طراحی PCB

طراحی PCB به نرم‌افزار CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) متکی است. ابزارها از نظر ویژگی‌ها و پیچیدگی بسیار متفاوت هستند:

• ابزارهای حرفه‌ای (پولی)
  • Altium Designer، PADS، Allegro، OrCAD
  • برای طرح‌های پیشرفته، با سرعت بالا و چند لایه استفاده می‌شود.
  • از قوانین مسیریابی پیچیده، تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال و شبیه‌سازی پشتیبانی می‌کنند.
• ابزارهای رایگان / سطح ورودی
  • KiCad، ExpressPCB
  • برای دانش‌آموزان، علاقه‌مندان یا طرح‌های ساده مناسب است.
  • ویژگی‌های محدودی در مقایسه با نرم‌افزارهای حرفه‌ای دارند.

• اولین گام پس از مشخصات طراحی محصول.
• مهندسان شماتیک مدار را با استفاده از نرم‌افزار CAD ترسیم می‌کنند.
• هر مؤلفه دارای:
  • نماد شماتیک (نمایش منطقی).
  • ردپای PCB (چیدمان فیزیکی: ابعاد، پدها، سوراخ‌ها، SMT در مقابل thru-hole).
• خروجی: فایل Netlist که اتصالات الکتریکی را تعریف می‌کند.

• انتقال از شماتیک 2D به چیدمان برد 3D.
• شکل، اندازه، محدودیت‌های مکانیکی و اطلاعات سوراخ‌کاری برد را در نظر بگیرید.
• مؤلفه‌های مرتبط را در گروه‌های منطقی قرار دهید.
• مراحل:
  • قرار دادن تقریبی (بررسی تناسب + گروه‌بندی).
  • قرار دادن مؤلفه‌های بحرانی (سیگنال‌های با سرعت بالا، قطعات حساس).
  • قرار دادن کلی، قبل از شروع مسیریابی نهایی می‌شود.

• مؤلفه‌ها را با ردیابی‌های مسی (copper traces) مطابق با شماتیک متصل می‌کند.
• انواع:
  • مسیرهای بحرانی ابتدا → سیگنال‌های با سرعت بالا، جفت‌های دیفرانسیل، شبکه‌های حساس به زمان.
  • مسیریابی عمومی → اتصالات باقی‌مانده.
• ردیابی‌ها ممکن است با استفاده از vias از لایه‌ها عبور کنند.
• نرم‌افزار CAD، بررسی‌های قانون طراحی (DRC) را برای جلوگیری از تخلفات اعمال می‌کند.
• خروجی: یک طرح‌بندی کامل و بررسی شده آماده برای تولید.

هنگامی که طراحی PCB نهایی شد:

• برای ساخت
  • فایل‌های Gerber → تصاویر لایه (مس، ماسک لحیم، سیلک‌اسکرین).
  • فایل NC Drill → اطلاعات سوراخ.
• برای مونتاژ
  • BOM (لیست مواد) → لیست قطعات برای تهیه.
  • فایل Pick-and-place → مختصات برای دستگاه‌های مونتاژ.
  • Netlist → اطمینان از آزمایش و بازرسی مناسب.