Quy trình thiết kế PCB

Quy trình thiết kế cơ bản PCB chung như sau:

Chuẩn bị trước → thiết kế cấu trúc PCB → bảng mạng hướng dẫn → cài đặt quy tắc → bố trí PCB → nối dây → tối ưu hóa hệ thống dây điện và in màn hình → kiểm tra và kiểm tra cấu trúc mạng và DRC → sơn ánh sáng đầu ra → xem xét sơn ánh sáng → thông tin lấy mẫu / sản xuất bảng mạch PCB → PCB bảng mạch xác nhận EQ kỹ thuật của nhà máy → đầu ra thông tin SMD → hoàn thành dự án.

1: Chuẩn bị trước

Điều này bao gồm việc chuẩn bị thư viện gói và sơ đồ.Trước khi thiết kế PCB, trước tiên hãy chuẩn bị gói logic SCH sơ đồ và thư viện gói PCB.Thư viện gói có thể PADS đi kèm với thư viện nhưng nhìn chung rất khó tìm được gói phù hợp, tốt nhất bạn nên tự tạo thư viện gói dựa trên thông tin kích thước chuẩn của thiết bị đã chọn.Về nguyên tắc, trước tiên hãy thực hiện thư viện gói PCB, sau đó thực hiện gói logic SCH.Thư viện gói PCB đòi hỏi khắt khe hơn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc lắp đặt bo mạch;Các yêu cầu về gói logic SCH tương đối lỏng lẻo, miễn là bạn chú ý đến việc xác định các thuộc tính chân tốt và sự tương ứng với gói PCB trên đường dây.PS: chú ý đến thư viện tiêu chuẩn của các chân ẩn.Sau đó là thiết kế sơ đồ, sẵn sàng bắt đầu thiết kế PCB.

2: Thiết kế kết cấu PCB

Bước này theo kích thước bảng mạch và vị trí cơ học đã được xác định, môi trường thiết kế PCB để vẽ bề mặt bảng mạch PCB và các yêu cầu định vị đối với vị trí của các đầu nối, phím / công tắc, lỗ vít, lỗ lắp ráp cần thiết, v.v. Và xem xét, xác định đầy đủ diện tích đi dây và khu vực không đi dây (chẳng hạn như xung quanh lỗ vít thuộc về khu vực không đi dây bao nhiêu).

3: Hướng dẫn netlist

Nên nhập khung bảng trước khi nhập netlist.Nhập khung bảng định dạng DXF hoặc khung bảng định dạng emn.

4: Thiết lập quy tắc

Theo thiết kế PCB cụ thể có thể thiết lập một quy tắc hợp lý, chúng ta đang nói về các quy tắc là trình quản lý ràng buộc PADS, thông qua trình quản lý ràng buộc trong bất kỳ phần nào của quy trình thiết kế đối với các ràng buộc về chiều rộng đường và khoảng cách an toàn, không đáp ứng các ràng buộc của lần phát hiện DRC tiếp theo sẽ được đánh dấu bằng Dấu DRC.

Cài đặt quy tắc chung được đặt trước khi bố trí vì đôi khi một số công việc phân nhánh phải được hoàn thành trong quá trình bố trí, do đó, các quy tắc phải được đặt trước khi phân chia và khi dự án thiết kế lớn hơn, thiết kế có thể được hoàn thành hiệu quả hơn.

Lưu ý: Các quy tắc được đặt ra để hoàn thiện thiết kế tốt hơn và nhanh hơn, hay nói cách khác là tạo điều kiện thuận lợi cho người thiết kế.

Các cài đặt thông thường là.

1. Độ rộng dòng/khoảng cách dòng mặc định cho các tín hiệu chung.

2. Chọn và đặt lỗ trên

3. Cài đặt độ rộng đường truyền và màu sắc cho các tín hiệu và nguồn điện quan trọng.

4. cài đặt lớp bảng.

5: Bố trí PCB

Bố trí chung theo nguyên tắc sau.

(1) Theo đặc tính điện của một phân vùng hợp lý, thường được chia thành: khu vực mạch kỹ thuật số (nghĩa là sợ nhiễu, nhưng cũng tạo ra nhiễu), khu vực mạch analog (sợ nhiễu), khu vực ổ điện (nguồn nhiễu ).

(2) để hoàn thành chức năng tương tự của mạch, nên đặt càng gần càng tốt và điều chỉnh các thành phần để đảm bảo kết nối ngắn gọn nhất;đồng thời điều chỉnh vị trí tương đối giữa các khối chức năng để tạo sự kết nối ngắn gọn nhất giữa các khối chức năng.

(3) Đối với khối lượng của các bộ phận cần xem xét vị trí lắp đặt và cường độ lắp đặt;các bộ phận sinh nhiệt phải được đặt riêng biệt với các bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ và cần xem xét các biện pháp đối lưu nhiệt khi cần thiết.

(4) Các thiết bị điều khiển I/O càng gần mặt bên của bảng in càng tốt, càng gần đầu nối dây dẫn vào càng tốt.

(5) Bộ tạo đồng hồ (chẳng hạn như: bộ tạo dao động tinh thể hoặc đồng hồ) càng gần thiết bị được sử dụng cho đồng hồ càng tốt.

(6) trong mỗi mạch tích hợp giữa chân đầu vào nguồn và mặt đất, bạn cần thêm một tụ điện tách rời (thường sử dụng hiệu suất tần số cao của tụ điện nguyên khối);không gian bảng dày đặc, bạn cũng có thể thêm một tụ điện tantalum xung quanh một số mạch tích hợp.

(7) cuộn dây rơle thêm một diode phóng điện (lon 1N4148).

(8) Yêu cầu bố cục phải cân đối, ngăn nắp, không nặng đầu hoặc chìm.

Cần đặc biệt chú ý đến việc bố trí các bộ phận, chúng ta phải xem xét kích thước thực tế của các bộ phận (diện tích và chiều cao chiếm dụng), vị trí tương đối giữa các bộ phận để đảm bảo hiệu suất điện của bo mạch cũng như tính khả thi và thuận tiện trong sản xuất và đồng thời phải đảm bảo các nguyên tắc trên được thể hiện trên cơ sở sửa đổi vị trí đặt thiết bị sao cho gọn gàng, đẹp mắt, chẳng hạn như đặt cùng một thiết bị ngay ngắn, cùng một hướng.Không thể đặt theo kiểu “so le”.

Bước này liên quan đến hình ảnh tổng thể của bảng và độ khó của việc đi dây tiếp theo, vì vậy bạn nên cân nhắc một chút công sức.Khi bố trí bảng, bạn có thể thực hiện nối dây sơ bộ cho những nơi chưa chắc chắn và cân nhắc đầy đủ.

6: Đấu dây

Đi dây là quá trình quan trọng nhất trong toàn bộ thiết kế PCB.Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của bo mạch PCB là tốt hay xấu.Trong quá trình thiết kế PCB, hệ thống dây điện thường có ba lĩnh vực phân chia.

Đầu tiên là vải xuyên qua, đây là yêu cầu cơ bản nhất đối với thiết kế PCB.Nếu các đường dây không được bố trí xuyên suốt để mọi nơi đều là đường bay, thì đó sẽ là một tấm ván kém tiêu chuẩn, có thể nói là chưa được đưa vào.

Tiếp theo là hiệu suất điện phải đáp ứng.Đây là thước đo xem một bảng mạch in có đạt tiêu chuẩn hay không.Sau khi vải xuyên qua, hãy cẩn thận điều chỉnh hệ thống dây điện để nó có thể đạt được hiệu suất điện tốt nhất.

Sau đó đến tính thẩm mỹ.Nếu dây vải của bạn xuyên qua, chẳng có gì ảnh hưởng đến hiệu suất điện của nơi đó, ngoại trừ việc nhìn thoáng qua quá khứ lộn xộn, cộng thêm màu mè, hoa mỹ, rằng dù hiệu suất điện của bạn có tốt đến đâu thì trong mắt người khác hay một mảnh rác .Điều này mang lại sự bất tiện lớn cho việc kiểm tra và bảo trì.Hệ thống dây điện phải gọn gàng, ngăn nắp, không đan chéo nhau mà không có quy tắc.Những điều này nhằm đảm bảo hiệu suất điện và đáp ứng các yêu cầu cá nhân khác để đạt được mục đích, nếu không thì phải đặt xe trước ngựa.

Đấu dây theo nguyên tắc sau.

(1) Nói chung, đầu tiên phải nối dây điện và dây nối đất để đảm bảo hiệu suất điện của bo mạch.Trong giới hạn của các điều kiện, hãy cố gắng mở rộng nguồn điện, chiều rộng đường nối đất, tốt nhất là rộng hơn đường dây nguồn, mối quan hệ của chúng là: đường nối đất > đường dây nguồn > đường tín hiệu, thường là chiều rộng đường tín hiệu: 0,2 ~ 0,3mm (khoảng 8-12mil), chiều rộng mỏng nhất lên tới 0,05 ~ 0,07mm (2-3mil), đường dây điện thường là 1,2 ~ 2,5mm (50-100mil).100 triệu).PCB của các mạch kỹ thuật số có thể được sử dụng để tạo thành một mạch gồm các dây nối đất rộng, nghĩa là tạo thành một mạng nối đất để sử dụng (mạch nối đất tương tự không thể được sử dụng theo cách này).

(2) việc nối dây trước các yêu cầu nghiêm ngặt hơn của đường dây (chẳng hạn như đường dây tần số cao), nên tránh các đường bên đầu vào và đầu ra gần song song, để không tạo ra nhiễu phản xạ.Nếu cần thiết, nên thêm cách ly mặt đất và hệ thống dây điện của hai lớp liền kề phải vuông góc với nhau, song song để dễ dàng tạo ra sự ghép nối ký sinh.

(3) nối đất vỏ dao động, đường đồng hồ phải càng ngắn càng tốt và không thể dẫn đi khắp nơi.Mạch dao động đồng hồ bên dưới, phần mạch logic tốc độ cao đặc biệt nhằm tăng diện tích mặt đất, không nên đi các đường tín hiệu khác làm cho điện trường xung quanh có xu hướng bằng 0;.

(4) càng nhiều càng tốt, sử dụng dây gấp 45 °, không sử dụng dây gấp 90 °, để giảm bức xạ của tín hiệu tần số cao;(yêu cầu cao của đường dây cũng sử dụng đường vòng cung đôi)

(5) bất kỳ đường tín hiệu nào không tạo thành vòng lặp, chẳng hạn như không thể tránh khỏi, các vòng lặp phải càng nhỏ càng tốt;đường tín hiệu nên có càng ít lỗ càng tốt.

(6) dây chìa khóa càng ngắn và dày càng tốt, và có mặt đất bảo vệ ở cả hai bên.

(7) thông qua việc truyền tín hiệu nhạy cảm và dải trường tiếng ồn bằng cáp phẳng, sử dụng phương pháp "mặt đất - tín hiệu - mặt đất" để dẫn ra ngoài.

(8) Các tín hiệu chính nên được dành riêng cho các điểm kiểm tra để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra sản xuất và bảo trì

(9) Sau khi hoàn thành việc nối dây sơ đồ, việc nối dây phải được tối ưu hóa;đồng thời, sau khi kiểm tra mạng ban đầu và kiểm tra DRC là chính xác, khu vực không nối dây để lấp đất, với diện tích lớn là lớp đồng để nối đất, trong bảng mạch in không được sử dụng ở những nơi được nối đất như đất.Hoặc làm một bảng mạch nhiều lớp, mỗi lớp cấp nguồn và nối đất chiếm một lớp.

Yêu cầu quy trình nối dây PCB (có thể được đặt trong quy tắc)

(1) Dòng

Nhìn chung, chiều rộng đường tín hiệu là 0,3mm (12mil), chiều rộng đường nguồn là 0,77mm (30mil) hoặc 1,27mm (50mil);giữa vạch và vạch và khoảng cách giữa vạch và miếng đệm lớn hơn hoặc bằng 0,33mm (13mil), ứng dụng thực tế, các điều kiện cần được xem xét khi khoảng cách tăng lên.

Mật độ dây cao, có thể cân nhắc (nhưng không khuyến khích) sử dụng chân IC giữa hai dây, chiều rộng dây 0,254mm (10mil), khoảng cách dòng không nhỏ hơn 0,254mm (10mil).Trong trường hợp đặc biệt, khi các chân của thiết bị dày đặc hơn và có chiều rộng hẹp hơn, độ rộng dòng và khoảng cách dòng có thể được giảm cho phù hợp.

(2) Miếng hàn (PAD)

Các yêu cầu cơ bản của miếng hàn (PAD) và lỗ chuyển tiếp (VIA) là: đường kính của đĩa lớn hơn đường kính của lỗ phải lớn hơn 0,6mm;ví dụ: điện trở chân cắm, tụ điện và mạch tích hợp đa năng, v.v., sử dụng đĩa / lỗ kích thước 1,6mm / 0,8mm (63mil / 32mil), ổ cắm, chân cắm và điốt 1N4007, v.v., sử dụng 1,8mm / 1,0mm (71 triệu / 39 triệu).Ứng dụng thực tế, nên dựa trên kích thước thực tế của các thành phần để xác định, khi có sẵn, có thể phù hợp để tăng kích thước của miếng đệm.

Khẩu độ lắp linh kiện của thiết kế bo mạch PCB phải lớn hơn kích thước thực tế của các chân linh kiện 0,2 ~ 0,4mm (8-16mil) hoặc hơn.

(3) lỗ quá mức (VIA)

Nói chung là 1,27mm/0,7mm (50 triệu/28 triệu).

Khi mật độ dây cao, kích thước lỗ quá mức có thể giảm một cách thích hợp nhưng không được quá nhỏ, có thể xem xét 1,0mm/0,6mm (40mil/24mil).

(4) Các yêu cầu về khoảng cách của miếng đệm, đường kẻ và vias

PAD và VIA : ≥ 0,3 mm (12 triệu)

PAD và PAD : ≥ 0,3 mm (12 triệu)

PAD và THEO DÕI: ≥ 0,3 mm (12 triệu)

THEO DÕI và THEO DÕI: ≥ 0.3mm (12mil)

Ở mật độ cao hơn.

PAD và VIA : ≥ 0,254mm (10mil)

PAD và PAD : ≥ 0,254mm (10mil)

PAD và THEO DÕI: ≥ 0,254mm (10mil)

THEO DÕI và THEO DÕI: ≥ 0,254mm (10mil)

7: Tối ưu hóa hệ thống dây điện và in lụa

“Không có gì tốt nhất, chỉ có tốt hơn”!Dù có đào sâu thiết kế đến đâu, khi vẽ xong rồi đi xem, bạn vẫn sẽ cảm thấy có nhiều chỗ có thể sửa đổi.Kinh nghiệm thiết kế chung là việc tối ưu hóa hệ thống dây điện mất gấp đôi thời gian so với thời gian thực hiện hệ thống dây điện ban đầu.Sau khi cảm thấy không còn chỗ nào để sửa đổi, bạn có thể đặt đồng.Việc đặt đồng nói chung là đặt mặt đất (chú ý đến việc tách mặt đất tương tự và kỹ thuật số), bảng nhiều lớp cũng có thể cần phải đặt nguồn điện.Khi sử dụng màn hình lụa, hãy cẩn thận để không bị thiết bị chặn hoặc bị lỗ và miếng đệm bên trên tháo ra.Đồng thời, thiết kế nhìn thẳng vào mặt thành phần, chữ ở lớp dưới cùng phải được xử lý hình ảnh phản chiếu để không nhầm lẫn về mức độ.

8: Kiểm tra mạng, DRC và kiểm tra cấu trúc

Ngoài bản vẽ nhẹ trước đây, nhìn chung cần phải kiểm tra, mỗi công ty sẽ có Danh sách kiểm tra riêng, bao gồm các yêu cầu về nguyên tắc, thiết kế, sản xuất và các khía cạnh khác.Sau đây là phần giới thiệu về hai chức năng kiểm tra chính do phần mềm cung cấp.

9: Bức tranh ánh sáng đầu ra

Trước khi đưa ra bản vẽ ánh sáng, bạn cần đảm bảo veneer là phiên bản mới nhất đã được hoàn thiện và đáp ứng yêu cầu thiết kế.Các tập tin đầu ra bản vẽ ánh sáng được sử dụng cho nhà máy sản xuất bảng để làm bảng, nhà máy khuôn tô để tạo khuôn tô, nhà máy hàn để tạo ra các tập tin quy trình, v.v.

Các tệp đầu ra là (lấy bảng bốn lớp làm ví dụ)

1).Lớp nối dây: dùng để chỉ lớp tín hiệu thông thường, chủ yếu là nối dây.

Được đặt tên là L1,L2,L3,L4, trong đó L đại diện cho lớp của lớp căn chỉnh.

2).Lớp in lụa: là file thiết kế để xử lý thông tin in lụa ở cấp độ, thông thường lớp trên và lớp dưới có thiết bị hoặc vỏ logo, sẽ có lớp in lụa trên cùng và lớp in lụa dưới cùng.

Đặt tên: Lớp trên cùng được đặt tên là SILK_TOP ;lớp dưới cùng được đặt tên là SILK_BOTTOM.

3).Lớp chống hàn: dùng để chỉ lớp trong tệp thiết kế cung cấp thông tin xử lý cho lớp phủ dầu màu xanh lá cây.

Đặt tên: Lớp trên cùng được đặt tên là SOLD_TOP;lớp dưới cùng được đặt tên là SOLD_BOTTOM.

4).Lớp stencil: dùng để chỉ cấp độ trong file thiết kế cung cấp thông tin xử lý cho lớp phủ dán hàn.Thông thường, trong trường hợp có các thiết bị SMD ở cả lớp trên cùng và lớp dưới cùng thì sẽ có lớp stencil trên cùng và lớp stencil dưới cùng.

Đặt tên: Lớp trên cùng được đặt tên là PASTE_TOP ;lớp dưới cùng được đặt tên là PASTE_BOTTOM.

5).Lớp khoan (chứa 2 file, file khoan NC DRILL CNC và bản vẽ khoan DRILL DRAWING)

có tên tương ứng là NC DRILL và DRILL DRAWING.

10: Ôn lại bản vẽ nhẹ nhàng

Sau khi xuất bản vẽ ánh sáng sang xem xét bản vẽ ánh sáng, Cam350 bị hở mạch và đoản mạch cũng như các khía cạnh khác của việc kiểm tra trước khi gửi đến bảng nhà máy sản xuất bảng, sau này cũng cần chú ý đến kỹ thuật bảng và phản hồi vấn đề.

11: Thông tin bo mạch PCB(Thông tin về bức tranh ánh sáng của Gerber + Yêu cầu về bo mạch PCB + sơ đồ bảng lắp ráp)

12: Xác nhận EQ kỹ thuật của nhà máy sản xuất bo mạch PCB(board kỹ thuật và trả lời vấn đề)

13: Đầu ra dữ liệu vị trí PCBA(thông tin stencil, bản đồ số bit vị trí, tệp tọa độ thành phần)

Ở đây tất cả quy trình làm việc của thiết kế PCB dự án đã hoàn tất

Thiết kế PCB là một công việc rất chi tiết, vì vậy việc thiết kế phải cực kỳ cẩn thận và kiên nhẫn, xem xét đầy đủ tất cả các khía cạnh của các yếu tố, bao gồm cả thiết kế để tính đến quá trình sản xuất lắp ráp và gia công, sau này để thuận tiện cho việc bảo trì và các vấn đề khác.Ngoài ra, việc thiết kế một số thói quen làm việc tốt sẽ giúp thiết kế của bạn hợp lý hơn, thiết kế hiệu quả hơn, sản xuất dễ dàng hơn và hiệu suất tốt hơn.Thiết kế tốt được sử dụng trong các sản phẩm hàng ngày, người tiêu dùng cũng sẽ yên tâm và tin tưởng hơn.