Thiết kế và bố trí PCB
Bảng mạch in (PCB) thiết kế đã phát triển thành một chuyên ngành có tính chuyên môn cao trong ngành công nghiệp điện tử. PCB rất cần thiết vì chúng:
-
Cung cấp kết nối điện giữa các thành phần
-
Lời đề nghị hỗ trợ kết cấu cứng nhắc để lắp linh kiện
-
Cung cấp một nhỏ gọn, gói đáng tin cậy để tích hợp vào sản phẩm cuối cùng
Chúng là nền tảng của các thiết bị điện tử hiện đại, cho phép các chất bán dẫn tiên tiến giao tiếp ở tốc độ dữ liệu cực cao và đảm bảo cả hình thức và chức năng.
Các bước thông thường trong thiết kế PCB
Dưới đây là hướng dẫn từng bước điển hình Quy trình thiết kế PCB, bắt đầu từ việc tạo sơ đồ đến chuẩn bị vật liệu cuối cùng.
Bước chân 1: Tạo sơ đồ PCB
Đây là giai đoạn lên ý tưởng và lập kế hoạch của quá trình thiết kế.:
🧩 Nhiệm vụ chính:
-
Tạo biểu tượng sơ đồ & Vị trí
Tạo các biểu diễn kỹ thuật số của các thành phần và đặt chúng vào phần mềm thiết kế của bạn. -
Đánh số pin
Đảm bảo tất cả các chân đều được đánh số và tương ứng với bảng dữ liệu thành phần thực tế. -
Chỉ định tham chiếu
Gán mã duy nhất như R1, C2, U3 để xác định từng thành phần trên cả hai Hóa đơn vật liệu (BOM) và lớp lụa trong tập tin Gerber. -
Gán dấu chân
Liên kết từng ký hiệu sơ đồ với dấu chân PCB chính xác của nó để đảm bảo khả năng tương thích vật lý. -
Kết nối các biểu tượng
Vẽ các kết nối logic giữa các thành phần bằng dây hoặc lưới. -
Liên kết dấu chân với biểu tượng
Xác minh rằng mỗi ký hiệu sơ đồ tương ứng chính xác với dấu chân để bố trí. -
Tạo danh sách mạng
Tạo một tập tin xác định tất cả các kết nối điện, cần thiết cho bố trí PCB. -
Thực hiện kiểm tra danh sách mạng
Chạy một Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC) để đảm bảo không có kết nối bị thiếu hoặc xung đột. -
Tạo BOM (Hóa đơn vật liệu)
Một danh sách chi tiết của tất cả các thành phần được sử dụng, bao gồm:-
Số phần
-
Số lượng
-
Loại gói
-
nhà sản xuất
-
💡 Mẹo:
Trước khi tạo BOM, chọn thành phần sẵn có và có hiệu quả về mặt chi phí trên thị trường. Cân bằng cẩn thận giữa:
💰 Chi phí vật liệu
⚙️ Chức năng thành phần
Điều này giúp đảm bảo khả năng sản xuất, kiểm soát chi phí, và độ tin cậy ngay từ đầu.
Bước chân 2: Giai đoạn bố trí trước
- Xác thực BOM
- Thiết kế ngăn xếp và xác nhận với nhà sản xuất PCB
Bước chân 3: Giai đoạn bố trí PCB
- Thiết lập ngăn xếp
- Đặt quy tắc thiết kế PCB
- Vẽ phác thảo PCB
- Vị trí thành phần
- Định tuyến lưới bảng
- Thực hiện kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC)
- Ghi chú lắp ráp/chế tạo PCB hoàn chỉnh
Bước chân 4: Tạo tập tin sản xuất
- Tập tin Gerber và khoan
- BOM
- Chọn và đặt tập tin
- Bản vẽ lắp ráp
- Tập tin phần sụn (nếu cần)
Nhà thiết kế PCB nên dành thời gian tìm hiểu những kiến thức cơ bản về sản xuất PCB để họ có thể đảm bảo thiết kế của mình có thể sản xuất được hoàn toàn. Điều này liên quan đến một tập hợp thực tiễn quan trọng cần được tích hợp trong quy trình thiết kế của bạn, được gọi là thiết kế cho sản xuất (DFM). Hãy dành chút thời gian để tìm hiểu về một số lỗi thiết kế cơ bản có thể làm hỏng quá trình sản xuất và khiến bo mạch của bạn phải được gửi lại cho bạn để thiết kế lại trước khi sản xuất.
Công cụ mô phỏng cho thiết kế PCB
Công cụ mô phỏng chơi một vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế PCB. Chúng cho phép các kỹ sư dự đoán hiệu suất, xác định các vấn đề tiềm ẩn, Và tối ưu hóa hành vi mạch trước khi bước vào các công đoạn sản xuất tốn kém. Dưới đây là các loại mô phỏng chính được sử dụng trong quá trình thiết kế PCB:
Mô phỏng tính toàn vẹn tín hiệu
Tính toàn vẹn của tín hiệu (VÀ) mô phỏng phân tích chất lượng tín hiệu đi qua dấu vết PCB. Những mô phỏng này giúp phát hiện:
-
Phản ánh
-
Nhiễu xuyên âm
-
Suy giảm tín hiệu
Những vấn đề như vậy rất quan trọng trong mạch kỹ thuật số tốc độ cao. Phát hiện sớm cho phép các kỹ sư điều chỉnh:
✔ Cách trình bày
✔ Định tuyến theo dõi
✔ Chiến lược chấm dứt
Đảm bảo hiệu suất tín hiệu đáng tin cậy.
Mô phỏng phân phối điện
Đánh giá mô phỏng phân phối điện hành vi điện áp và dòng điện trên PCB. Chúng giúp xác định:
-
Giảm điện áp
-
Khu vực có mật độ dòng điện cao
-
Các điểm nóng nhiệt tiềm năng
Bằng cách tối ưu hóa Mạng lưới phân phối điện (PDN), bạn có thể:
✅ Tăng hiệu quả
✅ Giảm sinh nhiệt
✅ Cải thiện độ tin cậy của hệ thống
Mô phỏng nhiệt
Mô phỏng nhiệt là cần thiết để dự đoán phân bố nhiệt độ trên bảng. Họ xem xét:
-
Thành phần tản điện
-
Điều kiện môi trường xung quanh
-
Phương pháp truyền nhiệt
Những mô phỏng này giúp xác định điểm nóng và cải thiện quản lý nhiệt bằng cách:
🔥 Thêm vias nhiệt
🔥 Mở rộng diện tích đồng
🔥 Sử dụng tản nhiệt hoặc miếng đệm nhiệt
Công cụ mô phỏng tích hợp
Hầu hết các nền tảng thiết kế PCB hiện đại đều hỗ trợ môi trường mô phỏng tích hợp, cho phép lặp lại nhanh chóng mà không cần chuyển đổi công cụ.
Các công cụ phổ biến bao gồm:
-
SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) -
HyperLynx by Mentor Graphics -
Ansys SIwave
Những công cụ này cung cấp khả năng phân tích đa miền để đáp ứng các thiết kế phức tạp khác nhau.
Bằng cách tận dụng các công cụ mô phỏng sớm và thường xuyên, nhà thiết kế có thể giảm thiểu lỗi, tăng hiệu suất, và đảm bảo độ tin cậy của sản phẩm—trước khi một bảng duy nhất được xây dựng.
Tại Hong Electronics đầy đủ, Dịch vụ thiết kế PCB bao gồm:
- Tư vấn ban đầu để thảo luận về thiết kế của bạn luôn miễn phí.
- Chúng tôi có thể giúp bạn chọn các bộ phận phù hợp cho thiết kế PCB của bạn.
- Chúng tôi có thể lấy sơ đồ của bạn dưới mọi hình thức và chuyển đổi nó sang định dạng CAD mà bạn cần.
- Chúng tôi sẽ tạo các ký hiệu sơ đồ Altium và dấu chân PCB cho từng bộ phận trong thiết kế của bạn.
- Sau khi hoàn thành sơ đồ, chúng tôi sẽ gửi nó để bạn xem xét.
- Chúng tôi sẽ tạo một bản phác thảo PCB và sắp xếp sơ bộ tất cả các bộ phận.
- Sau khi bạn chấp thuận vị trí các bộ phận, chúng ta sẽ tiếp tục với bố cục PCB chi tiết.
CHẾ TẠO PCB
- Nguyên mẫu PCB hoặc bảng sản xuất hàng loạt với thời gian thực hiện nhanh
- Bạn có thể có PCB chất lượng cao với giá cả rất cạnh tranh tại Full Hong Electronics
LẮP RÁP PCB
- Sử dụng SMT mới nhất & Công nghệ xuyên lỗ.
- Giải pháp toàn diện từ thiết kế PCB, Chế tạo PCB để lắp ráp PCB, v.v..
- Bạn có thể nhận được ưu đãi PCBA bao gồm PCB, chi phí linh kiện và lắp ráp bên trong 2-3 ngày
- Thời gian thực hiện PCBA nhanh: 3-4 tuần, nó bao gồm thời gian để mua tất cả các thành phần
