Lướt qua những hiểm nguy của Việc Rà soát Thiết kế

Các cuộc xem xét thiết kế khiến ngay cả những kỹ sư dày dạn kinh nghiệm cũng cảm thấy rùng mình. Dù đã đầu tư bao nhiêu thời gian, công sức và kiểm tra, vẫn còn nỗi sợ rằng có thể đã bỏ sót điều gì đó. Bài viết này sẽ đề cập đến một số kỹ thuật lọc và làm nổi bật đơn giản để giúp tách biệt các thành phần và mạch quan trọng một cách trực quan... tất cả nhằm mục đích làm cho cuộc xem xét thiết kế tiếp theo của bạn ít căng thẳng hơn một chút.

GIỚI THIỆU

Đảm bảo kết nối xem xét thiết kế PCB là một trong những phần quan trọng nhất của thiết kế. Nếu tại bất kỳ điểm nào một mạch đơn lẻ được quản lý kém, điều này có thể dẫn đến các vấn đề trong sản phẩm có thể tốn kém một khoản lớn để khắc phục. Dù thiết kế có tốt đến đâu về lý thuyết, nó vẫn phụ thuộc nhiều vào việc kiểm tra sản phẩm trước các trở ngại khác nhau như vị trí đặt linh kiện, sự kiện nhiệt, tiếng ồn và dòng thiết kế điện năng đúng cách.

Ngày nay, phần mềm là người bạn tốt nhất của mỗi kỹ sư để mô phỏng những vấn đề có thể xảy ra trước khi sản xuất các nguyên mẫu và sản phẩm cuối cùng diễn ra. Đây là một hình thức ngăn chặn có thể nâng cao nhận thức về các vấn đề và đạt được điều mà người ta gọi là “Charm lần đầu tiên”.

THỰC TẾ ẢO CỦA PCB

Mỗi sản phẩm bắt đầu với một khái niệm về cách nó nên hoạt động. Trong tổng thể, sản phẩm bắt đầu với một thiết kế sơ đồ mà ở đó một ý tưởng sẽ được biến thành hiện thực. Giống như giải phẫu của con người, mỗi điểm trên cơ thể chúng ta sẽ thực hiện một nhiệm vụ cùng nhau, thay đổi môi trường xung quanh và cách chúng ta sống cuộc sống của mình.

Trong thế giới thiết kế sơ đồ PCB, kết nối điện tử thường bắt đầu từ cấp độ sơ đồ giữa các chân linh kiện sử dụng dây. Tuy nhiên, để xác định những kết nối này, việc đặt tên cho chúng một cách dễ dàng theo dõi từ nguồn gốc đến điểm kết thúc là một phương pháp tốt. Nhãn mạch là những bộ nhận diện thân thiện với con người, cho phép một nhà thiết kế kết nối các điểm trên mạch mà không cần phải kết nối thực sự chúng với nhau bằng dây.

Một khi đã hoàn thành xương sống của thiết kế trong sơ đồ, thách thức tiếp theo là quản lý chúng trong môi trường bố trí PCB. Phần mềm cổ điển thường xuất một netlist sang môi trường PCB, vì vậy các footprint hoặc decal sẽ nhận được tên mạng được chỉ định trên các pad đáp ứng của chúng. Với công nghệ hiện đại, phương pháp này đã được cải thiện bằng cách tự động hóa quá trình chuyển giao bằng cách sử dụng quy trình ECO trực tiếp loại bỏ việc xuất file netlist thủ công.

Sử dụng các công cụ riêng biệt cho từng giai đoạn của quá trình thiết kế khiến việc quản lý dữ liệu thiết kế của bạn trở nên cực kỳ khó khăn. Mỗi công cụ có cách riêng để mô hình hóa phần của tổng thể câu đố thiết kế. Các mô hình thành phần khác nhau, định dạng file, và netlist, kết hợp tất cả những điều này có thể là một cơn ác mộng. Quá trình thiết kế trong Altium Designer khác biệt. Cho dù bạn đang chỉnh sửa sơ đồ của mình, bố trí một bảng mạch, hay thậm chí thiết kế FPGA, ở mỗi giai đoạn, bạn đang tương tác với một mô hình thống nhất duy nhất của thiết kế. Mọi thành phần quá trình thiết kế trong Altium Designer đều chứa dữ liệu thống nhất này. Đó là một biểu diễn hoàn chỉnh về thực tế của một thành phần. Không chỉ mô hình dữ liệu thống nhất này giúp đồng bộ hóa nhanh chóng và chính xác từng phần của thiết kế, nó còn có nghĩa là khi đến lúc phát hành để sản xuất, bạn có thể tự tin rằng tất cả dữ liệu xuất của bạn đã được xác thực, nhất quán và sẵn sàng cho sản xuất.

CHIẾC KIM TRONG ĐỐNG RƠM

Việc tìm một thành phần trong bố trí là khá vất vả, đặc biệt nếu bạn không biết thành phần nào khác nên được kết nối với thành phần cụ thể đó. Altium cung cấp một giải pháp nơi người dùng có thể dễ dàng tùy chỉnh các tùy chọn lọc hiển thị để chỉ hiển thị các thành phần cần thiết trên dòng chảy thiết kế PCB. Điều này làm cho quá trình xem xét thiết kế toàn bộ dễ dàng để xem và điều hướng (Hình 1).

Lợi ích của việc sử dụng mô hình dữ liệu thống nhất là nó không giới hạn ai khỏi việc tìm kiếm đối tượng trong môi trường Bảng Mạch In chỉ. Tính năng chéo kiểm tra cho phép người dùng chọn nhóm thành phần từ sơ đồ và sau đó tự động chọn các footprint tương ứng của chúng trong môi trường PCB.

Hình 1: Altium Designer cho phép bạn dễ dàng và nhanh chóng tìm thấy các thành phần trong thiết kế của mình.

Khi thiết kế tiến gần đến giai đoạn hoàn thành, việc tạo kết nối trên PCB trở nên khó khăn hơn do hạn chế không gian từ việc các đường dẫn đồng chạy xuyên suốt bảng mạch. Việc ẩn, che hoặc lọc bỏ thông tin không cần thiết khỏi tầm nhìn là rất quan trọng. Thiết kế RF là một ví dụ điển hình vì có một số mạng lưới cần được xử lý với sự cẩn thận đặc biệt. Xác định các mạng lưới là một phần của thiết bị truyền thông là ưu tiên hàng đầu và việc lọc những mạng lưới này có thể quyết định sự thành công và độ tin cậy của sản phẩm. Một nhà thiết kế nên có quyền kiểm soát đầy đủ về việc hiển thị mạng lưới nào, chiều dài tổng cộng của đường dẫn, và nếu có các pad khác chưa được nối.

Hình 2: Các mạng lưới, như mạch RF, có thể được che giấu và kiểm soát.

Hình 3: Các pad cho mạng RF được chọn được làm nổi bật.

BẢNG MẠCH ẢO TRƯỚC KHI CÓ BẢNG MẠCH THỰC TẾ

Các nhà thiết kế PCB thường dựa vào các tệp Gerber để hình dung bảng mạch của họ sẽ trông như thế nào sau khi sản xuất. Đây là một hạn chế vì nó chỉ có thể được xem ở 2D. Một cách tốt để thực sự xem bảng mạch là điều hướng bên trong ở 3D, Hình 4, để xem đường dẫn của các dẫn điện và kết nối của chúng giữa các lớp với vias và pads.

Hình 4: Sử dụng 3D, bạn có thể thấy các đường dẫn dẫn điện bên trong bảng mạch.

Lớp mặt nạ hàn cũng có thể được xem để đảm bảo đạt được độ phủ đúng cách, như được hiển thị trong Hình 5. Đây là một lớp polymer mỏng giống như sơn được áp dụng lên các đường dẫn đồng để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong quá trình sản xuất. Một ứng dụng khác của nó là để ngăn chặn việc hình thành các giọt hàn có thể gây ra kết nối không mong muốn giữa các dẫn điện. Điều này được gọi là cầu hàn.

Hình 5: Lớp mặt nạ hàn có thể được xem ở đây, màu xanh.

KẾT LUẬN

Thiết kế Bảng Mạch In có thể phức tạp, nhưng hoàn toàn có thể vượt qua các thách thức với sự giúp đỡ của các bảng tìm kiếm và lọc. Sử dụng những tính năng này, dù bạn là người mới bắt đầu hay là một người có kinh nghiệm trong thiết kế PCB, con đường duy nhất là tiến lên. Đây là nơi công cụ thiết kế của bạn nên giúp giảm thiểu lỗi trong thiết kế và tăng năng suất bằng cách tự động hóa môi trường của nó.