เมื่อไม่นานมานี้ ซูซี่ หนึ่งในเพื่อนสนิทของฉันซึ่งเป็นช่างตัดเสื้อมานานกว่าห้าปี บ่นกับฉันเกี่ยวกับลูกค้าคนหนึ่งที่โทษเธอว่าเธอประมาทเลินเล่อ ลูกค้าผู้หญิงคนนั้นนำแบบร่างชุดมาให้ซูซี่ โดยคาดหวังให้ซูซี่ตัดชุดตามแบบนั้น ผลปรากฏว่าชุดที่ตัดออกมาไม่เป็นที่น่าพอใจ และซูซี่ยืนยันว่าเธอได้ทำตามแบบร่างที่ให้มาอย่างเคร่งครัด เรื่องขัดแย้งจบลงในที่สุดเมื่อซูซี่ยอมตัดชุดใหม่ให้อีกตัว เพราะเธอไม่ต้องการให้ลูกค้าคนนี้ไปพูดเสีย ๆ หาย ๆ เกี่ยวกับเธอ
ซูซี่มักจะบอกฉันว่า ลูกค้าทั่วไปมีความรู้เกี่ยวกับแบบร่างการออกแบบน้อยมากจนมักมองข้ามความเชื่อมโยงระหว่างไฟล์ออกแบบกับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ดังนั้นทุกวันนี้ซูซี่จึงใช้เวลามากในการอธิบายรายละเอียดสำคัญของแบบร่างการออกแบบให้ลูกค้าเข้าใจก่อนเริ่มงานจริง เพื่อให้ความเข้าใจคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นน้อยที่สุด
เมื่อเทียบกับการตัดเย็บเสื้อผ้าแล้ว การผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB: Printed Circuit Board) มีความซับซ้อนมากกว่ามาก เนื่องจากเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเทคโนโลยีชั้นสูง นอกจากนี้ ความต้องการที่เพิ่มขึ้นในด้านความเร็วสูงและการย่อขนาด ยังผลักดันให้การผลิต PCB มุ่งไปสู่ลายวงจรที่ละเอียดและการผลิตระดับจุลภาค ตามสายการผลิต แผง PCB จะถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของไฟล์ออกแบบ PCB ซึ่งสามารถระบุได้ว่าแต่ละวงจรวิ่งไปที่ใดและอย่างไร ควรติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ไว้ที่ตำแหน่งใด และควรจัดวางรู via อย่างไรเพื่อให้สามารถทำหน้าที่ต่าง ๆ ได้ตามที่ต้องการ
สำหรับนักออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) แล้ว ไม่มีอะไรทำให้พวกเขาตื่นเต้นได้มากไปกว่าการได้เห็นไอเดียของตนถูกแปรเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ได้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม เส้นทางจากนักออกแบบ PCB ไปสู่ผู้ผลิต PCB นั้นไม่ได้ยากเลย ตราบใดที่ทั้งสองฝ่ายให้ความสำคัญกับประเด็นที่สำคัญและจำเป็น
สิ่งที่ต้องจัดการให้เรียบร้อยก่อนการออกแบบ PCB
• ขนาด PCB
ขนาดของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ถูกกำหนดโดยขนาดของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ซึ่งควรถูกกำหนดโดยผู้ออกแบบ PCB ในขั้นตอนวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (EE) ขนาดของ PCB ไม่ได้รวมเพียงความยาวและความกว้างของแผงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความหนาของ PCB ด้วย
• จำนวนชั้น PCB
จำนวนชั้นของแผ่น PCB มีบทบาทชี้ขาดต่อความซับซ้อนของแผ่น PCB ซึ่งส่งผลต่อกระบวนการผลิต PCB ต่อไป
• วัสดุแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
เกรดและคุณลักษณะของวัสดุ PCB เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและต้นทุนของ PCB ซึ่งยังสะท้อนถึงข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วย
• ผิวสำเร็จ
การเคลือบผิวหน้ามีผลต่อความซับซ้อนของการผลิตแผงวงจรและทัศนคติของผลิตภัณฑ์ต่อสิ่งแวดล้อม ในระยะการออกแบบ PCB การที่ผู้ออกแบบตระหนักรู้เกี่ยวกับการเคลือบผิวหน้าถือเป็นสิ่งที่เหมาะสม หากคุณมีความเข้าใจเกี่ยวกับการเคลือบผิวหน้าเพียงเลือนรางหรือไม่รู้เลยว่าควรเลือกใช้ประเภทใดบทความนี้จะช่วยคุณอย่างแน่นอน
• น้ำหนักทองแดง
ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีแนวโน้มให้ความสำคัญกับขนาดและน้ำหนักที่เพิ่มมากขึ้น ซึ่งมีที่มาจากความคาดหวังของผู้คนในปัจจุบัน ทองแดงมีส่วนช่วยอย่างมากต่อ น้ำหนักโดยรวมของแผ่น PCB ดังนั้นผู้ออกแบบ PCB จึงต้องตระหนักถึงน้ำหนักทองแดงที่เหมาะสมซึ่งทั้งสามารถใช้งานได้ดีและช่วยประหยัดต้นทุน
การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ระหว่างกระบวนการ
ผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ให้บริการตามแนวคิดของผู้ออกแบบ PCB โดยยึดตามไฟล์ออกแบบ PCB อย่างครบถ้วน ดังนั้น ผู้ออกแบบ PCB จึงควรเรียนรู้วิธีถ่ายทอดความคิดของตนอย่างถูกต้องผ่าน “ภาษาของไฟล์” ให้ครบถ้วนในทุกรายละเอียด ในแง่ของไฟล์ออกแบบ PCB การออกแบบวงจร การจัดวางเลย์เอาต์ PCB และการสร้างไฟล์ Gerber เป็นส่วนที่มีความสำคัญมากที่สุด
• การออกแบบวงจร
นักออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถดำเนินงานนี้ได้ด้วยซอฟต์แวร์ออกแบบวงจรไฟฟ้า และนักออกแบบ PCB แต่ละคนก็มีซอฟต์แวร์ PCB ที่ตนเองชื่นชอบ หากคุณเป็นมือใหม่ การวางแผนอย่างรอบคอบแบบสำรวจซอฟต์แวร์ PCBเป็นสิ่งจำเป็น ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ชั้นนำประกอบด้วย:
√Altium Designer
√แผ่นรอง
√OrCAD
√EAGLE
√KiCAD
จำเป็นต้องมีการเปรียบเทียบเพื่อให้สามารถเลือกซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ที่เหมาะสมได้ เพื่อประสิทธิภาพและความสามารถที่สูง เมื่อกำหนดซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ที่ชื่นชอบได้แล้ว คุณสามารถใช้ซอฟต์แวร์นั้นสร้างไฟล์สเกแมติกที่อธิบายว่ากระแสไฟฟ้าไหลเวียนในระบบอย่างไร และระบบจะทำหน้าที่อะไรบ้าง
• เลย์เอาต์ PCB &ไฟล์ Gerber
ซอฟต์แวร์ออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เดียวกันยังสามารถใช้ในการออกแบบเลย์เอาต์ PCB และไฟล์ Gerber ได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB แต่ละตัวมีคุณลักษณะที่แตกต่างกันขั้นตอนการสร้างไฟล์ Gerber ที่แตกต่างกันการออกแบบวงจรจะกล่าวถึงฟังก์ชันของบอร์ดมากกว่า ในขณะที่การจัดวางแผงวงจรพิมพ์ (PCB layout) และการสร้างไฟล์ Gerber จะเกี่ยวข้องกับการผลิตแผงวงจรพิมพ์มากกว่า การจัดวางแผงวงจรพิมพ์และไฟล์ Gerber เป็นข้อมูลอ้างอิงโดยตรงสำหรับวิศวกรของผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์
เลย์เอาต์ PCB บอกวิศวกรว่าควรวางชิ้นส่วนต่าง ๆ ตรงตำแหน่งใดบนบอร์ด ควรเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วนอย่างไร และชั้นบอร์ดทั้งหมดถูกจัดวางและเชื่อมต่อกันอย่างไร เส้นทางการไหลของสัญญาณควรถูกแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนบนไฟล์ Gerber และควรลดการรบกวนให้ได้มากที่สุด เพื่อเพิ่ม EMC (Electromagnetic Compatibility – ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ของวงจรทั้งหมด โมดูลดิจิทัลและโมดูลแอนะล็อกควรถูกจัดวางให้เหมาะสมอย่างมีเหตุผล
การผลิตแผงวงจรพิมพ์
ตอนนี้ถึงเวลาที่จะเริ่มผลิตแผงวงจรพิมพ์จริงอย่างเป็นทางการแล้ว แต่ละผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์มืออาชีพควรมีแผนกที่ชื่อDFM (การออกแบบเพื่อการผลิต)ที่มุ่งพิจารณาว่าแนวคิดของนักออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถแปลงให้เป็นผลิตภัณฑ์จริงได้อย่างเป็นรูปธรรมด้วยเทคโนโลยีและอุปกรณ์ที่มีอยู่ในปัจจุบันของพวกเขาหรือไม่
ทันทีที่การตรวจสอบ DFM เสร็จสิ้นและความไม่แน่นอนใด ๆ ได้รับการยืนยันจากทั้งสองฝ่าย เครื่องจักรก็จะเริ่มทำงาน นักออกแบบ PCB จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจกระบวนการผลิต PCB ทั้งหมด อย่างน้อยก็ขั้นตอนหลัก ๆ เพื่อให้การออกแบบของพวกเขาไม่เกินขีดความสามารถในการผลิต
• การถ่ายทำและการพิมพ์
รูปแบบการออกแบบ PCB ควรถูกพิมพ์ลงบนฟิล์มใสก่อน เพื่อให้ได้รูปทรงและวงจรที่สมบูรณ์ตามที่แสดงไว้ในไฟล์ออกแบบ หลังจากทำฟิล์มเสร็จแล้ว จึงสามารถพิมพ์ลายลงบนแผ่นฟอยล์ทองแดงเพื่อใช้เป็นแนวทางสำหรับสร้างลายทางเดินทองแดง
• การกัดกรด
การกัดลายทองแดงมีจุดมุ่งหมายเพื่อคงส่วนของทองแดงที่ต้องการไว้ พร้อมทั้งกำจัดส่วนของทองแดงที่ไม่ต้องการออกไป ผ่านกระบวนการกัดลาย สามารถสร้างลายทองแดงได้อย่างสมบูรณ์ตามที่ระบุไว้ในไฟล์ออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
• ผ่านการเจาะ
ความสัมพันธ์ระหว่างชั้นต่าง ๆ ถูกกำหนดในระดับหนึ่งโดยวิอาหรือรู รวมถึงรูทะลุรูวายบอด (blind vias) และรูวายฝัง (buried vias)
• ใส่เสื้อผ้าหลายชั้น
เมื่อพิจารณาจำนวนชั้นของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เมื่อชั้นทั้งหมดพร้อมแล้ว ก็ถึงเวลานำมาประกอบเข้าด้วยกันโดยใช้พรีเพรก เมื่อชั้นทั้งหมดถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างถาวรแล้ว วงจรจริงก็จะ…แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นเกิดขึ้น
• หน้ากากบัดกรี
หน้ากากบัดกรีมีบทบาทสำคัญในการป้องกันไม่ให้ทองแดงถูกบัดกรี สีของซอลเดอร์มาสก์คือสีที่เราเห็นบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) บ่อยที่สุด
• การทดสอบทางไฟฟ้า
แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ใด ๆ จะไม่สามารถออกจากโรงงานได้เลยหากยังไม่ได้รับการตรวจสอบการทำงานการทดสอบทางไฟฟ้าช่วยให้ผู้คนทราบว่าแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ผลิตเสร็จแล้วตอบสนองต่อข้อกำหนดและการทำงานตามการออกแบบ PCB อย่างครบถ้วน
ที่จริงแล้ว ระยะทางที่ไกลที่สุดในโลกไม่ใช่ระหว่างผู้ออกแบบ PCB กับผู้ผลิต PCB แต่คือเมื่อผู้ออกแบบ PCB มีไอเดียที่ยอดเยี่ยม ทว่าผู้ผลิต PCB ไม่สามารถเข้าใจได้อย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตาม หากผู้ออกแบบ PCB เตรียมไฟล์ออกแบบของตนอย่างละเอียด และแสดงให้เห็นในรูปแบบที่ผู้ผลิต PCB เข้าใจได้อย่างถ่องแท้ และผู้ผลิต PCB ก็พยายามตอบสนองต่อแบบของพวกเขาโดยเฉพาะ ระยะห่างนั้นก็จะไม่ไกลอีกต่อไป
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์:
•วิธีประเมินผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือผู้ประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
•การใช้ทรัพยากร EMS ของจีนให้เกิดประโยชน์สูงสุดเพื่อให้ได้สมดุลที่เหมาะสมระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพจากผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบวงจรจากประเทศจีน
