คู่มือการออกแบบแผงวงจรพิมพ์

แผงวงจรพิมพ์ หรือที่รู้จักกันในชื่อ PCB เป็นแกนหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นในปัจจุบัน ส่วนประกอบสีเขียวขนาดเล็กเหล่านี้มีความสำคัญต่อทั้งเครื่องใช้ในชีวิตประจำวันและเครื่องจักรอุตสาหกรรม การออกแบบและจัดวาง PCB เป็นองค์ประกอบสำคัญต่อการทำงานของผลิตภัณฑ์ใด ๆ นี่คือสิ่งที่กำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของอุปกรณ์หนึ่งชิ้น ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี การออกแบบเหล่านี้ก็ได้ก้าวหน้าไปเรื่อย ๆ ปัจจุบัน ความซับซ้อนและความคาดหวังต่อการออกแบบเหล่านี้ได้พุ่งขึ้นสู่ระดับใหม่ อันเป็นผลมาจากนวัตกรรมของวิศวกรไฟฟ้า

ความก้าวหน้าล่าสุดในระบบและเทคโนโลยีการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้ส่งผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อทั้งอุตสาหกรรม ดังนั้นกฎการออกแบบ PCBและกระบวนการผลิตได้พัฒนาไปสู่การจัดวางรูปแบบและความสามารถใหม่ ๆ ปัจจุบัน แทร็กที่มีขนาดเล็กลงและแผงวงจรหลายชั้นได้กลายเป็นเรื่องปกติในแผงวงจรพิมพ์ที่ผลิตในปริมาณมาก ซึ่งการออกแบบลักษณะนี้ในอดีตแทบจะไม่เคยมีใครนึกถึง ซอฟต์แวร์ออกแบบแผงวงจรพิมพ์ก็มีส่วนช่วยในการพัฒนานี้เช่นกัน โปรแกรมเหล่านี้มีเครื่องมือที่ช่วยให้วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์สามารถออกแบบแผงวงจรพิมพ์ที่ดียิ่งขึ้นได้ตั้งแต่ขั้นพื้นฐาน

แม้จะมีความสามารถที่ได้รับการปรับปรุงเหล่านี้แล้วก็ตาม การออกแบบเลย์เอาต์แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ก็ยังคงเป็นเรื่องยาก แม้แต่วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสบการณ์มากที่สุดก็อาจประสบปัญหาในการสร้างวงจรบนแผงวงจรพิมพ์ หรือในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ให้เป็นไปตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม สิ่งที่ยากยิ่งกว่านั้นคือการสร้างแผงวงจรคุณภาพสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้า สำหรับงานออกแบบตามความต้องการของลูกค้า การสร้างสมดุลระหว่างฟังก์ชันการทำงานของแผงวงจรพิมพ์กับแนวทางการออกแบบที่ดีที่สุดเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน นั่นคือเหตุผลที่เราได้สรุปกระบวนการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ไว้ รวมถึงกฎการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ที่สำคัญบางประการด้วย

การกำหนดความจำเป็น

ขั้นตอนสำคัญขั้นแรกของการออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) คือ “ความต้องการ” สำหรับวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ ข้อกำหนดเหล่านี้ถูกกำหนดโดยลูกค้า ซึ่งจะระบุรายการข้อกำหนดทั้งหมดที่แผ่นวงจรพิมพ์ต้องปฏิบัติตาม จากนั้นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ต้องแปลงความต้องการที่ลูกค้าระบุให้กลายเป็นรูปแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ โดยหลักแล้วหมายถึงการแปลความต้องการเหล่านั้นให้เป็นภาษาของตรรกะอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นสิ่งที่วิศวกรจะใช้ในการออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์

ความต้องการของโครงการเป็นตัวกำหนดหลายแง่มุมของการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ซึ่งรวมถึงทุกอย่างตั้งแต่วัสดุจนถึงลักษณะสุดท้ายของตัวแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เอง การใช้งานของ PCB เช่น ทางการแพทย์หรือยานยนต์ มักจะเป็นตัวกำหนดวัสดุที่ใช้ใน PCB ตัวอย่างเช่น PCB ทางการแพทย์จำนวนมากที่ใช้กับอุปกรณ์ฝังในร่างกายอิเล็กทรอนิกส์จะทำจากแผ่นฐานแบบยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งในพื้นที่ขนาดเล็กได้ พร้อมทั้งทนต่อสภาพแวดล้อมอินทรีย์ภายในได้ ลักษณะสุดท้ายของ PCB นั้นถูกกำหนดส่วนใหญ่โดยวงจรและการทำงานของมัน เช่น PCB ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นจำนวนมากจะถูกผลิตด้วยหลายชั้น

วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์จะกำหนดและจัดทำรายการความต้องการเหล่านี้ จากนั้นใช้รายการข้อกำหนดนี้ในการออกแบบแผนผังวงจรเริ่มต้นของ PCB รวมถึง BOM ด้วย

แผนผังวงจร

การออกแบบเชิงสเกแมติกโดยพื้นฐานแล้วคือแบบพิมพ์เขียวที่ผู้ผลิตและวิศวกรคนอื่น ๆ ใช้ในระหว่างกระบวนการพัฒนาและการผลิต แผนผังสเกแมติกจะกำหนดหน้าที่การทำงานของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ลักษณะเฉพาะของการออกแบบ และตำแหน่งการวางของชิ้นส่วนต่าง ๆ ฮาร์ดแวร์ของแผงวงจรพิมพ์ก็ถูกระบุไว้ในแผนผังสเกแมติกนี้ด้วย อุปกรณ์เหล่านี้รวมถึงวัสดุของแผงวงจรพิมพ์ ชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องในงานออกแบบ และวัสดุอื่นใดที่ผู้ผลิตจะต้องใช้ในระหว่างกระบวนการผลิต

ข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกรวมอยู่ในแบบแปลนวงจรตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบเริ่มต้น หลังจากทำแบบแปลนวงจรฉบับแรกเสร็จแล้ว ผู้ออกแบบจะทำการวิเคราะห์เบื้องต้น ตรวจสอบปัญหาที่อาจเกิดขึ้นและแก้ไขตามความจำเป็น จากนั้นแบบแปลนวงจรจะถูกอัปโหลดไปยังเครื่องมือพิเศษเพื่อใช้ในซอฟต์แวร์ออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ซึ่งสามารถรันการจำลองเพื่อให้มั่นใจในความสามารถในการทำงาน การจำลองเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรสามารถตรวจจับข้อผิดพลาดในการออกแบบที่อาจพลาดไปในระหว่างการตรวจสอบแบบแปลนวงจรครั้งแรก หลังจากนั้น การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์สามารถแปลงเป็น “เน็ทลิสต์” ซึ่งเป็นรายการข้อมูลเกี่ยวกับการเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆ

ขณะพิจารณาออกแบบแผนผังวงจร วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ควรคำนึงถึงพื้นฐานสำคัญบางประการของการออกแบบแผงวงจรตั้งแต่เริ่มต้น ข้อควรพิจารณาบางประการที่ควรนำไปใช้ในระหว่างขั้นตอนการพัฒนาแผนผังวงจรมีดังต่อไปนี้:

• 
  


• •การเลือกขนาดแผง PCB ที่เหมาะสมการเลือกขนาดบอร์ดที่เข้ากันได้มากที่สุดกับอุปกรณ์ที่จะใช้นั้น เป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีพื้นฐานซึ่งมักถูกมองข้าม วิธีนี้ช่วยไม่ให้สูญเสียพื้นที่โดยเปล่าประโยชน์ ทำให้รอยต่อสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และช่วยลดต้นทุนวัสดุโดยรวมให้อยู่ในระดับค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือการต้องมั่นใจว่าสเปกการออกแบบได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการผลิตจำนวนมาก การออกแบบบอร์ดให้มีขนาดเล็กเกินไปอาจไม่เหมาะสมกับกระบวนการผลิตจำนวนมาก ที่อาจมีความแปรผันระหว่างชิ้นงานมากพอจะทำให้การออกแบบขนาดเล็กถูกรบกวนหรือมีปัญหาได้
• •เลือกตารางที่ถูกต้องระยะห่างของกริดจะถูกกำหนดและใช้งานไว้ล่วงหน้าเพื่อให้เหมาะสมกับคอมโพเนนต์ส่วนใหญ่ การยึดตามกริดนี้เป็นหนึ่งในสิ่งที่เป็นประโยชน์ที่สุดที่วิศวกรสามารถทำได้เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องระยะห่าง ดังนั้นการเลือกกริดที่เหมาะสมที่สุดกับงานจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากบางชิ้นส่วนทำงานร่วมกับกริดได้ไม่ดีนัก ผู้ออกแบบควรพยายามมองหาทางเลือกอื่น หรือดียิ่งกว่านั้นคือใช้ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบขึ้นเอง
• •ดำเนินการใช้ DRC ให้ได้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้บริษัทประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จำนวนมากมักทำผิดพลาดด้วยการรันซอฟต์แวร์ตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC) เฉพาะในช่วงท้ายของกระบวนการออกแบบเท่านั้น วิธีการเช่นนี้ปล่อยให้ข้อผิดพลาดเล็ก ๆ และตัวเลือกการออกแบบที่น่าสงสัยสะสมเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ต้องทำงานแก้ไขมากขึ้นในช่วงท้ายของกระบวนการออกแบบ แทนที่จะเป็นเช่นนั้น นักออกแบบควรตรวจสอบงานของตนด้วย DRC ให้บ่อยเท่าที่จะทำได้ วิธีนี้ช่วยให้พวกเขาจัดการกับปัญหาที่ DRC ตรวจพบได้อย่างรวดเร็วที่สุด และลดจำนวนการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในช่วงท้ายของกระบวนการออกแบบลง ซึ่งท้ายที่สุดแล้วช่วยประหยัดเวลาและทำให้กระบวนการแก้ไขราบรื่นขึ้น จึงไม่ต้องไปหนักในช่วงท้ายมากนัก

รายการวัสดุ

ขณะที่กำลังสร้างแผนผังวงจร วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ก็จะจัดทำบิลรายการวัสดุ (Bill of Materials หรือ BOM) อย่างละเอียดด้วย นี่คือรายการของชิ้นส่วนที่ใช้ในแผนผังวงจรของแผ่น PCB เมื่อทั้ง BOM และแผนผังวงจรถูกจัดทำเสร็จเรียบร้อยแล้ว วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์จะส่งทั้งสองอย่างต่อให้กับวิศวกรออกแบบลายวงจร (layout engineer) และวิศวกรจัดการชิ้นส่วน (component engineer) วิศวกรเหล่านี้จะตรวจสอบรายละเอียดเฉพาะและจัดหาชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับโครงการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิศวกรจัดการชิ้นส่วนมีหน้าที่รับผิดชอบในการเลือกชิ้นส่วนที่เหมาะสมกับแผนผังวงจรในแง่ของแรงดันและกระแสทำงานสูงสุด นอกจากนี้ยังรับผิดชอบในการเลือกอุปกรณ์ที่มีต้นทุนและขนาดอยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสมอีกด้วย

ห้าแง่มุมที่สำคัญที่สุดที่ส่วนประกอบใน BOM ต้องมี ได้แก่:

• •ปริมาณจำนวนชิ้นส่วนที่ซื้อจะต้องไม่น้อยกว่าจำนวนชิ้นส่วนที่ระบุไว้ใน BOM
• •ตัวระบุอ้างอิงต้องระบุส่วนประกอบแต่ละชิ้นตามตำแหน่งของมันภายในวงจรบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
• •ค่าแต่ละองค์ประกอบควรอยู่ภายในช่วงค่าที่กำหนด รวมถึงโอห์ม ฟารัด เป็นต้น ต้นทุนเป็นปัจจัยหนึ่งหากเป็นสิ่งที่ลูกค้าให้ความกังวล
• •รอยเท้า: ต้องระบุที่ตั้งของแต่ละองค์ประกอบ
• •หมายเลขชิ้นส่วนผู้ผลิต: ติดตามหมายเลขชิ้นส่วนในกรณีที่เกิดการขัดข้อง ทั้งเพื่อประโยชน์ของผู้ประกอบและเพื่อใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงของผู้ผลิต

นอกเหนือจากแนวทางพื้นฐานของ BOM เหล่านี้แล้ว การคำนึงถึงข้อพิจารณาบางประการในขณะจัดทำทั้ง BOM และสเกแมติกโดยรวมก็เป็นความคิดที่ดี ข้อพิจารณาเหล่านี้รวมถึงเคล็ดลับการออกแบบ PCB ต่อไปนี้:

• •ผสานรวมคอมโพเนนต์การเลือกชิ้นส่วนเป็นหนึ่งในงานที่สำคัญที่สุดของนักออกแบบ เพื่อช่วยในกระบวนการนี้ คุณมีตัวเลือกในการหยิบใช้ชิ้นส่วนแบบแยกชิ้นที่มีค่าชิ้นส่วนสูงหรือต่ำและให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน โดยการผสานชิ้นส่วนเหล่านี้เข้าด้วยกันและสร้างหมวดหมู่ค่ามาตรฐานขนาดเล็ก คุณสามารถทำให้บัญชีรายการวัสดุเรียบง่ายขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์ได้


• 


• •ใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนอย่าพยายามปรับให้การออกแบบของคุณเหมาะสมขึ้นด้วยการตัดสายไฟสำหรับการแยกการจ่ายไฟออกไป นักออกแบบจำนวนมากหลีกเลี่ยงการใช้คาปาซิเตอร์เหล่านี้ด้วยความเข้าใจผิดว่าทำให้ต้นทุนสูงขึ้น คาปาซิเตอร์มีราคาถูกและมีความทนทานสูง ช่วยยืดอายุการใช้งานของการออกแบบของคุณ คาปาซิเตอร์ยังช่วยรักษาความเป็นระเบียบของแผงวงจรของคุณในขณะที่ยังคงต้นทุนให้ต่ำไว้ หากคุณกังวลเกี่ยวกับ BOM ของคุณ ให้เน้นที่เคล็ดลับข้างต้น

การจัดวางชิ้นส่วนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

แต่ละคอมโพเนนต์ควรมีตำแหน่งที่กำหนดไว้บนแผงวงจรพิมพ์ การเลือกตำแหน่งที่ถูกต้องเป็นส่วนที่ยุ่งยาก การตัดสินใจเลือกตำแหน่งที่ดีที่สุดสำหรับองค์ประกอบหนึ่ง ๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยและข้อพิจารณามากมายสำหรับผู้ออกแบบ รวมถึงการจัดการความร้อน การพิจารณาสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า และการทำงานโดยรวมของแผงวงจรพิมพ์ อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ ผู้ออกแบบจะวางคอมโพเนนต์ตามลำดับดังต่อไปนี้:

• • ขั้วต่อ
• • วงจรกำลัง
• • วงจรที่มีความไวและความแม่นยำสูง
• • ส่วนประกอบวงจรที่สำคัญ
• • องค์ประกอบอื่นทั้งหมด

ข้อพิจารณาด้านการออกแบบเพิ่มเติมอีกเล็กน้อยที่ควรคำนึงถึงในระหว่างขั้นตอนนี้ของวงจรการออกแบบมีดังต่อไปนี้:

• •ระบุและแยกส่วนประกอบที่น่ากังวลและจุดทดสอบที่จำเป็นหากมีส่วนประกอบใดบนแผงวงจรพิมพ์ที่น่ากังวล ให้จัดวางไว้ใกล้กับจุดทดสอบที่ต้องใช้เพื่อให้สามารถตรวจพบความผิดปกติได้ทันท่วงทีมากขึ้น
• •การประยุกต์ใช้การพิมพ์ซิลค์สกรีนอย่างยืดหยุ่น: การพิมพ์ซิลค์สกรีนสามารถระบุข้อมูลได้หลากหลายสำหรับผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ วิศวกร ผู้ประกอบ และผู้ทดสอบ เพื่อนำไปใช้ในขั้นตอนต่าง ๆ ของกระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)บนซิลค์สกรีน ควรทำเครื่องหมายฟังก์ชัน จุดทดสอบ และทิศทางการวางตำแหน่งของคอมโพเนนต์และการเชื่อมต่อ พยายามใช้ซิลค์สกรีนทั้งด้านบนและด้านล่างของแผงวงจรพิมพ์เพื่อหลีกเลี่ยงการทำงานซ้ำ พร้อมทั้งทำให้ทิศทางสำหรับผู้ประกอบแบบแมนนวลชัดเจนขึ้น ช่วยให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น

หลังจากวางชิ้นส่วนแต่ละชิ้นลงบนแผงวงจรพิมพ์แล้ว ควรทำการทดสอบอีกรอบเพื่อยืนยันว่าบอร์ดทำงานได้อย่างถูกต้อง วิธีนี้จะช่วยระบุการออกแบบที่มีปัญหาและช่วยค้นหาการปรับแก้ที่อาจจำเป็น

การกำหนดเส้นทาง

เมื่อวางชิ้นส่วนต่าง ๆ ลงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แล้ว ขั้นตอนถัดไปในพื้นฐานการออกแบบ PCB คือการเชื่อมต่อชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน องค์ประกอบแต่ละตัวบนแผงวงจรจะถูกเชื่อมต่อกันด้วยลายทองแดง (traces) ซึ่งเกิดขึ้นได้ผ่านการจัดวางเส้นทาง (routing) ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การจัดวางเส้นทางนั้นมีกระบวนการออกแบบเฉพาะตัว เนื่องจากมีปัจจัยหลายอย่างที่ผู้ออกแบบต้องคำนึงถึง ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ ระดับกำลังไฟ ความไวต่อสัญญาณรบกวน การเกิดสัญญาณรบกวน และความสามารถในการจัดวางเส้นทาง

โชคดีที่ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ส่วนใหญ่จะทำการลากลายวงจรโดยใช้เน็ตรายการ (netlist) ที่พัฒนามาจากแผงวงจร (schematic) โปรแกรมจะทำเช่นนี้โดยใช้จำนวนเลเยอร์ที่มีอยู่สำหรับการเชื่อมต่อ และคำนวณเส้นทางที่ดีที่สุดเพื่อใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้คุ้มค่าที่สุด โปรแกรมยังปรับเปลี่ยนการออกแบบตามความจำเป็น ซึ่งอาจต้องใช้พลังประมวลผลจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโมเดลขนาดใหญ่ ผลลัพธ์คือกระบวนการลากลายวงจรที่ยาวนานขึ้น และโปรแกรมอาจใช้เวลามากยิ่งขึ้นเมื่อมีการจัดวางชิ้นส่วนอย่างหนาแน่นเป็นพิเศษ

แม้ว่าซอฟต์แวร์ PCB ส่วนใหญ่จะลากลายวงจรตามเน็ตรายการจากสเกแมติก แต่ซอฟต์แวร์เหล่านี้ก็ไม่ได้ใช้ได้กับทุกกรณี นักออกแบบ PCB ไม่ได้ใช้ซอฟต์แวร์ลากลายวงจรอัตโนมัติทุกคน และแม้แต่คนที่ใช้ก็มักจะตรวจสอบลายวงจรซ้ำเพื่อหาปัญหาอยู่ดี นี่ถือเป็นแนวปฏิบัติที่ดีเสมอ เพราะแม้แต่คอมพิวเตอร์เองก็ยังอาจให้ผลลัพธ์ที่ผู้ออกแบบไม่พอใจได้

กฎทั่วไปสำหรับลายทองแดงบนแผงวงจรคือ ลายที่มีความกว้าง 10 ถึง 20 มิลสามารถรองรับกระแสได้ประมาณ 10 ถึง 20 mA ส่วนลายที่มีความกว้าง 5 ถึง 8 มิลนั้น สามารถรองรับกระแสได้ต่ำกว่า 10 mA ประเด็นนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับการออกแบบ PCB ที่มีกระแสสูง หรือการออกแบบ PCB ที่มีสัญญาณเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากการลากลายไปยังโหนดความถี่สูงจะต้องใช้ความกว้างของลายทองแดงที่เฉพาะเจาะจง

• 


• •กระจายสายไฟและสายกราวด์อย่างเหมาะสมนักออกแบบแผงวงจรส่วนใหญ่จะจัดสรรหนึ่งเลเยอร์ของวงจรให้ใช้เป็นกราวด์เพลน และมักจะจัดสรรอีกเลเยอร์หนึ่งให้เป็นเพาเวอร์เพลน การทำเช่นนี้ช่วยลดระดับสัญญาณรบกวนในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และทำให้นักออกแบบสามารถสร้างการเชื่อมต่อที่มีความต้านทานต้นทางต่ำได้ แนวปฏิบัติที่ดีอย่างหนึ่งในการออกแบบ PCB คือการจัดวางลายวงจรให้สอดคล้องกับเพาเวอร์เพลนให้ได้มากที่สุด วิธีนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดอิมพีแดนซ์ พร้อมทั้งจัดให้มีเส้นทางกราวด์ลูปที่เพียงพอ
• •รักษาบันทึกให้สั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าลายวงจรมีความสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในทุกขั้นตอนของการออกแบบ แม้ว่ากระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ส่วนใหญ่จะมีขั้นตอนสำหรับการปรับความยาวลายวงจรให้เหมาะสมอยู่แล้ว แต่ก็ควรปฏิบัติตามหลักการนี้ในทุกช่วงของการออกแบบ กฎข้อนี้ควรได้รับการปฏิบัติอย่างเคร่งครัดยิ่งขึ้นเมื่อผู้ออกแบบทำงานกับวงจรแอนะล็อกหรือวงจรดิจิทัลความเร็วสูง วงจรพิมพ์ประเภทนี้ ซึ่งมักพบในรถยนต์และอุปกรณ์โทรคมนาคม จะได้รับผลกระทบจากอิมพีแดนซ์และเอฟเฟกต์พาราซิติกอย่างรุนแรงมากกว่า

การตรวจสอบ

การตรวจสอบการออกแบบอาจเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดของกระบวนการออกแบบ ส่วนนี้ของกระบวนการจะพิจารณาทุกอย่างเกี่ยวกับการออกแบบ เพื่อค้นหาปัญหาที่อาจเกิดขึ้นซึ่งมักรบกวนการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

ตัวอย่างเช่น ปัญหาที่พบบ่อยในงานออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คือความร้อน แผงวงจรพิมพ์ที่มีการออกแบบการจัดการความร้อนที่สมบูรณ์แบบสามารถรักษาอุณหภูมิของทั้งบอร์ดให้คงที่และสม่ำเสมอ ป้องกันการเกิดจุดร้อน อย่างไรก็ตาม จุดร้อนและความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิเหล่านี้อาจเกิดจากคุณลักษณะการออกแบบหลายประการ เช่น ความแตกต่างของความหนาทองแดง จำนวนชั้นของแผงวงจรพิมพ์ ขนาดบอร์ดที่ใหญ่ขึ้น และการมีหรือไม่มีเส้นทางระบายความร้อน

การตรวจสอบการออกแบบอย่างง่ายสามารถตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในการจัดการความร้อนของ PCB ได้ และซอฟต์แวร์ DRC ของ PCB ส่วนใหญ่ก็สามารถตรวจพบได้เช่นกัน มีหลายวิธีในการลดอุณหภูมิการทำงานของ PCB ซึ่งหลายวิธีสามารถบรรเทาได้ด้วยพื้นฐานการออกแบบ PCB เคล็ดลับบางประการในการจัดการความร้อนเหล่านี้ได้แก่:

• • เชื่อมต่อกราวด์แข็งหรือเพลนจ่ายไฟที่มีหลายเลเยอร์โดยตรงเข้ากับแหล่งกำเนิดความร้อนบน PCB เพลนเหล่านี้มักจะสามารถกระจายความร้อนได้ดีกว่า เนื่องจากมักมีปริมาณทองแดงมากกว่า
• • สร้างเส้นทางการระบายความร้อนและกระแสไฟฟ้าสูงที่มีประสิทธิภาพเพื่อช่วยกำหนดทิศทางและกระจายความร้อน ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนได้
• • เพิ่มพื้นที่ที่ใช้ในการถ่ายเทความร้อนให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งจะช่วยรักษาอุณหภูมิให้ต่ำลงทั่วทั้งบอร์ด อย่างไรก็ตาม ประเด็นนี้จำเป็นต้องพิจารณาตั้งแต่ช่วงต้นของกระบวนการออกแบบ เพราะอาจส่งผลต่อขนาดของบอร์ด

ซอฟต์แวร์ DRC ส่วนใหญ่สามารถตรวจจับปัญหาที่กล่าวถึงข้างต้นได้ ซอฟต์แวร์ DRC จะนำรายละเอียดทั้งหมดเกี่ยวกับการออกแบบ PCB มาวิเคราะห์และพิจารณาว่าเลย์เอาต์เป็นไปตามรายการพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือไม่ ซึ่งสิ่งเหล่านี้เรียกว่ากฎการออกแบบ PCB ตามหลักการแล้ว ดังที่ได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ DRC ควรถูกใช้งานตลอดกระบวนการออกแบบเพื่อระบุพื้นที่ที่มีปัญหาให้ได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ อย่างไรก็ตาม หากทุกอย่างอย่างอื่นล้มเหลว การใช้ DRC หลังจากที่ทุกอย่างเสร็จสิ้นแล้วก็ยังสามารถประหยัดเวลาในการออกแบบและลดความสับสนระหว่างผู้ออกแบบกับบริษัทประกอบได้มาก

ขั้นตอนการตรวจสอบในกระบวนการออกแบบไม่ได้มีเพียงการตรวจสอบ DRC เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการตรวจสอบทางกายภาพอื่น ๆ อีกหลายอย่างด้วย เช่น การตรวจสอบเลย์เอาต์เทียบกับสเกแมติก (LVS) การตรวจสอบแบบ XOR การตรวจสอบกฎทางไฟฟ้า (ERC) และการตรวจสอบเสาอากาศ ผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ขั้นสูงอาจใช้การตรวจสอบและกฎเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงอัตราการได้ผลผลิต แต่การตรวจสอบเหล่านี้คือการตรวจสอบพื้นฐานที่ผู้ออกแบบและผู้ผลิตมักใช้กัน

นอกจากนี้ การตรวจสอบพารามิเตอร์การผลิตก่อนการส่งแบบถือเป็นแนวปฏิบัติที่ดี ก่อนที่จะส่งแบบขั้นสุดท้ายเข้าสู่กระบวนการผลิต ผู้ออกแบบควรเป็นผู้สร้างและตรวจสอบพารามิเตอร์การผลิตของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ด้วยตนเอง แม้ว่าผู้ผลิตส่วนใหญ่จะยินดีดาวน์โหลดและตรวจสอบไฟล์แบบให้กับลูกค้า แต่การตรวจสอบแบบซ้ำอีกครั้งก่อนส่งจะดีกว่า วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงความสับสนหรือความเข้าใจผิด และช่วยป้องกันความสูญเสียที่อาจเกิดจากการผลิตด้วยพารามิเตอร์ที่ไม่ถูกต้อง ขั้นตอนการตรวจสอบนี้ยังช่วยเร่งกระบวนการโดยลดเวลาที่ต้องใช้ในการแก้ไขและตรวจสอบแบบซ้ำก่อนเริ่มการผลิตอีกด้วย

ค้นหาบริการประกอบสำหรับงานออกแบบของคุณ

การออกแบบ PCB สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้โดยการนำเทคนิคพื้นฐานและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดข้างต้นไปใช้ และยังสามารถทำให้ง่ายยิ่งขึ้นได้ด้วยการร่วมมือกับการจัดหาแผงวงจรพิมพ์และการประกอบบริการที่ทำงานร่วมกับคุณเพื่อสร้างแผงวงจรพิมพ์ที่ดีที่สุดและคุ้มค่าที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

PCBCart เป็นผู้จัดจำหน่ายแผงวงจรพิมพ์ระดับโลกที่มีลูกค้าที่ภักดีอยู่ทั่วทุกมุมโลก เราเข้าใจดีว่าคุณไม่สามารถเสี่ยงใช้แผงวงจรคุณภาพต่ำได้ นั่นคือเหตุผลที่เราปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพระดับสากลที่เข้มงวดที่สุด เราก็รู้เช่นกันว่าคุณต้องการวัสดุที่คุ้มค่า ดังนั้นเราจึงนำเสนอแผงวงจรในราคาที่ไม่มีใครเทียบได้ เรามอบบริการแผงวงจรที่ดีที่สุดให้คุณในราคาต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้คุณใช้เวลาใส่ใจกับซัพพลายเออร์น้อยลงและมุ่งเน้นกับธุรกิจของคุณได้มากขึ้น

ตัวแทนบริการลูกค้ามืออาชีพของเราพร้อมให้ความช่วยเหลือคุณอยู่ติดต่อเราวันนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกฎการออกแบบ PCB และกระบวนการประกอบ รวมถึงวิธีที่เราสามารถช่วยคุณในโครงการออกแบบ PCB ถัดไปของคุณได้ หากคุณมีแบบอยู่แล้วและต้องการเริ่มขั้นตอนการประกอบ คุณสามารถขอใบเสนอราคาได้โดยคลิกที่ปุ่มด้านล่างนี้

ขอใบเสนอราคาทันทีสำหรับต้นแบบ PCB แบบเร่งด่วน

ขอใบเสนอราคาการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ FR

ขอใบเสนอราคาบริการประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบครบวงจร - ไม่กำหนดปริมาณสั่งซื้อขั้นต่ำ

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์:
•ข้อกำหนดไฟล์ออกแบบ PCB สำหรับการขอใบเสนอราคาและการผลิต PCB แบบเร่งด่วน
•บริการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ครบวงจร เริ่มต้นตั้งแต่ 1 แผ่น
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบเทิร์นคีย์ขั้นสูง - ตัวเลือกเสริมมูลค่าหลากหลาย
•เคล็ดลับการออกแบบ PCB เพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถในการประกอบของ PCBCart ให้ดียิ่งขึ้นและประหยัดต้นทุน
•ออกแบบแผงวงจรพิมพ์เพื่อใช้ประโยชน์จากศักยภาพการผลิตของ PCBCart ให้ดียิ่งขึ้น