การออกแบบ PCB
September 16, 2025
เครื่องมือและขั้นตอนการทำงานของซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB
1. เครื่องมือซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB
การออกแบบ PCB อาศัยซอฟต์แวร์ CAD (Computer-Aided Design) เครื่องมือมีความหลากหลายในด้านคุณสมบัติและความซับซ้อน:
-
เครื่องมือระดับมืออาชีพ (แบบมีค่าใช้จ่าย)
- Altium Designer, PADS, Allegro, OrCAD
- ใช้สำหรับการออกแบบขั้นสูง ความเร็วสูง และหลายชั้น
- รองรับกฎการกำหนดเส้นทางที่ซับซ้อน การวิเคราะห์ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และการจำลอง
-
เครื่องมือฟรี / ระดับเริ่มต้น
- KiCad, ExpressPCB
- เหมาะสำหรับนักเรียน ผู้ที่สนใจงานอดิเรก หรือการออกแบบอย่างง่าย
- มีคุณสมบัติจำกัดเมื่อเทียบกับซอฟต์แวร์ระดับมืออาชีพ
2. ขั้นตอนหลักในการออกแบบ PCB
(a) การจับภาพวงจร
- ขั้นตอนแรกหลังจากข้อกำหนดการออกแบบผลิตภัณฑ์
- วิศวกรวาดผังวงจรโดยใช้ซอฟต์แวร์ CAD
-
แต่ละส่วนประกอบมี:
- สัญลักษณ์ผังวงจร (การแสดงตรรกะ)
- PCB footprint (เลย์เอาต์ทางกายภาพ: ขนาด, แผ่นรอง, รู, SMT เทียบกับ thru-hole)
- ผลลัพธ์: ไฟล์ Netlist ที่กำหนดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า
(b) การวางส่วนประกอบ
- การเปลี่ยนจากผังวงจร 2 มิติเป็นเลย์เอาต์บอร์ด 3 มิติ
- พิจารณารูปทรง ขนาด ข้อจำกัดทางกลไก และข้อมูลการเจาะ
- วางส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องในกลุ่มตรรกะ
-
ขั้นตอน:
- การวางแบบคร่าวๆ (การตรวจสอบความพอดี + การจัดกลุ่ม)
- การวางส่วนประกอบที่สำคัญ (สัญญาณความเร็วสูง ชิ้นส่วนที่ละเอียดอ่อน)
- การวางทั่วไป เสร็จสิ้นก่อนที่จะเริ่มการกำหนดเส้นทาง
(c) การกำหนดเส้นทาง
- เชื่อมต่อส่วนประกอบด้วยร่องรอยทองแดงตามผังวงจร
-
ประเภท:
- เส้นทางที่สำคัญก่อน → สัญญาณความเร็วสูง คู่ต่างกัน เครือข่ายที่ไวต่อเวลา
- การกำหนดเส้นทางทั่วไป → การเชื่อมต่อที่เหลือ
- ร่องรอยอาจข้ามเลเยอร์โดยใช้ vias
- ซอฟต์แวร์ CAD บังคับใช้การตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC) เพื่อป้องกันการละเมิด
- ผลลัพธ์: เลย์เอาต์ที่สมบูรณ์และได้รับการตรวจสอบพร้อมสำหรับการผลิต
(d) ผลลัพธ์การผลิต
เมื่อการออกแบบ PCB เสร็จสิ้น:
-
สำหรับการผลิต
- ไฟล์ Gerber → ภาพเลเยอร์ (ทองแดง, หน้ากากบัดกรี, ซิลค์สกรีน)
- ไฟล์ NC Drill → ข้อมูลรู
-
สำหรับการประกอบ
- BOM (Bill of Materials) → รายการชิ้นส่วนสำหรับการจัดหา
- ไฟล์ Pick-and-place → พิกัดสำหรับเครื่องประกอบ
- Netlist → รับประกันการทดสอบและการตรวจสอบที่เหมาะสม