ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการสร้างแผนผังและ PCB เลย์เอาต์เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า และมันสมเหตุสมผลแล้วที่ทรัพยากรต่างๆ เช่น บทความทางเทคนิค บันทึกการใช้งาน และตำราเรียน มักจะกระจุกตัวอยู่ในส่วนเหล่านี้ของกระบวนการออกแบบ อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรลืมว่าหากคุณไม่ทราบวิธีแปลงไฟล์การออกแบบที่เสร็จสมบูรณ์แล้วให้เป็นแผงวงจรที่ประกอบเข้าด้วยกัน แผนผังและเลย์เอาต์ก็ไม่มีประโยชน์มากนัก แม้ว่าคุณจะคุ้นเคยกับการสั่งซื้อและประกอบ PCB มาบ้างแล้ว แต่คุณอาจไม่ทราบว่าตัวเลือกบางอย่างจะช่วยให้คุณได้ผลลัพธ์ที่เพียงพอด้วยต้นทุนที่ต่ำลง

ฉันจะไม่พูดถึงการผลิต PCB แบบ DIY และฉันไม่สามารถแนะนำวิธีนี้ได้อย่างตรงไปตรงมา ทุกวันนี้ การผลิต PCB แบบมืออาชีพนั้นมีราคาถูกและสะดวกมาก และโดยรวมแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้ก็เหนือกว่ามาก

ฉันมีส่วนร่วมในการออกแบบ PCB แบบอิสระและปริมาณต่ำมาเป็นเวลานาน และฉันก็ค่อยๆ ได้รับข้อมูลที่เกี่ยวข้องเพียงพอที่จะเขียนบทความที่ครอบคลุมในหัวข้อนี้ อย่างไรก็ตาม ฉันเป็นแค่คนคนหนึ่งและแน่นอนว่าฉันไม่รู้ทุกอย่าง ดังนั้นโปรดอย่าลังเลที่จะขยายงานของฉันผ่านส่วนความคิดเห็นที่ท้ายบทความนี้ ขอขอบคุณสำหรับการสนับสนุนของคุณ.

แผนผังพื้นฐาน

แผนผังประกอบด้วยส่วนประกอบและสายไฟส่วนใหญ่ที่เชื่อมต่อในลักษณะที่ทำให้เกิดพฤติกรรมทางไฟฟ้าที่ต้องการ สายไฟจะกลายเป็นร่องรอยหรือเททองแดง

ส่วนประกอบเหล่านี้รวมถึงรอยเท้า (รูปแบบที่ดิน) ซึ่งเป็นชุดของรูทะลุและ/หรือแผ่นยึดพื้นผิวที่ตรงกับรูปทรงของขั้วต่อของชิ้นส่วนจริง รอยเท้ายังสามารถประกอบด้วยเส้น รูปร่าง และข้อความ เส้น รูปร่าง และข้อความเหล่านี้เรียกรวมกันว่าการพิมพ์สกรีน สิ่งเหล่านี้จะแสดงบน PCB เป็นองค์ประกอบที่มองเห็นได้หมดจด ไม่นำไฟฟ้าและจะไม่ส่งผลต่อการทำงานของวงจร

รูปภาพต่อไปนี้แสดงตัวอย่างของส่วนประกอบแผนผังและรอยเท้า PCB ที่เกี่ยวข้อง (เส้นสีน้ำเงินระบุแผ่นรอยเท้าที่แต่ละพินของส่วนประกอบเชื่อมต่ออยู่)

pIYBAGAI8vGATJmoAAEvjStuWws459.png

แปลงแผนผังเป็นรูปแบบ PCB

แผนผังที่สมบูรณ์จะถูกแปลงโดยซอฟต์แวร์ CAD เป็นโครงร่าง PCB ซึ่งประกอบด้วยชุดส่วนประกอบและเส้น คำที่ไม่พึงปรารถนานี้หมายถึงการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ยังไม่ได้แปลงเป็นการเชื่อมต่อทางกายภาพ

นักออกแบบจะจัดเรียงส่วนประกอบก่อน จากนั้นจึงใช้เส้นเป็นแนวทางในการสร้างรอย การเททองแดง และจุดแวะ รูทะลุคือรูทะลุขนาดเล็กที่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับชั้น PCB ต่างๆ (หรือหลายชั้น) ตัวอย่างเช่น ตัวระบายความร้อนอาจเชื่อมต่อกับชั้นกราวด์ภายใน และลวดทองแดงกราวด์จะถูกเทลงที่ด้านล่างของกระดาน)

การตรวจสอบ: ระบุปัญหาในรูปแบบ PCB

ขั้นตอนสุดท้ายก่อนเริ่มขั้นตอนการผลิตเรียกว่าการตรวจสอบความถูกต้อง แนวคิดทั่วไปที่นี่คือเครื่องมือ CAD จะพยายามค้นหาข้อผิดพลาดของเลย์เอาต์ก่อนที่จะส่งผลเสียต่อการทำงานของบอร์ดหรือรบกวนกระบวนการผลิต

โดยทั่วไปการรับรองความถูกต้องมีสามประเภท (แม้ว่าอาจมีประเภทมากกว่า):

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้า: เพื่อให้แน่ใจว่าทุกส่วนของเครือข่ายเชื่อมต่อผ่านโครงสร้างที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าบางประเภท

ความสอดคล้องระหว่างแผนผังและเลย์เอาต์: สิ่งนี้ชัดเจนในตัวเอง ฉันคิดว่าเครื่องมือ CAD ต่างๆ มีวิธีการตรวจสอบรูปแบบที่แตกต่างกันออกไป

DRC (การตรวจสอบกฎการออกแบบ): สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับหัวข้อของการผลิต PCB เนื่องจากกฎการออกแบบเป็นข้อจำกัดที่คุณต้องกำหนดในเลย์เอาต์ของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าการผลิตจะประสบความสำเร็จ กฎการออกแบบทั่วไป ได้แก่ ระยะห่างติดตามขั้นต่ำ ความกว้างติดตามขั้นต่ำ และเส้นผ่านศูนย์กลางดอกสว่านขั้นต่ำ เมื่อวางแผงวงจรจะเป็นเรื่องง่ายที่จะละเมิดกฎการออกแบบโดยเฉพาะเมื่อคุณรีบร้อน ดังนั้น อย่าลืมใช้ฟังก์ชัน DRC ของเครื่องมือ CAD รูปด้านล่างแสดงถึงกฎการออกแบบที่ฉันใช้สำหรับแผงควบคุมหุ่นยนต์ C-BISCUIT

ฟังก์ชัน PCB แสดงอยู่ในแนวนอนและแนวตั้ง ค่าที่จุดตัดของแถวและคอลัมน์ที่สอดคล้องกับจุดสนใจทั้งสองจะระบุถึงระยะห่างขั้นต่ำ (หน่วยเป็นล้าน) ระหว่างสถานที่ทั้งสอง ตัวอย่างเช่น หากคุณดูแถวที่ตรงกับ “กระดาน” แล้วไปที่คอลัมน์ที่ตรงกับ “แป้น” คุณจะพบว่าระยะห่างขั้นต่ำระหว่างแผ่นรองกับขอบกระดานคือ 11 mils