Thiết kế PCB

Thiết kế PCB dựa trên phần mềm CAD (Computer-Aided Design). Các công cụ rất khác nhau về tính năng và độ phức tạp:

• Công cụ chuyên nghiệp (trả phí)
  • Nhà thiết kế Altium, PADS, Allegro, OrCAD
  • Được sử dụng cho các thiết kế tiên tiến, tốc độ cao, nhiều lớp.
  • Hỗ trợ các quy tắc định tuyến phức tạp, phân tích tính toàn vẹn tín hiệu và mô phỏng.
• Công cụ miễn phí / cấp độ đầu vào
  • KiCad, ExpressPCB
  • Tốt cho sinh viên, người có sở thích hoặc thiết kế đơn giản.
  • Tính năng hạn chế so với phần mềm chuyên nghiệp.

• Bước đầu tiên sau khi xác định đặc điểm kỹ thuật thiết kế sản phẩm.
• Các kỹ sư vẽ sơ đồ mạch bằng phần mềm CAD.
• Mỗi thành phần có:
  • Ký hiệu sơ đồ (biểu diễn logic).
  • Dấu chân PCB (bố trí vật lý: kích thước, miếng đệm, lỗ, SMT và lỗ thông qua).
• Đầu ra: Tệp Netlist xác định các kết nối điện.

• Chuyển đổi từ sơ đồ 2D sang bố cục bảng 3D.
• Xem xét hình dạng, kích thước, giới hạn cơ học và thông tin máy khoan.
• Đặt các thành phần liên quan vào các nhóm logic.
• Các bước:
  • Vị trí thô (kiểm tra sự phù hợp + nhóm).
  • Vị trí thành phần quan trọng (tín hiệu tốc độ cao, bộ phận nhạy cảm).
  • Vị trí chung, được hoàn thiện trước khi bắt đầu định tuyến.

• Kết nối các thành phần bằng dấu vết đồng theo sơ đồ.
• Các loại:
  • Các tuyến quan trọng trước tiên → tín hiệu tốc độ cao, các cặp vi sai, mạng nhạy cảm với thời gian.
  • Định tuyến chung → các kết nối còn lại.
• Dấu vết có thể xuyên qua các lớp bằng cách sử dụng vias.
• Phần mềm CAD thực thi Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC) để ngăn chặn vi phạm.
• Đầu ra: Một bố cục hoàn chỉnh và được xem xét sẵn sàng cho sản xuất.

Sau khi thiết kế PCB được hoàn thành:

• để chế tạo
  • Tệp Gerber → hình ảnh lớp (đồng, mặt nạ hàn, màn hình lụa).
  • File NC Drill → thông tin lỗ.
• để lắp ráp
  • BOM (Bill of Materials) → danh sách các bộ phận cần tìm nguồn cung ứng.
  • Tập tin gắp và đặt → tọa độ cho máy lắp ráp.
  • Netlist → đảm bảo việc kiểm tra và kiểm tra thích hợp.