Thiết kế mạch điện tử nhỏ đòi hỏi sự chú ý lớn

Với việc liên tục giới thiệu các loại thuế mới cùng với chi phí sinh hoạt ngày càng tăng, chỉ là vấn đề thời gian trước khi người tiêu dùng phải chịu đựng hậu quả của chuỗi ảnh hưởng. Tôi cảm thấy khó chịu khi những nhà hàng địa phương yêu thích của mình tăng giá hoặc phải giảm kích cỡ phục vụ. Tất nhiên, tôi muốn mọi thứ giữ nguyên như cũ nhưng ít nhất tôi vẫn có thể thỏa mãn cơn đói của mình bằng cách trả thêm một chút tiền.

Trong lĩnh vực điện tử, thiết kế PCB cũng đang trở nên nhỏ gọn hơn, giống như đĩa pasta yêu thích của tôi. Khi các công ty điện tử cố gắng tích hợp hàng trăm chức năng vào những PCB ngày càng nhỏ gọn, các nhà thiết kế phần cứng được thử thách đến giới hạn. Kỹ sư điện tử được yêu cầu thiết kế sử dụng PCB nhỏ hơn trong khi đảm bảo rằng thiết bị PCB không gặp bất kỳ vấn đề chức năng nào. Do số lượng thách thức ngày càng tăng trong thiết kế PCB, việc học cách tối ưu hóa Bảng Mạch In của bạn cho thiết kế thành phần nhỏ gọn từ sớm trở nên quan trọng.

Mẹo Hữu Ích cho Thiết Kế PCB Nhỏ Gọn

Khi bạn được thông báo rằng PCB của bạn phải vừa với một vỏ thiết bị nhỏ không tưởng, dưới đây là một số mẹo quan trọng bạn có thể theo dõi:

1. Sử dụng Các Thành Phần Kích Thước Nhỏ

Các gói lớn như một điện trở 0805 có thể làm cho việc chế tạo thủ công trở nên dễ dàng hơn nhưng không phù hợp trong thiết kế mạch điện tử gọn nhẹ. Tìm các thành phần gắn mặt nhỏ nhất mà nhà lắp ráp của bạn có thể xử lý và sử dụng chúng trong thiết kế mạch in của bạn. Sử dụng một vi điều khiển như Gói Phẳng Bốn Cạnh (QFP) với hàng trăm chân có thể chiếm dụng không gian quý giá trên PCB. Thay thế các thành phần lớn hơn bằng gói Ball Grid Array (BGA).

Tiết kiệm thêm không gian với các thành phần BGA.

2. Điều Khiển Với Các Đường Dẫn và Kích Thước Lỗ Nhỏ Hơn

Hầu hết các nhà sản xuất PCB có thể xử lý các đường dẫn mỏng đến 4 mil. Tận dụng sức mạnh đó và làm cho các đường dẫn của bạn nhỏ hơn bất cứ khi nào có thể. Tất nhiên, cũng có những ngoại lệ cho điều này. Các đường dẫn nguồn và ăng-ten microstrip cần được thiết kế theo các giá trị đã tính toán. Điều này cũng áp dụng cho kích thước khoan cho vias hoặc pads. Bạn sẽ tiết kiệm được một lượng không gian đáng kể bằng cách tối ưu hóa cả hai.

3. Sắp Xếp Các Ký Hiệu Một Cách Có Hệ Thống

Việc xóa bỏ các ký hiệu thiết kế để nhường chỗ cho các đường dẫn và linh kiện có vẻ hấp dẫn, nhưng đó không phải là lựa chọn khôn ngoan. Thay vào đó, hãy làm cho các ký hiệu nhỏ lại và tổ chức chúng thành các nhóm nhỏ hơn. Hãy chắc chắn rằng cách sắp xếp phản ánh các linh kiện theo một trật tự hệ thống. Điều này cũng giúp việc truy tìm một bộ phận trở nên dễ dàng hơn trong một PCB đông đúc.

4. Thiết kế PCB Đa lớp

Khi số lượng đường dẫn ngăn cản thiết kế của bạn vừa vặn với kích thước cho trước, hãy tăng số lượng lớp PCB. PCB đa lớp thường đắt hơn so với bố cục tiêu chuẩn 2 lớp. Bạn có thể bắt đầu bằng cách chuyển các lớp nguồn và mặt đất vào các lớp bên trong, tạo ra một PCB 4 lớp. Nếu điều đó vẫn chưa đủ, bạn có thể tăng số lượng lớp trong khi giữ các lớp tín hiệu được tách biệt bởi các lớp mặt đất để giảm thiểu sự can thiệp.

5. Sáng tạo Với Vias

Việc định tuyến trên một PCB nhỏ gọn có thể dẫn đến một số lượng lớn vias. Và khi bạn có nhiều lớp tín hiệu, vias thông thường càng trở thành trở ngại hơn là giúp đỡ. Sử dụng vias mù hoặc vias chôn để tiết kiệm không gian ở cả hai bên của PCB của bạn. Điều này sẽ làm tăng chi phí của PCB nhưng cũng có thể tạo ra sự khác biệt trong việc định tuyến thành công một thiết kế nhỏ gọn.

6. Kỹ thuật Quản lý Nhiệt độ Hiệu quả

Thật vô ích khi dành thời gian quý báu để chật cứng các linh kiện trong một PCB nhỏ gọn chỉ để sau đó PCB chỉ tồn tại được một tuần do vấn đề nhiệt. Đây là một trong những thách thức lớn mà thiết kế PCB nhỏ gọn phải đối mặt. Để giảm thiểu vấn đề nhiệt, chuyển môi trường xung quanh các linh kiện phát nhiệt sang tản nhiệt PCB. Đặt đủ lỗ via nhiệt để tản nhiệt một cách hiệu quả. Nếu cần, sử dụng PCB dày hơn để ngăn chặn sự tăng nhiệt độ nhanh chóng.

Việc này có thể trở nên nóng bỏng với PCB nhỏ gọn.

7. Thực hiện Kiểm tra Định tuyến Nhanh

Tôi từng mắc phải sai lầm là lãng phí nhiều ngày để cố gắng định tuyến một PCB về mặt vật lý là không thể, đơn giản là không có đủ không gian cho việc định tuyến. Đó là khi phần mềm thiết kế PCB chưa được trang bị các tính năng tự động định tuyến thông minh. Ngày nay, bạn có thể dễ dàng tránh được sự thất vọng này bằng cách để phần mềm tự động định tuyến toàn bộ thiết kế để chứng minh rằng nó kỹ thuật có thể định tuyến được. Có khả năng, nếu phần mềm có thể hoàn thành việc định tuyến trong một khoảng thời gian hợp lý, bạn sẽ có thể định tuyến nó sử dụng các quy tắc thiết kế đã được thiết lập trước đó.

Nếu bạn muốn thiết kế một PCB gọn nhẹ một cách hiệu quả và tối ưu hóa cơ hội thành công của mình, phần mềm thiết kế PCB tuyệt vời giúp ích. Altium Designer^® cho phép bạn kiểm tra khả năng định tuyến và vừa vặn trong khi làm cho việc thiết lập và đặt các via mù trở nên đơn giản. Bạn cũng có thể tùy chỉnh kích thước đường dẫn và lỗ cho các tín hiệu cụ thể.

Cần thêm sự giúp đỡ với thiết kế PCB gọn nhẹ của bạn? Liên hệ với chuyên gia tại Altium.