Hướng dẫn Thiết kế PCB cho Kỹ sư: Phần 1 Đội ngũ

Created: Tháng Hai 10, 2017
Updated: Tháng Mười 27, 2020

Ai tham gia vào quá trình thiết kế và kỹ thuật PCB? Việc tạo ra một bản vẽ PCB là nỗ lực của cả một nhóm, không chỉ là trách nhiệm của một người. Nhiều lĩnh vực kỹ thuật và khoa học kết hợp lại để biến tầm nhìn của bạn thành hiện thực. Là kỹ sư dự án, bước đầu tiên của bạn là xác định và tổ chức nhóm thiết kế PCB của mình, đảm bảo tất cả các vai trò quan trọng được phủ kín cho một dự án thành công.

Hướng dẫn Thiết kế PCB cho Kỹ sư Phần 1: Đội Ngũ

Hướng dẫn Thiết kế PCB cho Kỹ sư: Phần 1 là cuốn đầu tiên trong loạt sách thiết kế PCB miễn phí phục vụ như một cẩm nang cho người mới/nhà nghiên cứu, hoặc chuyên gia kỹ thuật điện tử. Loạt sách sẽ giúp bạn hiểu về các phương pháp, giai đoạn, và thực hành trong việc sản xuất một bảng mạch in (PCB) từ tầm nhìn của một kỹ sư. Từ khái niệm đến giao hàng của PCB được lắp ráp hoàn chỉnh, chúng tôi hướng dẫn bạn qua các giai đoạn thiết kế cơ bản sử dụng Phần mềm Thiết kế PCB trực tuyến cùng với các thực hành công nghiệp đã được chứng minh có thể được điều chỉnh theo nhu cầu cụ thể của bạn.

Hiểu biết về các Nhân vật Chính trong đội ngũ thiết kế PCB

Các thành viên của nhóm bạn có thể bao gồm những người sau (Xem Hình 1):

Hình 1: Tổ chức đội ngũ thiết kế PCB cơ bản.

Kỹ sư Thiết kế

Bạn — Vâng, bạn đang ngồi vào vị trí lái khi là một kỹ sư PCB, cân bằng giữa việc thực hiện nhiệm vụ của mình và quản lý các đội thiết kế PCB được liệt kê dưới đây để đưa PCB này vào cuộc sống. Và, bạn chịu trách nhiệm cho sản phẩm cuối cùng của bảng mạch PCB. Quyết định cuối cùng và sự chấp thuận là của bạn. Trách nhiệm dừng lại ở đây.

Thành công của chu trình thiết kế sản phẩm của bạn dựa trên khả năng quản lý hiệu quả nguồn lực nội bộ và bên ngoài của bạn cùng với nhiều công cụ phần mềm miễn phí dành cho kỹ sư PCB mà bạn có thể sử dụng để hoàn thành việc phát triển sản phẩm

Hệ thống ERP/MRP

Hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và hoạch định nhu cầu vật liệu (MRP) là nơi mọi thứ bắt đầu. Từ ý tưởng ban đầu đến sản phẩm cuối cùng, hệ thống ERP/MRP của bạn đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết kế và phát triển quy trình và kế hoạch của bạn. Hầu hết các công cụ phần mềm mà đội ngũ của bạn sử dụng cho việc thiết kế và phát triển sản phẩm của mình đều kết nối trực tiếp với hệ thống vật liệu PCB MRP của bạn. Altium Designer Book có một hệ thống liên kết nhà cung cấp có thể kết nối trực tiếp với hệ thống ERP/MRP của bạn thông qua một kết nối cơ sở dữ liệu mở (ODBC). Việc có sẵn liên kết này với nguồn cung cấp bên ngoài cùng với liên kết đến cơ sở dữ liệu phần của công ty bạn cho phép bạn tích hợp mượt mà tất cả dữ liệu đó vào chuỗi cung ứng của mình.

Nhà thiết kế PCB CID+

Thành viên này cần phải am hiểu mọi khía cạnh của quy trình thiết kế và bố trí PCB. Thực tế, trong một số trường hợp, bạn chỉ cần giao bản mạch hoàn chỉnh và bảng vật liệu, và nhà thiết kế PCB sẽ thực hiện phần còn lại, bao gồm cả việc quản lý toàn bộ quy trình cho bạn. Điều này cho phép bạn có tự do tập trung vào các nhiệm vụ liên quan đến dự án khác. Nhà thiết kế PCB hiểu biết về các đặc tính điện của mạch điện tử và cách áp dụng và sản xuất tài liệu cần thiết để chế tạo và lắp ráp PCB. Ngoài ra, nhà thiết kế cần phải am hiểu về khoa học vật liệu liên quan đến việc sản xuất PCB, cũng như các quy trình liên quan đến việc lắp ráp PCB.

Việc có một nhà thiết kế đã được đào tạo và giữ chức danh CID (Nhà Thiết Kế Kết Nối Chứng Nhận - Cơ Bản) hoặc CID+ (Nâng Cao) từ IPC — Hiệp Hội Kết Nối Công Nghiệp Điện Tử sẽ rất phù hợp. CID và CID+ là những chứng chỉ chuyên nghiệp có giá trị được công nhận trên toàn ngành công nghiệp điện tử. Altium Designer^® trong tay một nhà thiết kế PCB tài năng cung cấp các công cụ thiết kế PCB để đạt được kết quả bạn mong muốn trong một cuốn sách thiết kế PCB hoàn chỉnh.

(Lưu ý: Nếu bạn không sử dụng PCB Designer, bạn cần phải nhờ đến kỹ sư cơ khí của mình, người có khả năng thiết kế PCB và điều hướng qua cảnh quan của nguồn lực sản xuất và lắp ráp bên ngoài cũng như là một nguồn lực quý giá khi đến với quá trình tài liệu hóa.)

PCB Designer 2 / Thủ thư

Bạn có thể có một tổ chức với nhiều hơn một nhà thiết kế PCB. Nhà thiết kế PCB thứ hai có thể có hoặc không có chứng chỉ CID. Biết được điểm mạnh và điểm yếu của đội ngũ thiết kế PCB của bạn và phân công nhiệm vụ một cách phù hợp. Một nhà thiết kế PCB mới có thể được giao nhiệm vụ quản lý thư viện công ty của bạn hoặc bạn có thể có một thủ thư chuyên trách.

Thư viện của bạn chứa đầy đủ dữ liệu về các thành phần sẽ được sử dụng trong thiết kế của bạn, cũng như biểu tượng sơ đồ, dấu chân PCB, mô hình 3D, và bất kỳ tài liệu liên quan nào đến thiết kế PCB cứng-linh hoạt. Đó là một yếu tố cơ bản trong việc quyết định sự thành công hoặc thất bại của các thiết kế của bạn. Cần phải tạo ra các hướng dẫn để quản lý việc tạo ra, quản lý, và lưu trữ thư viện.

PCB Service Bureau

Tổ chức của bạn có thể không có đủ nguồn lực để hoàn thành một dự án với nhiều PCB. Bạn có thể cần đến dịch vụ của một văn phòng dịch vụ PCB để giúp hoàn thành một dự án lớn. Một văn phòng dịch vụ PCB thường bao gồm một nhóm các nhà thiết kế PCB có kỹ năng cao với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành. Dịch vụ họ cung cấp thay đổi từ văn phòng này sang văn phòng khác. Một số có thể chỉ cung cấp dịch vụ thiết kế trong khi những người khác có thể cung cấp dịch vụ trọn gói, nơi họ chịu trách nhiệm về việc giao hàng mẫu PCB hoàn chỉnh và bảng mạch in đã lắp ráp.

Hãy lựa chọn một cách khôn ngoan về những thiết kế nào bạn muốn gửi đến nguồn lực bên ngoài. Mặc dù bạn đang thuê ngoài việc thiết kế thực tế, phải có người được giao nhiệm vụ quản lý nguồn lực bên ngoài đó để đảm bảo việc giao hàng một gói thiết kế và lắp ráp hoàn chỉnh không yêu cầu sửa chữa bởi nguồn lực nội bộ của bạn và ảnh hưởng đến lịch trình thiết kế của bạn. Khả năng xuất file và đóng gói file trong sách Altium Designer rất phù hợp để cung cấp cho nguồn lực thiết kế bên ngoài của bạn một bộ thông tin đầy đủ họ cần.

Kỹ Sư Cơ Khí

Các kỹ sư cơ khí PCB của bạn được tham gia ngay từ đầu trong quá trình thiết kế, giúp phát triển mô hình của khái niệm ban đầu về vỏ bảo vệ chứa PCB. Người này làm việc chặt chẽ với nhà thiết kế PCB để đảm bảo sự kết hợp giữa PCB và vỏ bảo vệ đáp ứng yêu cầu của ý định thiết kế. Quá trình thiết kế có thể không khoan nhượng trong phương diện này khi mà những thay đổi về hình dạng, kích thước và chức năng của PCB có thể xảy ra xuyên suốt quá trình thiết kế, và việc chia sẻ dữ liệu giữa nhà thiết kế PCB và kỹ sư cơ khí phải được thực hiện một cách liền mạch. Altium mang lại lợi ích bằng cách cung cấp nhiều định dạng đầu ra để giao tiếp với bộ công cụ kỹ thuật cơ khí cũng như cung cấp công cụ Draftsman mà kỹ sư cơ khí có thể sử dụng để hỗ trợ việc tạo tài liệu.

Mua Sắm

Bộ phận mua sắm của bạn là nguồn lực ngoại vi của bạn. Mua sắm quản lý (và thanh toán) cho việc sản xuất, lắp ráp, chìa khóa trao tay, nhà phân phối linh kiện điện tử, cơ sở kiểm tra và thiết bị kiểm tra. Bộ phận mua sắm của bạn nên có khả năng cung cấp cho bạn thông tin và quyền truy cập vào một loạt nguồn lực bên ngoài giúp bạn đạt được mục tiêu ngắn hạn và dài hạn. Một giấy phép Altium Designer Viewer có thể rất có giá trị cho bộ phận mua sắm của bạn để truy cập vào bảng vật liệu và các định dạng dữ liệu đầu ra khác mà họ có thể cần truy cập để truyền đạt thông tin quan trọng cho nguồn lực bên ngoài của bạn.

Lắp Ráp Nội Bộ

Bộ phận này cần có nhân sự có kỹ năng cao, có khả năng cung cấp một PCB đã lắp ráp. Sử dụng họ cho việc lắp ráp nguyên mẫu. Họ có thể giải quyết các vấn đề liên quan đến việc đặt linh kiện ở giai đoạn đầu của quá trình thiết kế. Việc hợp tác với họ là cần thiết trong suốt quá trình đặt linh kiện và trong việc xác định các vấn đề với tài liệu đúng cách mà không làm cản trở lịch trình thiết kế. Một giấy phép Altium Designer Viewer có thể được sử dụng bởi quản lý lắp ráp nội bộ, cho phép họ truy cập vào tài liệu và giúp họ chuẩn bị tốt hơn cho việc bắt đầu lắp ráp.

Đảm Bảo Chất Lượng

Bộ phận chất lượng của bạn có thể làm việc cùng với các nguồn lực sản xuất và lắp ráp bên ngoài để đảm bảo việc giao hàng một bộ phận lắp ráp hoàn chỉnh đáp ứng các thông số kỹ thuật của sản phẩm. Một bộ phận QA được trang bị đúng cách có các nguồn lực sẵn có để họ có thể kiểm tra đúng cách các PCB lắp ráp đến. IPC đã đề cập trước đây, có thể cung cấp cho các tổ chức tất cả tài liệu, đào tạo, và chứng chỉ cần thiết để thực hiện những nhiệm vụ này. Họ cũng duy trì một bộ tiêu chuẩn, giúp tạo điều kiện giao tiếp với sản xuất và lắp ráp.

Nhà Sản Xuất PCB / Nhà Lắp Ráp PCB

Lựa chọn một cách khôn ngoan. Với sự hỗ trợ từ phòng mua hàng của bạn, bạn nên có nhiều lựa chọn trong các quyết định bạn có thể đưa ra. Giá cả, thời gian dẫn đầu và khả năng có sẵn của linh kiện và vật liệu chỉ là một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến việc giao hàng của một bảng mạch trống hoặc thậm chí một bộ lắp ráp hoàn chỉnh. Một số nhà cung cấp chuyên về các lĩnh vực khác nhau như nguyên mẫu chuyển đổi nhanh, đơn hàng số lượng lớn với thời gian dẫn đầu dài, hoặc một loạt các kết hợp dịch vụ nằm dưới danh mục Turn-Key. Altium Designer mang lại lợi ích cho các đội thiết kế PCB của bạn với khả năng hiện có để xuất một loạt rộng các định dạng tệp về sản xuất và lắp ráp sách thiết kế PCB. Đa dạng hóa các lựa chọn và phát triển mối quan hệ với các xưởng sản xuất và lắp ráp để đảm bảo rằng kỳ vọng từ cả hai bên được đáp ứng.

Kiểm Tra Nâng Cao

Nếu bạn cần kiểm tra nâng cao cho một bảng mạch, hãy nhớ rằng tùy thuộc vào bài kiểm tra hoặc các bài kiểm tra cần thiết, nó sẽ thêm một lượng thời gian đáng kể vào cuối chu kỳ thiết kế. Có một môi trường thiết kế như Altium Designer có thể cho phép bạn cung cấp tài liệu thực tế sớm trong chu kỳ thiết kế, để báo giá sớm và có khả năng chuyển tiếp bất kỳ thay đổi nào có thể ảnh hưởng đến việc giao hàng cuối cùng của các PCB đã kiểm tra.

Xây Dựng Một Đội Ngũ Thiết Kế Bố Cục PCB Mạnh Mẽ Cho Sự Thành Công

Việc điều phối tất cả các hoạt động và nhiệm vụ cho thiết kế sản phẩm có thể là một nỗ lực đáng sợ, ít nhất là để nói. Khi chúng ta tiếp tục loạt bài qua hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn các phương pháp thiết kế đã được chứng minh và các thủ tục đánh giá thiết kế giúp tăng cường thành công trong việc giao hàng thiết kế hoàn chỉnh mong muốn.

Hiểu biết của các thành viên trong nhóm về vai trò của họ trong quá trình thiết kế & kỹ thuật PCB đa lớp tương đương với sự thành công được đo lường của dự án. Các thành viên trong nhóm cũng phải có các công cụ phù hợp để hoàn thành nhiệm vụ của mình. Trong khi các thành viên trong nhóm nội bộ có thể có các công cụ để hoàn thành nhiệm vụ của mình, các thành viên trong nhóm bên ngoài cũng có bộ công cụ của riêng họ mà bạn không biết và phải có khả năng giao tiếp và hoặc kết nối với công cụ và môi trường của nhóm bạn để thành công.

Trước bối cảnh rộng lớn của các công cụ có sẵn trên thị trường thiết kế & kỹ thuật PCB chuyên nghiệp, việc có các công cụ có thể giao tiếp một cách liền mạch trên phạm vi rộng lớn đó là điều cần thiết. Altium Designer cung cấp một môi trường như vậy. Hơn nữa, Altium Designer không chỉ là công cụ dành cho kỹ sư, môi trường thống nhất cùng với các tính năng hợp tác có thể được điều chỉnh cho bất kỳ tổ chức nào, dù là một startup hay một tổ chức toàn cầu. Altium Designer cung cấp một môi trường cấp phép linh hoạt và có thể được điều chỉnh cho nhu cầu của bất kỳ tổ chức nào.