี้ อ่านต่อไป แล้วคุณจะนำหน้าไปก่อนที่การเดินสายครั้งแรกของคุณจะเสร็จสิ้น
ก่อนเปิดโปรแกรมแก้ไขเลย์เอาต์ของคุณ ใช้เวลาทำความเข้าใจว่ากระบวนการออกแบบ PCB มาตรฐานไหลจากต้นจนจบอย่างไร การกระโดดเข้าสู่การวางตำแหน่งโดยไม่มีภาพที่ชัดเจนของขั้นตอนทั้งหมดเป็นวิธีที่เร็วที่สุดวิธีหนึ่งในการสร้างงานแก้ไขสำหรับตัวคุณเองในภายหลัง
ขั้นตอนการออกแบบ PCB มาตรฐานมีลำดับดังนี้:
การทำความเข้าใจลำดับนี้มีความสำคัญเนื่องจากแต่ละขั้นตอนขึ้นอยู่กับขั้นตอนก่อนหน้า นักออกแบบที่ข้ามไป — เช่น การเดินสายก่อนการวางตำแหน่งเสร็จสิ้น — เกือบจะเสมอต้องยกเลิกงาน การสร้างนิสัยที่ดีเกี่ยวกับขั้นตอนการทำงานตั้งแต่เริ่มต้นจะช่วยประหยัดเวลาได้อย่างมากในการออกแบบครั้งต่อไป
แผนผังและเลย์เอาต์ PCB ของคุณคือสองการแสดงของการออกแบบเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ทำในอันหนึ่งจะต้องสะท้อนในอีกอันหนึ่ง นี่เป็นกฎพื้นฐานที่สุดข้อหนึ่งของการออกแบบ PCB และการละเมิดกฎนี้ — แม้เพียงชั่วคราว — นำไปสู่ความไม่ตรงกัน การเชื่อมต่อที่ขาดหายไป และข้อผิดพลาดที่ยากต่อการติดตามในภายหลัง
การเปลี่ยนแปลงใดๆ ต่อไปนี้ที่ทำในแผนผังของคุณจะต้องถูกผลักดันไปยังเลย์เอาต์ PCB ก่อนที่คุณจะดำเนินการต่อ:
ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB สมัยใหม่จัดการสิ่งนี้ผ่านฟังก์ชันนำเข้าหรือการซิงโครไนซ์ ใช้มันอย่างสม่ำเสมอ แก้ไขส่วนประกอบในแผนผังและนำเข้าสู่เลย์เอาต์ — ไม่ใช่ทางกลับกัน ระเบียบวินัยนี้ช่วยให้ข้อมูลการออกแบบของคุณสะอาดและรับประกันว่าเครื่องมือสร้างกฎการออกแบบจะอ่านเจตนาของคุณได้อย่างถูกต้อง
PCB ใดๆ ที่คุณออกแบบโดยมีเจตนาที่จะผลิตเป็นผลิตภัณฑ์จริงจะต้องสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB จะช่วยให้คุณสร้างอะไรก็ได้บนหน้าจอ — แต่ไม่ใช่ทุกสิ่งที่สามารถวาดได้จะสามารถผลิตได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้ขีดจำกัดกระบวนการมาตรฐาน
นักออกแบบ PCB ทุกคนจะได้รับประโยชน์จากการใช้เวลาเรียนรู้พื้นฐานของการผลิต PCB: วิธีการแปรรูปลามิเนต วิธีการสร้างชั้นทองแดง วิธีการทำงานของการเจาะและการชุบผิวสำเร็จที่มีอยู่ และขีดจำกัดในทางปฏิบัติของแต่ละกระบวนการ ความรู้นี้จะช่วยสร้างการตัดสินใจออกแบบที่ดีขึ้นตั้งแต่เริ่มต้น แทนที่จะพบปัญหาในระหว่างการตรวจสอบ DFM (Design for Manufacturability) หลังจากนั้น
ปัญหา DFM — ประเภทที่ทำให้บอร์ดต้องส่งกลับเพื่อออกแบบใหม่ก่อนเริ่มการผลิต — เกือบจะหลีกเลี่ยงได้เสมอ ส่วนใหญ่เกิดจากขนาดคุณสมบัติทองแดงหรือระยะห่างที่อยู่นอกเหนือสิ่งที่กระบวนการผลิตที่เลือกสามารถผลิตได้อย่างน่าเชื่อถือ การเรียนรู้ขีดจำกัดความสามารถทั่วไปของผู้ผลิต PCB มาตรฐานก่อนที่คุณจะออกแบบจะช่วยประหยัดทั้งเวลาและเงิน
ที่ DuxPCB ทีมวิศวกรของเราพร้อมให้คำปรึกษาการออกแบบของลูกค้าเพื่อความสามารถในการผลิตก่อนการผลิต หากคุณไม่แน่ใจว่าคุณสมบัติการออกแบบเฉพาะใดอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานหรือไม่ โปรดติดต่อเราก่อนส่ง — การปรับเลย์เอาต์จะง่ายกว่าการทิ้งบอร์ดเป็นชุด
เมื่อคุณมีความรู้ในการทำงานเกี่ยวกับกระบวนการผลิต กฎการออกแบบจะเริ่มมีความสมเหตุสมผล แทนที่จะรู้สึกเหมือนข้อจำกัดตามอำเภอใจ ปัญหา DFM ส่วนใหญ่เกิดจากสองสิ่ง: คุณสมบัติทองแดงที่เล็กเกินไป หรือคุณสมบัติทองแดงที่อยู่ใกล้กันเกินไป
ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB มาพร้อมกับกฎการออกแบบเริ่มต้นที่มักจะอนุรักษ์นิยม — บางครั้งอนุรักษ์นิยมเกินไปสำหรับการออกแบบสมัยใหม่ และบางครั้งก็ไม่เพียงพอสำหรับความสามารถของผู้ผลิตเฉพาะ การทำตามค่าเริ่มต้นโดยไม่คิด หรือการละเมิดกฎไม่ใช่แนวทางที่ถูกต้อง
พิจารณาการเว้นระยะห่างระหว่างแพดเป็นตัวอย่างในทางปฏิบัติ ซอฟต์แวร์อาจแจ้งข้อผิดพลาดกฎการออกแบบบนรอยเท้าส่วนประกอบที่ระยะห่างระหว่างแพดประมาณ 9 มิล แต่ผู้ผลิตหลายรายสามารถผลิตระยะห่างขั้นต่ำประมาณ 5 มิลได้อย่างน่าเชื่อถือ — ซึ่งหมายความว่ากฎเริ่มต้นนั้นเข้มงวดเกินไป ในทางกลับกัน การผลักดันระยะห่างให้ต่ำกว่าขีดจำกัดที่ผู้ผลิตของคุณระบุเนื่องจาก "มันทำงานบนหน้าจอ" จะทำให้เกิดปัญหาผลผลิตในการผลิต
แนวทางที่ถูกต้องคือการขอข้อกำหนดความสามารถของผู้ผลิตของคุณ — ความกว้างรอยเดินสายขั้นต่ำ ระยะห่างขั้นต่ำ ขนาดรูเจาะขั้นต่ำ วงแหวนรอบนอกขั้นต่ำ และอื่นๆ — และตั้งค่ากฎการออกแบบของคุณให้ตรงกับค่าเหล่านั้น ออกแบบตามกระบวนการจริง ไม่ใช่ตามค่าเริ่มต้นทั่วไป
ความเข้าใจผิดที่แพร่หลายที่สุดประการหนึ่งในหมู่นักออกแบบ PCB มือใหม่คือความลังเลในการใช้ระนาบกราวด์โดยเฉพาะ เป็นที่เข้าใจได้ — มันให้ความรู้สึกเหมือนกับการอุทิศเลเยอร์ทั้งหมดให้กับวัตถุประสงค์เดียว แต่ในทางปฏิบัติ การไม่มีระนาบกราวด์ที่แข็งแรงเป็นสาเหตุหลักของปัญหาเสียงรบกวนที่มากเกินสัดส่วนในการออกแบบทั้งแบบดิจิทัลและแบบอะนาล็อก
ระนาบกราวด์คือชั้นทองแดง — หรือบริเวณทองแดงขนาดใหญ่ — ที่อุทิศให้กับศักย์กราวด์ทั้งหมด มันให้เส้นทางการส่งคืนที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับทุกสัญญาณบนบอร์ด ยับยั้งการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าเสถียร และทำให้การเดินสายของคุณง่ายขึ้นโดยไม่ต้องเดินสายกราวด์แต่ละเส้นไปยังส่วนประกอบทุกชิ้น
มาตรฐานสมัยใหม่สำหรับการออกแบบ PCB ส่วนใหญ่ตรงไปตรงมา: ใช้ระนาบกราวด์ที่แข็งแรง ระนาบที่แยกส่วนและการกำหนดค่ากราวด์แบบดาวมีกรณีการใช้งานเฉพาะที่กำหนดไว้อย่างดี — โดยทั่วไปในการออกแบบแบบผสมสัญญาณที่โดเมนกราวด์แบบอะนาล็อกและดิจิทัลต้องแยกออกจากกัน — แต่เป็นข้อยกเว้น ไม่ใช่กฎ สำหรับการออกแบบดิจิทัลและอะนาล็อกส่วนใหญ่ ระนาบกราวด์ที่แข็งแรงบนเลเยอร์เฉพาะเป็นตัวเลือกที่ถูกต้อง
หากปัญหาเสียงรบกวนหรือความสมบูรณ์ของสัญญาณส่งผลกระทบต่อการออกแบบของคุณ ให้ตรวจสอบระนาบกราวด์ก่อน ในกรณีส่วนใหญ่ คุณจะพบว่ามันหายไป แตก หรือเชื่อมต่อไม่ดี
หลังจากนำเข้าข้อมูลแผนผังของคุณไปยังเลย์เอาต์ PCB งานทันทีของคุณคือการวางส่วนประกอบ — ไม่ใช่การเดินสาย ความแตกต่างนี้มีความสำคัญมากกว่าที่นักออกแบบมือใหม่ส่วนใหญ่ตระหนัก
เป้าหมายของการวางตำแหน่งคือการจัดตำแหน่งส่วนประกอบทุกชิ้นเพื่อให้เลย์เอาต์ที่ได้สามารถเดินสายได้: เพื่อให้สามารถเดินสายระหว่างแพดที่เชื่อมต่อกันได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเลเยอร์มากเกินไป โดยไม่ต้องอ้อมยาว และโดยไม่ต้องสร้างปัญหาการควบคู่สัญญาณรบกวนระหว่างสัญญาณที่ละเอียดอ่อน บอร์ดที่วางตำแหน่งได้ดีจะเดินสายได้อย่างรวดเร็ว บอร์ดที่วางตำแหน่งไม่ดีอาจสามารถเดินสายได้ทางเทคนิค แต่ให้เลย์เอาต์ที่ทำงานได้ไม่ดีหรือล้มเหลว DFM
กฎในทางปฏิบัติง่ายมาก: อย่าเดินสายอะไรจนกว่าส่วนประกอบทั้งหมดจะถูกวางตำแหน่ง และการวางตำแหน่งได้รับการตรวจสอบและอนุมัติแล้ว การเดินสายก่อนการวางตำแหน่งเสร็จสิ้นรับประกันงานแก้ไข เส้นทางที่คุณเดินสายวันนี้จะต้องถูกลบและเดินสายใหม่หลังจากการปรับตำแหน่งครั้งต่อไป
ระหว่างการวางตำแหน่ง ให้พยายามลดการตัดกันของหนู — เส้นที่เชื่อมต่อพินส่วนประกอบที่แสดงว่าแพดใดต้องเชื่อมต่อ เมื่อการตัดกันของหนูถูกลดทอน ส่วนประกอบจะถูกจัดระเบียบอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการเดินสายที่มีประสิทธิภาพ
เมื่อการวางตำแหน่งเสร็จสมบูรณ์และได้รับการตรวจสอบแล้ว การเดินสายสามารถเริ่มต้นได้ การวางตำแหน่งที่ดำเนินการได้ดีทำให้บรรลุเป้าหมายทั้งสี่ของการเดินสายที่ดีได้ง่ายขึ้นอย่างมาก:
การทำให้เลย์เอาต์เสร็จสมบูรณ์ไม่ใช่จุดสิ้นสุดของกระบวนการออกแบบ ในฐานะนักออกแบบ ความรับผิดชอบของคุณขยายไปถึงการสร้างไฟล์ผลลัพธ์การผลิตที่โรงงานผลิตจะใช้ในการสร้างบอร์ดของคุณ ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB จะทำงานอัตโนมัติส่วนใหญ่ — ไฟล์ Gerber สำหรับแต่ละเลเยอร์ ไฟล์เจาะ ภาพวาดการประกอบ และรายการวัสดุ — แต่ระบบอัตโนมัติไม่ได้ขจัดความจำเป็นในการตรวจสอบ
ไฟล์ Gerber เป็นรูปแบบมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการสื่อสารข้อมูลเลเยอร์ PCB ไปยังผู้ผลิต ก่อนส่งการออกแบบใดๆ เพื่อการผลิต ให้เปิดไฟล์ Gerber ที่สร้างขึ้นในโปรแกรมดูเฉพาะและตรวจสอบด้วยตนเอง ยืนยันว่าการกำหนดค่าเลเยอร์ถูกต้อง คุณสมบัติทองแดงทั้งหมดมีอยู่ ไฟล์เจาะสอดคล้องกับตำแหน่งแพดอย่างถูกต้อง และไม่มีสิ่งประดิษฐ์ที่ไม่ตั้งใจปรากฏขึ้น
ข้อผิดพลาดในไฟล์ผลลัพธ์นั้นพบบ่อยกว่าที่นักออกแบบส่วนใหญ่คาดไว้ และการตรวจจับก่อนส่งจะประหยัดค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการค้นพบหลังจากเริ่มการผลิต
การทำความเข้าใจพื้นฐานเหล่านี้จะทำให้คุณเป็นนักออกแบบ PCB ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นตั้งแต่เลย์เอาต์แรกของคุณ — และจะช่วยลดความขัดแย้งระหว่างการออกแบบและการผลิตได้อย่างมาก
เมื่อคุณพร้อมที่จะเปลี่ยนจากการออกแบบไปสู่การผลิต DuxPCB ให้บริการการผลิต PCB และการประกอบ PCB แบบครบวงจร ตั้งแต่ต้นแบบเดียวไปจนถึงการผลิตปริมาณมาก ทีมงานของเราสามารถสนับสนุนโครงการของคุณด้วยการตรวจสอบ DFM การจัดหาชิ้นส่วน การประกอบ SMT และแบบรูทะลุ และการส่งมอบ PCBA ที่สมบูรณ์
ติดต่อ DuxPCB วันนี้เพื่อขอใบเสนอราคาฟรีและการตรวจสอบ DFM — และให้การออกแบบของคุณสร้างขึ้นอย่างถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรก
© DuxPCB. สงวนลิขสิทธิ์. เนื้อหาต้นฉบับผลิตโดยทีมเทคนิค DuxPCB
