Ba Lỗi Thiết Kế PCB Phổ Biến Bạn Có Thể Nhận Biết Trong Các Tệp Gerber của Mình

Phát hiện một số lỗi thiết kế PCB phổ biến sẽ giúp bo mạch của bạn được đưa vào sản xuất nhanh hơn

Tôi phải thừa nhận rằng tôi không phải là một sinh viên xuất sắc cho đến khi tôi bắt đầu học sau đại học. Tại thời điểm đó, tôi bắt đầu dành nhiều năng lượng cho bài tập về nhà hơn là các lĩnh vực khác trong cuộc sống của mình. Chắc chắn, đời sống xã hội của tôi trở nên không tồn tại, nhưng tôi sớm trở thành một sinh viên xuất sắc và tôi không bao giờ nhìn lại.

Giống như bạn cần phải làm bài tập về nhà khi còn đi học, bạn cũng nên làm bài tập về nhà trước khi gửi thiết kế mới của mình cho nhà sản xuất. Có một số lỗi phổ biến có thể xuất hiện trong bất kỳ thiết kế mới nào, nhưng bạn có thể tránh được những vấn đề này bằng cách kiểm tra kỹ lưỡng bố cục và tệp Gerber trước khi gửi thiết kế đi sản xuất. Kiểm tra những điểm này giúp bạn tránh được phản hồi không chào giá từ nhà sản xuất và giúp tăng hiệu suất sau khi lắp ráp.

Lỗi Thiết Kế PCB Phổ Biến Trước Khi Sản Xuất

Nhà sản xuất đáng giá tiền hóa đơn của họ sẽ dành thời gian để kiểm tra một số điểm chính trước khi bắt đầu quá trình sản xuất và lắp ráp:

• Tính khả dụng, chi phí và lỗi thời của linh kiện

• Sự phù hợp giữa sơ đồ, bố cục, tệp Gerber, danh sách vật liệu và tệp Excellon

• Sự tuân thủ quy trình sản xuất

Điểm đầu tiên ở trên đòi hỏi việc kiểm tra chuỗi cung ứng để đảm bảo rằng các linh kiện của bạn có thể được mua với ngân sách của bạn. Kiểm tra sự lỗi thời cũng đảm bảo sản phẩm của bạn sẽ có thời gian tồn tại liên quan lâu nhất. Làm bài tập này một mình, và thực hiện nó trước khi bạn tạo sơ đồ và bố trí của mình, giảm thiểu rủi ro phải thiết kế lại và giảm thời gian sản xuất tổng thể.

Điểm thứ hai liên quan đến việc so sánh trực tiếp giữa các tài liệu thiết kế của bạn. Bạn muốn đảm bảo rằng mỗi lỗ khoan xuất hiện trong tệp Gerber và tệp khoan của bạn. Bạn cũng nên kiểm tra xem mỗi linh kiện trong sơ đồ/bố trí của bạn có xuất hiện trong bảng kê vật liệu hay không. Một số chương trình CAD sẽ tạo ra các tệp riêng lẻ cho mỗi lớp bảng mạch, và đó là trách nhiệm của nhà thiết kế để đảm bảo rằng mọi tệp cần thiết để sản xuất một bảng mạch được chuẩn bị và chính xác.

Điểm thứ ba thực sự liên quan đến điểm thứ hai. Các nhà sản xuất thường xem xét file Gerber và Excellon của bạn để đảm bảo thiết kế của bạn có thể được sản xuất ở quy mô lớn với quy trình của họ. Các tính năng có thể trông xuất sắc trong bố cục và Gerber của bạn, nhưng chúng có thể không xuất hiện theo cách bạn tưởng tượng (nếu có) trong sản phẩm hoàn thiện của bạn. Là một nhà thiết kế, bạn nên tham khảo ý kiến của nhà sản xuất hoặc đại diện của nhà sản xuất về khả năng và yêu cầu của họ.

Dưới đây là một số lỗi thiết kế PCB phổ biến mà bạn có thể phát hiện nếu bạn kiểm tra kỹ lưỡng Gerber và bố cục của mình.

Lỗ khoan chồng lấn hoặc đặt sai vị trí

Chồng lấn hai lỗ khoan để cố gắng tạo ra một khe là một công thức cho thảm họa. Có một khả năng cực kỳ cao rằng mũi khoan sẽ gãy trong quá trình khoan. Thay vào đó, bạn có thể sử dụng các mã trong bảng khoan Excellon sẽ định nghĩa tính năng cụ thể này là một khe. Tương tự, việc đặt sai vị trí các điểm khoan cho vias có thể đánh vào một đường dẫn hoặc pad trên bề mặt hoặc lớp bên trong, điều này sẽ phá hủy tính năng đồng.

Cả hai lỗi này có thể được xác định bằng cách bật tất cả các lớp trong bố cục PCB của bạn trong quá trình kiểm tra DFM. Với những thiết kế tương đối đơn giản, nhà sản xuất của bạn có thể đơn giản di chuyển via cho bạn vì điều này không có khả năng ảnh hưởng đến chức năng. Trong những thiết kế phức tạp hơn, nhà sản xuất của bạn sẽ (hoặc nên) ngần ngại di chuyển bất kỳ lỗ khoan hoặc via nào cho bạn vì nhiều thay đổi phức tạp hơn có thể được yêu cầu. Thiết kế của bạn có thể được gửi trả lại cho bạn để thay đổi trước khi bo mạch của bạn có thể được gửi đi sản xuất.

Bạn có biết cách xác định đường dẫn dòng điện trở lại trong bố cục PCB này không?

Khoảng Cách Mặt Nạ Hàn Xung Quanh Các Pad

Lỗi mặt nạ hàn là điều khá phổ biến. Trong một số trường hợp, nhà sản xuất có thể sửa chữa những lỗi này trong quá trình xem xét thiết kế. Trong một số trường hợp, đặc biệt với các thiết kế HDI, nhà sản xuất sẽ gửi thiết kế của bạn trở lại để chỉnh sửa. Điều này sẽ cho phép xem mặt nạ hàn đã vô tình che phủ các pad, lỗ, hay via ở đâu. Ngược lại, khoảng cách mặt nạ hàn xung quanh các pad có thể được làm quá lớn, khiến cho các đường dẫn đồng gần đó trên lớp bề mặt lộ ra qua mặt nạ hàn.

Các đường mạch được hoàn thiện bề mặt (ví dụ, với ENIG) trước khi áp dụng lớp chống hàn, do đó vấn đề với các đường mạch lộ ra không phải là vấn đề về khả năng ăn mòn. Nguy cơ thực sự với các đường mạch lộ ra xung quanh các pad SMT liên quan đến quá trình lắp ráp, đặc biệt là hàn reflow. Có một nguy cơ về việc tạo cầu nối giữa một pad và một đường mạch lộ ra gần đó, hoặc giữa hai đường mạch lộ ra liền kề, khi khoảng cách chống hàn quá lớn.

Sửa lỗi chống hàn chỉ đơn giản là vấn đề bật tất cả các lớp của bạn trong quá trình xem xét thiết kế. Việc đơn giản như phóng to vào Gerbers của bạn và kiểm tra cẩn thận các lỗ mở chống hàn trước khi gửi thiết kế của bạn cho nhà sản xuất có thể ngăn chặn sự chậm trễ dài hạn. Một nhà sản xuất có kinh nghiệm có thể nhận thấy điều này ngay lập tức, nhưng những nhà sản xuất ở nước ngoài mới vào nghề có thể bắt đầu sản xuất mà không cần suy nghĩ lại về lớp chống hàn của bạn.

Chú ý đến khoảng cách chống hàn

Tỉ lệ Khía cạnh Siêu Cao cho Các Via Mù và Chôn

Các via mù và via chôn rất hữu ích cho việc định tuyến giữa các bảng mạch đa lớp với số lượng lớp cao. Trong các bảng mạch HDI, via mù ở một bên của chồng lớp rất hữu ích vì chúng loại bỏ nhu cầu sử dụng via xuyên lớp kéo dài toàn bộ chồng lớp. Điều này không nhằm gièm pha via mù; thông điệp ở đây là sử dụng chúng một cách cẩn thận và chú ý đến tỷ lệ khía cạnh của via của bạn.

Quan điểm thông thường về via mù/chôn là chúng chỉ nên kéo dài qua một lớp duy nhất. Nếu bạn cần kéo dài qua nhiều lớp, thì bạn sẽ cần sử dụng via mù/chôn chồng lên nhau. Tuy nhiên, một số công cụ CAD sẽ cho phép bạn định nghĩa một via mù kéo dài qua bất kỳ số lượng lớp nào, thậm chí qua cả lõi của bảng mạch của bạn. Nói cách khác, một số công cụ CAD không giới hạn tỷ lệ khía cạnh của via mù/chôn của bạn.

Các via có tỷ lệ chiều cao lớn có thể khiến thiết kế của bạn không được chấp nhận đặt hàng, đặc biệt là khi cố gắng định tuyến qua lõi của lớp nền. Nếu bạn cần định tuyến giữa nhiều lớp trên một bảng mạch có số lượng lớp cao, bạn sẽ tốt hơn khi sử dụng các via chồng lấp/kín cho hai lý do. Đầu tiên, via chồng lấp/kín cần được mạ giống như bất kỳ via nào khác. Một via có tỷ lệ chiều cao lớn có thể khó mạ hơn qua toàn bộ via, dẫn đến lớp đồng mỏng hơn sâu bên trong lỗ via. Một via có đường kính lớn hơn nói chung có thể được mạ sâu hơn vào lỗ via. Tại một điểm nào đó, đường kính via trở nên nhỏ đến mức chi phí của bạn bắt đầu tăng lên vì kích thước mũi khoan cần thiết để đặt via trở nên nhỏ đến mức dễ gãy trong quá trình sản xuất, do đó, khoan bằng laser được sử dụng.

Chú ý đến tỷ lệ chiều cao của via

Tỷ lệ khía cạnh cao nhất của via mù bạn nên sử dụng trên bảng mạch của mình phụ thuộc vào đường kính của lỗ via. Đối với các via có đường kính lớn (~10 mils), một số nhà sản xuất sẽ đặt các via mù bao gồm nhiều lớp chỉ khi tỷ lệ khía cạnh không vượt quá 2 hoặc 3. Các via mù/chôn nhỏ hơn với tỷ lệ khía cạnh tương tự phải được giới hạn trong việc bao gồm ít lớp hơn. Tại một số điểm (miễn là bạn không ở trong chế độ microvia), bạn sẽ tốt hơn khi đơn giản sử dụng các via xuyên lỗ với việc định tuyến sáng tạo hơn.

Các công cụ thiết kế và phân tích PCB mạnh mẽ trong Altium Designer có thể giúp bạn phân tích tất cả các khía cạnh của sơ đồ và bố trí của mình. Bạn cũng sẽ có một bộ công cụ đầy đủ để chuẩn bị các tài liệu giao hàng cho nhà sản xuất của mình. Những công cụ này được xây dựng dựa trên một động cơ thiết kế theo quy tắc, cho phép bạn thực hiện các bước xác minh quan trọng trong suốt quá trình thiết kế.

Bây giờ bạn có thể tải về bản dùng thử miễn phí của Altium Designer và tìm hiểu thêm về các công cụ bố trí, mô phỏng và lập kế hoạch sản xuất tốt nhất trong ngành. Nói chuyện với một chuyên gia Altium ngày hôm nay để tìm hiểu thêm.