Bước 1 — Chọn công cụ EDA phù hợp
Các công cụ EDA mà tôi biết và nhiều người sử dụng bao gồm Altium Designer, Mentor PADS và Cadence (OrCAD và Allegro). Tôi cũng đã sử dụng EAGLE, Protel và Lichuang EDA. Đối với người mới bắt đầu, tôi khuyên dùng Altium Designer. Đối với những ai có thể trở thành chuyên gia, tôi khuyên dùng Cadence.
Một phần quan trọng trong việc học thiết kế mạch in (PCB) là làm quen với phần mềm EDA. Sau khi nắm vững phần mềm, trọng tâm học tập sẽ chuyển sang thiết kế mạch và quy trình sản xuất. Sau đó, bạn có thể học về các giao thức, firmware, tín hiệu tốc độ cao hoặc EMC. Lúc này, công cụ EDA chỉ là một công cụ, không phải là mục tiêu chính.
Bước 2 — Hoàn thiện sơ đồ mạch
Ví dụ, sơ đồ mạch của một đèn pin có thể trông rất đơn giản: hai khe cắm pin đồng xu, một công tắc, một điện trở giới hạn dòng điện và một đèn LED. Điều này tạo thành một sơ đồ mạch rất đơn giản.
Đối với một chức năng phức tạp hơn, như bảng mạch demo cho chip Ethernet SPI KSZ8851SNL, sơ đồ mạch có thể cần hàng chục hoặc hàng trăm linh kiện và hàng trăm đường mạch. Cách vẽ sơ đồ mạch như vậy là một chủ đề lớn. Bài viết này chỉ cung cấp tổng quan về quy trình thiết kế PCB.
Bước 3 — Vẽ dấu chân (gói thành phần)
Trước khi đặt các linh kiện vào sơ đồ mạch, bạn vẽ footprint của từng linh kiện. Sau khi vẽ footprint, bạn đặt các linh kiện vào sơ đồ mạch từng cái một. Lý do chúng ta vẽ footprint trước là khi cùng một linh kiện được sử dụng nhiều lần, chúng ta không cần vẽ lại mỗi lần. Chúng ta chỉ cần tái sử dụng footprint đã lưu. Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều công sức lặp lại. Nếu tất cả footprint đều được chia sẻ, các nhà thiết kế sẽ bỏ qua bước này.
Trong ví dụ về đèn pin, chúng ta đã sử dụng bốn loại linh kiện. Mỗi linh kiện có một biểu tượng trong sơ đồ mạch. Đối với mỗi biểu tượng, chúng ta thêm chân cắm và tên. Điều này hoàn thành biểu tượng sơ đồ của linh kiện và liên kết với footprint của nó. Đối với các linh kiện thông dụng như điện trở, tụ điện hoặc cuộn cảm, hầu hết các công cụ EDA đều cung cấp các biểu tượng và footprint mẫu. Bạn có thể lấy chúng từ thư viện của nhà cung cấp và lưu trữ trong thư viện của riêng mình.
Đối với các linh kiện hiếm như IC đặc biệt hoặc connector, bạn thường phải vẽ footprint bằng tay dựa trên datasheet của chip. Ví dụ, tôi đã làm việc với chip giao thức Mechatrolink của Yaskawa. Chip này chỉ được cung cấp bởi Yaskawa và họ chỉ cung cấp datasheet, không có footprint cho mọi công cụ EDA. Tôi phải đặt từng chân (pin) trong số 100 chân một cách thủ công và gán tên và số cho chúng.
Đối với các chip lớn, như ZYNQ XC7Z010-1CLG400I BGA có 400 chân, công việc này rất phức tạp. Bạn cần đặt 400 chân, gán số và tên. Đối với các chip của nhà sản xuất lớn, các nhà sản xuất thường cung cấp các tệp sơ đồ chân có thể tải xuống. Ví dụ, Xilinx cung cấp các tệp sơ đồ chân Zynq-7000 mà bạn có thể nhập để tạo các biểu tượng sơ đồ và khuôn chân mà không cần gõ tay 400 chân:
https://www.xilinx.com/support/package-pinout-files/zynq7000-pkgs.html
Đối với nhiều loại chip thông dụng, bạn cũng có thể tìm thấy bản vẽ chân cắm (footprint) trực tuyến. Xem câu trả lời của tôi về cách tìm kiếm và tải xuống sơ đồ mạch và bản vẽ chân cắm PCB.
Bước 4 — Tạo dự án, trang và đặt các thành phần
Sau khi tạo hoặc nhập các dấu chân và biểu tượng, hãy tạo dự án và các trang. Đặt tất cả các thành phần vào dự án PCB.
Bước 5 — Kết nối sơ đồ mạch (nối các linh kiện)
Kết nối từng chân theo sơ đồ mạch. Điều này tạo ra các kết nối logic giữa các linh kiện.
Bước 6 — Xuất/nhập netlist
Sơ đồ mạch liệt kê tất cả các chân và kết nối của chúng. Sau khi hoàn thành sơ đồ mạch, bắt đầu thiết kế mạch in (PCB). Đối với PADS và Cadence, công cụ sơ đồ mạch và công cụ PCB có thể tách biệt. Bạn phải xuất tệp netlist từ công cụ sơ đồ mạch và nhập vào công cụ PCB. Altium tích hợp sơ đồ mạch và PCB, vì vậy bạn có thể chuyển tệp netlist chỉ với một cú nhấp chuột. Các định dạng netlist thường được chia sẻ, vì vậy nhiều công cụ có thể xuất và nhập giữa các công cụ khác nhau. OrCAD và Allegro từng là các công cụ riêng biệt và sau đó được hợp nhất dưới Cadence.
Bước 7 — Vẽ footprint PCB
Giống như các ký hiệu sơ đồ, mỗi linh kiện cần có một footprint PCB. Khuôn PCB là tập hợp các pad, lớp in chữ và không gian mà linh kiện chiếm trên bảng mạch. Từ hình ảnh chip và bản vẽ cơ khí, bạn có thể vẽ khuôn PCB. Các pad thường lớn hơn một chút so với các chân. Các lỗ mở của lớp phủ hàn lớn hơn các pad. Lớp khuôn in khớp với kích thước pad. Đối với các linh kiện lỗ thông, bạn có thể cần thêm lớp giữ khoảng trống hoặc lớp âm cho các lớp bên trong.
In ấn lụa thường hiển thị đường viền của linh kiện và dấu chân pin-1. Đối với các footprint thông dụng như SO14, bạn có thể sao chép từ thư viện hiện có.
Nếu một linh kiện hiếm, hãy sử dụng bảng dữ liệu để vẽ sơ đồ chân linh kiện.
Bước 8 — Cài đặt các thông số cơ bản của PCB
Sau khi nhập netlist, thiết lập các thông số cơ bản của bảng mạch: độ dày bảng mạch, số lớp và cấu trúc lớp. Ba thông số này là cơ bản, nhưng chỉ số lớp thường được hiển thị trong các tệp đầu ra. Cấu trúc lớp và độ dày bảng mạch thường được thông báo bằng văn bản cho nhà sản xuất. Thiết kế cấu trúc lớp rất quan trọng: các lớp nào truyền tín hiệu, các lớp nào là lớp mặt phẳng, và các lớp nào kết hợp cả mặt phẳng và đường dẫn. Đối với bảng mạch 4 lớp, các lớp 2 và 3 thường là GND và VCC, với các lớp trên và dưới dùng để định tuyến. Đối với bảng mạch 6 lớp, bạn có thể đặt GND trên lớp 2 và 5, và VCC trên lớp 3 hoặc 4. Đối với bảng mạch 8 lớp trở lên, các lựa chọn linh hoạt hơn.
Bước 9 — Vẽ đường viền bảng
Xác định hình dạng bảng mạch và các khu vực cấm.
Bước 10 — Đặt các linh kiện lên bảng mạch in (PCB)
Đặt các bộ phận sau khi các vị trí đặt đã sẵn sàng. Nếu một vị trí đặt chưa rõ ràng vì bạn chưa có bộ phận đó, hãy đặt các bộ phận khác trước và quay lại sau.
Bước 11 — Thiết lập các giá trị mặc định cho lỗ vias, độ rộng đường dẫn và khoảng cách.
Đặt các giá trị mặc định thông qua kích thước, độ rộng đường dẫn và khoảng cách. Các giá trị mặc định này được áp dụng trong quá trình định tuyến. Đối với các mạng đặc biệt hoặc mạng nguồn, điều chỉnh tạm thời.
Bước 12 — Thiết lập quy tắc nâng cao
Nếu có tín hiệu tốc độ cao, hãy thiết lập các quy tắc cho các hạn chế định tuyến. Các quy tắc nâng cao bao gồm độ rộng/khoảng cách của cặp tín hiệu vi sai, giới hạn độ dài khớp, thu hẹp pad và khoảng cách tối thiểu. Ví dụ, tín hiệu DDR3 yêu cầu độ dài khớp: các đường địa chỉ, đồng hồ và lệnh phải có độ dài bằng nhau; các đường dữ liệu và DQS cần có độ dài khớp riêng. Kiểm soát độ dài kém có thể làm hỏng thời gian DDR và buộc phải giảm tốc độ. Xem các tài nguyên DDR này để biết thêm chi tiết:
- Nguyên lý hoạt động của DDR và cách xử lý DQS: www.elecfans.com/d/682335.html
- Đồng hồ vi sai, DQS & DQM: www.cnblogs.com/edadoc/p/6387049.html
Một số quy tắc có thể cần được định tuyến trước, sau đó điều chỉnh và sửa đổi quy tắc để tuân thủ các quy tắc.
Bước 13 — Vẽ đường dẫn và vẽ các hình đa giác (hình dạng)
Định tuyến kết nối các mạng sơ đồ với các đường dẫn đồng. Phần lớn thời gian trong thiết kế PCB được dành cho việc định tuyến. Các công cụ định tuyến tự động tồn tại, nhưng đối với các bảng mạch phức tạp, kết quả của chúng thường cần được chỉnh sửa kỹ lưỡng. Một số chuyên gia có thể thiết lập các quy tắc để sử dụng định tuyến tự động hiệu quả. Đối với các mạng dòng điện cao, bạn có thể sử dụng các đường dẫn rộng hoặc đổ đồng. Sử dụng các vùng mặt phẳng kết nối với các pad làm mạng khối.
Việc bố trí mạch cần được thực hiện cẩn thận: chiều rộng đường mạch, khoảng cách, góc và hướng. Tôi sẽ trình bày các mẹo bố trí mạch sau.
Bước 14 — Điều chỉnh khuôn in lụa
Điều chỉnh kích thước, vị trí và hướng của khuôn in lụa sao cho số hiệu linh kiện rõ ràng để lắp ráp và kiểm tra. Các nhà sản xuất thường in logo hoặc mã ngày sản xuất của họ. Các nhà thiết kế có thể ghi chú của riêng họ.
Bước 15 — Xuất tệp khoan và tệp Gerber (tệp bản vẽ)
Sau khi hoàn thành các bước đặt linh kiện, bố trí mạch và in mạch, bạn có thể xuất các tệp sản xuất. Đối với Altium, một số nhà cung cấp Trung Quốc chấp nhận tệp dự án trực tiếp. Đối với PADS và Cadence, bạn phải xuất tệp khoan và tệp Gerber. Nếu có lỗ không tròn, cũng cần xuất tệp gia công cho dao cắt.
Bước 16 — Cung cấp các thông số gia công và ghi chú quy trình
Tệp thiết kế không thể ghi lại tất cả các thông số. Bạn phải gửi hướng dẫn bằng văn bản cho các thông số và yêu cầu mà tệp không thể thể hiện. Kiểm tra các nhà sản xuất bảng mạch trực tuyến để xem các tùy chọn có thể chỉ định. Tôi biết một số nhà sản xuất bảng mạch: JLCPCB, HQPCB, JietaiPCB, Xunjiexing, Xingsen, Lichuang, v.v. Dưới đây là các ảnh chụp màn hình về các thông số của JLCPCB — nhiều thông số có thể không hiển thị ở đây nhưng cần thiết cho các bảng mạch phức tạp. Việc thiết kế mẫu trực tuyến thường chỉ đáp ứng các nhu cầu đơn giản.
Bước 17 — Điều chỉnh trở kháng và cấu trúc lớp
Đối với tín hiệu tốc độ cao, hãy xác định trở kháng đặc trưng mục tiêu. Khi gửi thiết kế đến nhà máy sản xuất, hãy thiết kế cấu trúc lớp và tính toán chiều rộng đường dẫn và khoảng cách để đạt được trở kháng mục tiêu. Sử dụng các giá trị đã tính toán khi bố trí mạch. Sau khi bố trí, cung cấp cho nhà máy sản xuất cấu trúc lớp và mục tiêu trở kháng. Nhà máy sẽ kiểm tra với vật liệu và quy trình của họ và thông báo cho bạn nếu cần điều chỉnh và sai số trở kháng dự kiến là bao nhiêu. Sau đó, bạn có thể xác nhận xem mục tiêu có khả thi hay không. Nếu bạn không tính toán trở kháng trước mà chỉ chọn cấu trúc lớp và độ rộng ngẫu nhiên, nhà máy có thể không đáp ứng được cả yêu cầu về trở kháng và nhiễu chéo.
Bước 18 — Lắp ráp và hàn mạch in (PCBA)
Sau khi hoàn thành các tệp PCB và nhà sản xuất PCB hoàn thành việc sản xuất bảng mạch, bước tiếp theo là lắp ráp PCB (PCBA). Đối với sản xuất hàng loạt, các dây chuyền SMT được sử dụng. Đối với các lô nhỏ hoặc mẫu thử, nhiều linh kiện (trừ BGA, các pad đất lớn hoặc các linh kiện 0201 rất nhỏ) có thể được hàn tay. Đối với các lô nhỏ dưới 10 bảng mạch, hàn tay có thể rẻ hơn và nhanh hơn so với lắp ráp trên dây chuyền.
Để lắp ráp, bạn phải xuất và gửi:
- BOM (Danh mục vật liệu),
- Tệp đặt và lấy (tọa độ và hướng của bộ phận),
- Mặt nạ dán Gerber (từ lớp mặt nạ dán).
Ghi nhãn tất cả các bộ phận và gửi danh sách bộ phận và tài liệu tham khảo. Sau đó, chờ cho đến khi quá trình lắp ráp mạch in (PCBA) hoàn tất.
Sử dụng phần mềm EDA PCB, bạn có thể thiết kế mạch và tạo file photoplot trên máy tính một cách khá dễ dàng. Tuy nhiên, do PCB có cấu trúc phức tạp, các bước thực tế vẫn khá chi tiết. Bài viết này không giải thích mạch nào làm gì. Nó chỉ trình bày quy trình thiết kế PCB. Nội dung bao gồm: vẽ footprint, vẽ sơ đồ mạch, bố trí PCB và xuất file Gerber. Bài viết cung cấp quy trình tổng quan và một số chi tiết. Mục tiêu là giúp bạn hiểu các bước thiết kế PCB và đối chiếu từng bước thiết kế với bước sản xuất thực tế.
Bước 1 — Chọn công cụ EDA phù hợp
Các công cụ EDA mà tôi biết và nhiều người sử dụng bao gồm Altium Designer, Mentor PADS và Cadence (OrCAD và Allegro). Tôi cũng đã sử dụng EAGLE, Protel và Lichuang EDA. Đối với người mới bắt đầu, tôi khuyên dùng Altium Designer. Đối với những ai có thể trở thành chuyên gia, tôi khuyên dùng Cadence.
Một phần quan trọng trong việc học thiết kế mạch in (PCB) là làm quen với phần mềm EDA. Sau khi nắm vững phần mềm, trọng tâm học tập sẽ chuyển sang thiết kế mạch và quy trình sản xuất. Sau đó, bạn có thể học về các giao thức, firmware, tín hiệu tốc độ cao hoặc EMC. Lúc này, công cụ EDA chỉ là một công cụ, không phải là mục tiêu chính.
Bước 2 — Hoàn thiện sơ đồ mạch
Ví dụ, sơ đồ mạch của một đèn pin có thể trông rất đơn giản: hai khe cắm pin đồng xu, một công tắc, một điện trở giới hạn dòng điện và một đèn LED. Điều này tạo thành một sơ đồ mạch rất đơn giản.
Đối với một chức năng phức tạp hơn, như bảng mạch demo cho chip Ethernet SPI KSZ8851SNL, sơ đồ mạch có thể cần hàng chục hoặc hàng trăm linh kiện và hàng trăm đường mạch. Cách vẽ sơ đồ mạch như vậy là một chủ đề lớn. Bài viết này chỉ cung cấp tổng quan về quy trình thiết kế PCB.
Bước 3 — Vẽ dấu chân (gói thành phần)
Trước khi đặt các linh kiện vào sơ đồ mạch, bạn vẽ footprint của từng linh kiện. Sau khi vẽ footprint, bạn đặt các linh kiện vào sơ đồ mạch từng cái một. Lý do chúng ta vẽ footprint trước là khi cùng một linh kiện được sử dụng nhiều lần, chúng ta không cần vẽ lại mỗi lần. Chúng ta chỉ cần tái sử dụng footprint đã lưu. Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều công sức lặp lại. Nếu tất cả footprint đều được chia sẻ, các nhà thiết kế sẽ bỏ qua bước này.
Trong ví dụ về đèn pin, chúng ta đã sử dụng bốn loại linh kiện. Mỗi linh kiện có một biểu tượng trong sơ đồ mạch. Đối với mỗi biểu tượng, chúng ta thêm chân cắm và tên. Điều này hoàn thành biểu tượng sơ đồ của linh kiện và liên kết với footprint của nó. Đối với các linh kiện thông dụng như điện trở, tụ điện hoặc cuộn cảm, hầu hết các công cụ EDA đều cung cấp các biểu tượng và footprint mẫu. Bạn có thể lấy chúng từ thư viện của nhà cung cấp và lưu trữ trong thư viện của riêng mình.
Đối với các linh kiện hiếm như IC đặc biệt hoặc connector, bạn thường phải vẽ footprint bằng tay dựa trên datasheet của chip. Ví dụ, tôi đã làm việc với chip giao thức Mechatrolink của Yaskawa. Chip này chỉ được cung cấp bởi Yaskawa và họ chỉ cung cấp datasheet, không có footprint cho mọi công cụ EDA. Tôi phải đặt từng chân (pin) trong số 100 chân một cách thủ công và gán tên và số cho chúng.
Đối với các chip lớn, như ZYNQ XC7Z010-1CLG400I BGA có 400 chân, công việc này rất phức tạp. Bạn cần đặt 400 chân, gán số và tên. Đối với các chip của nhà sản xuất lớn, các nhà sản xuất thường cung cấp các tệp sơ đồ chân có thể tải xuống. Ví dụ, Xilinx cung cấp các tệp sơ đồ chân Zynq-7000 mà bạn có thể nhập để tạo các biểu tượng sơ đồ và khuôn chân mà không cần gõ tay 400 chân:
https://www.xilinx.com/support/package-pinout-files/zynq7000-pkgs.html
Đối với nhiều loại chip thông dụng, bạn cũng có thể tìm thấy bản vẽ chân cắm (footprint) trực tuyến. Xem câu trả lời của tôi về cách tìm kiếm và tải xuống sơ đồ mạch và bản vẽ chân cắm PCB.
Bước 4 — Tạo dự án, trang và đặt các thành phần
Sau khi tạo hoặc nhập các dấu chân và biểu tượng, hãy tạo dự án và các trang. Đặt tất cả các thành phần vào dự án PCB.
Bước 5 — Kết nối sơ đồ mạch (nối các linh kiện)
Kết nối từng chân theo sơ đồ mạch. Điều này tạo ra các kết nối logic giữa các linh kiện.
Bước 6 — Xuất/nhập netlist
Sơ đồ mạch liệt kê tất cả các chân và kết nối của chúng. Sau khi hoàn thành sơ đồ mạch, bắt đầu thiết kế mạch in (PCB). Đối với PADS và Cadence, công cụ sơ đồ mạch và công cụ PCB có thể tách biệt. Bạn phải xuất tệp netlist từ công cụ sơ đồ mạch và nhập vào công cụ PCB. Altium tích hợp sơ đồ mạch và PCB, vì vậy bạn có thể chuyển tệp netlist chỉ với một cú nhấp chuột. Các định dạng netlist thường được chia sẻ, vì vậy nhiều công cụ có thể xuất và nhập giữa các công cụ khác nhau. OrCAD và Allegro từng là các công cụ riêng biệt và sau đó được hợp nhất dưới Cadence.
Bước 7 — Vẽ footprint PCB
Giống như các ký hiệu sơ đồ, mỗi linh kiện cần có một footprint PCB. Khuôn PCB là tập hợp các pad, lớp in chữ và không gian mà linh kiện chiếm trên bảng mạch. Từ hình ảnh chip và bản vẽ cơ khí, bạn có thể vẽ khuôn PCB. Các pad thường lớn hơn một chút so với các chân. Các lỗ mở của lớp phủ hàn lớn hơn các pad. Lớp khuôn in khớp với kích thước pad. Đối với các linh kiện lỗ thông, bạn có thể cần thêm lớp giữ khoảng trống hoặc lớp âm cho các lớp bên trong.
In ấn lụa thường hiển thị đường viền của linh kiện và dấu chân pin-1. Đối với các footprint thông dụng như SO14, bạn có thể sao chép từ thư viện hiện có.
Nếu một linh kiện hiếm, hãy sử dụng bảng dữ liệu để vẽ sơ đồ chân linh kiện.
Bước 8 — Cài đặt các thông số cơ bản của PCB
Sau khi nhập netlist, thiết lập các thông số cơ bản của bảng mạch: độ dày bảng mạch, số lớp và cấu trúc lớp. Ba thông số này là cơ bản, nhưng chỉ số lớp thường được hiển thị trong các tệp đầu ra. Cấu trúc lớp và độ dày bảng mạch thường được thông báo bằng văn bản cho nhà sản xuất. Thiết kế cấu trúc lớp rất quan trọng: các lớp nào truyền tín hiệu, các lớp nào là lớp mặt phẳng, và các lớp nào kết hợp cả mặt phẳng và đường dẫn. Đối với bảng mạch 4 lớp, các lớp 2 và 3 thường là GND và VCC, với các lớp trên và dưới dùng để định tuyến. Đối với bảng mạch 6 lớp, bạn có thể đặt GND trên lớp 2 và 5, và VCC trên lớp 3 hoặc 4. Đối với bảng mạch 8 lớp trở lên, các lựa chọn linh hoạt hơn.
Bước 9 — Vẽ đường viền bảng
Xác định hình dạng bảng mạch và các khu vực cấm.
Bước 10 — Đặt các linh kiện lên bảng mạch in (PCB)
Đặt các bộ phận sau khi các vị trí đặt đã sẵn sàng. Nếu một vị trí đặt chưa rõ ràng vì bạn chưa có bộ phận đó, hãy đặt các bộ phận khác trước và quay lại sau.
Bước 11 — Thiết lập các giá trị mặc định cho lỗ vias, độ rộng đường dẫn và khoảng cách.
Đặt các giá trị mặc định thông qua kích thước, độ rộng đường dẫn và khoảng cách. Các giá trị mặc định này được áp dụng trong quá trình định tuyến. Đối với các mạng đặc biệt hoặc mạng nguồn, điều chỉnh tạm thời.
Bước 12 — Thiết lập quy tắc nâng cao
Nếu có tín hiệu tốc độ cao, hãy thiết lập các quy tắc cho các hạn chế định tuyến. Các quy tắc nâng cao bao gồm độ rộng/khoảng cách của cặp tín hiệu vi sai, giới hạn độ dài khớp, thu hẹp pad và khoảng cách tối thiểu. Ví dụ, tín hiệu DDR3 yêu cầu độ dài khớp: các đường địa chỉ, đồng hồ và lệnh phải có độ dài bằng nhau; các đường dữ liệu và DQS cần có độ dài khớp riêng. Kiểm soát độ dài kém có thể làm hỏng thời gian DDR và buộc phải giảm tốc độ. Xem các tài nguyên DDR này để biết thêm chi tiết:
- Nguyên lý hoạt động của DDR và cách xử lý DQS: www.elecfans.com/d/682335.html
- Đồng hồ vi sai, DQS & DQM: www.cnblogs.com/edadoc/p/6387049.html
Một số quy tắc có thể cần được định tuyến trước, sau đó điều chỉnh và sửa đổi quy tắc để tuân thủ các quy tắc.
Bước 13 — Vẽ đường dẫn và vẽ các hình đa giác (hình dạng)
Định tuyến kết nối các mạng sơ đồ với các đường dẫn đồng. Phần lớn thời gian trong thiết kế PCB được dành cho việc định tuyến. Các công cụ định tuyến tự động tồn tại, nhưng đối với các bảng mạch phức tạp, kết quả của chúng thường cần được chỉnh sửa kỹ lưỡng. Một số chuyên gia có thể thiết lập các quy tắc để sử dụng định tuyến tự động hiệu quả. Đối với các mạng dòng điện cao, bạn có thể sử dụng các đường dẫn rộng hoặc đổ đồng. Sử dụng các vùng mặt phẳng kết nối với các pad làm mạng khối.
Việc bố trí mạch cần được thực hiện cẩn thận: chiều rộng đường mạch, khoảng cách, góc và hướng. Tôi sẽ trình bày các mẹo bố trí mạch sau.
Bước 14 — Điều chỉnh khuôn in lụa
Điều chỉnh kích thước, vị trí và hướng của khuôn in lụa sao cho số hiệu linh kiện rõ ràng để lắp ráp và kiểm tra. Các nhà sản xuất thường in logo hoặc mã ngày sản xuất của họ. Các nhà thiết kế có thể ghi chú của riêng họ.
Bước 15 — Xuất tệp khoan và tệp Gerber (tệp bản vẽ)
Sau khi hoàn thành các bước đặt linh kiện, bố trí mạch và in mạch, bạn có thể xuất các tệp sản xuất. Đối với Altium, một số nhà cung cấp Trung Quốc chấp nhận tệp dự án trực tiếp. Đối với PADS và Cadence, bạn phải xuất tệp khoan và tệp Gerber. Nếu có lỗ không tròn, cũng cần xuất tệp gia công cho dao cắt.
Bước 16 — Cung cấp các thông số gia công và ghi chú quy trình
Tệp thiết kế không thể ghi lại mọi thông số. Bạn phải gửi hướng dẫn bằng văn bản cho các thông số và yêu cầu không thể thể hiện trong tệp thiết kế. Đối với các tùy chọn cần được chỉ định, bạn có thể kiểm tra các trang đặt hàng trực tuyến của Philifast (https://flj-pcb.com/).
Dưới đây là các ảnh chụp màn hình hiển thị các thông số ví dụ. Đối với các bảng mạch phức tạp, có thể cần thêm các thông số ngoài những gì được hiển thị. Thiết kế mẫu PCB trực tuyến thường chỉ đáp ứng các yêu cầu đơn giản.
Bước 17 — Điều chỉnh trở kháng và cấu trúc lớp
Đối với tín hiệu tốc độ cao, hãy xác định trở kháng đặc trưng mục tiêu. Khi gửi thiết kế đến nhà máy sản xuất, hãy thiết kế cấu trúc lớp và tính toán chiều rộng đường dẫn và khoảng cách để đạt được trở kháng mục tiêu. Sử dụng các giá trị đã tính toán khi bố trí mạch. Sau khi bố trí, cung cấp cho nhà máy sản xuất cấu trúc lớp và mục tiêu trở kháng. Nhà máy sẽ kiểm tra với vật liệu và quy trình của họ và thông báo cho bạn nếu cần điều chỉnh và sai số trở kháng dự kiến là bao nhiêu. Sau đó, bạn có thể xác nhận xem mục tiêu có khả thi hay không. Nếu bạn không tính toán trở kháng trước mà chỉ chọn cấu trúc lớp và độ rộng ngẫu nhiên, nhà máy có thể không đáp ứng được cả yêu cầu về trở kháng và nhiễu chéo.
Bước 18 — Lắp ráp và hàn mạch in (PCBA)
Sau khi hoàn thành các tệp PCB và nhà sản xuất PCB hoàn thành việc sản xuất bảng mạch, bước tiếp theo là lắp ráp PCB (PCBA). Đối với sản xuất hàng loạt, các dây chuyền SMT được sử dụng. Đối với các lô nhỏ hoặc mẫu thử, nhiều linh kiện (trừ BGA, các pad đất lớn hoặc các linh kiện 0201 rất nhỏ) có thể được hàn tay. Đối với các lô nhỏ dưới 10 bảng mạch, hàn tay có thể rẻ hơn và nhanh hơn so với lắp ráp trên dây chuyền.
Để lắp ráp, bạn phải xuất và gửi:
- BOM (Danh mục vật liệu),
- Tệp đặt và lấy (tọa độ và hướng của bộ phận),
- Mặt nạ dán Gerber (từ lớp mặt nạ dán).
Ghi nhãn tất cả các bộ phận và gửi danh sách bộ phận và tài liệu tham khảo. Sau đó, chờ cho đến khi quá trình lắp ráp mạch in (PCBA) hoàn tất.
