ในการออกแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ตั้งแต่การสร้างแผนผังไปจนถึง เค้าโครง PCB และการกำหนดเส้นทาง ข้อผิดพลาดต่างๆ อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากขาดประสบการณ์หรือความรู้ ซึ่งอาจขัดขวางความก้าวหน้า และในกรณีร้ายแรง อาจทำให้แผงวงจรไม่สามารถใช้งานได้ เพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าว จำเป็นต้องปรับปรุงความเข้าใจของเราในด้านนี้และหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทั่วไป
บทความนี้จะกล่าวถึงปัญหาการเจาะทั่วไปบางประการระหว่าง การออกแบบ PCB เพื่อช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงการทำผิดพลาดซ้ำๆ การเจาะสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ รูทะลุ รูตัน และรูฝัง รูทะลุ ได้แก่ รูทะลุชุบ (PTH) รูทะลุไม่ชุบ (NPTH) และรูทะลุ ซึ่งทั้งหมดนี้มีไว้เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างชั้นต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นประเภทใด รูที่ขาดหายไปอาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในการทำงานได้อย่างมาก ดังนั้นการออกแบบการเจาะที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญ
ปัญหาที่ 1: การวางรูสล็อตบนเลเยอร์ที่ไม่ถูกต้องใน Altium Design
- คำอธิบายปัญหา:รูช่องหายไป ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้
- การวิเคราะห์สาเหตุ:นักออกแบบพลาดการสร้างช่องของส่วนประกอบ USB ขณะออกแบบแพ็คเกจ เมื่อออกแบบบอร์ด พวกเขาสังเกตเห็นปัญหาแต่ไม่ได้แก้ไขแพ็คเกจ แต่กลับเพิ่มช่องบนชั้นรูแทน แม้ว่าแนวทางนี้อาจดูโอเคในทางทฤษฎี แต่ในระหว่างการผลิต การเจาะจะทำโดยใช้ชั้นดอกสว่าน ซึ่งอาจทำให้มองข้ามช่องบนชั้นอื่นๆ ส่งผลให้พลาดรูและผลิตภัณฑ์ไม่สามารถใช้งานได้
- วิธีหลีกเลี่ยงกับดัก:แต่ละเลเยอร์ในไฟล์ออกแบบ PCB มีฟังก์ชันเฉพาะ รูเจาะและรูร่องจะต้องวางไว้ในเลเยอร์เจาะ ไม่ใช่แค่ถือว่าผลิตได้เพราะอยู่ในแบบออกแบบ
ปัญหาที่ 2: รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางศูนย์ในการออกแบบ Altium
- คำอธิบายปัญหา:ขาดเวียสส่งผลให้วงจรเปิดและไม่นำไฟฟ้า
- การวิเคราะห์สาเหตุ:ในกรณีนี้ ไฟล์การออกแบบไม่มี vias ซึ่งถูกทำเครื่องหมายไว้ระหว่างการตรวจสอบการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) เมื่อตรวจสอบเพิ่มเติมใน Altium พบว่าเส้นผ่านศูนย์กลาง vias ถูกตั้งค่าเป็น 0 ทำให้ไม่มีอยู่ในไฟล์การออกแบบเลย
- ก่อให้เกิด:ปัญหานี้เกิดจากข้อผิดพลาดเมื่อผู้ออกแบบวาง via ส่งผลให้ via มีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นศูนย์ หากตรวจไม่พบปัญหาในระหว่างการตรวจสอบ DFM via ที่หายไปอาจไม่ถูกสังเกตเห็น ส่งผลให้วงจรไฟฟ้าเปิดและทำงานล้มเหลว
- วิธีหลีกเลี่ยงกับดัก:หลังจากสร้างแผนผังวงจรเสร็จแล้ว ให้ทำการตรวจสอบ DFM เสมอเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถผลิตได้ มักจะหาจุดเชื่อมต่อที่หายไปได้ยาก แต่การตรวจสอบ DFM ก่อนการผลิตจะช่วยระบุปัญหาเหล่านี้ได้
ปัญหาที่ 3: ขาดเอาท์พุต Via ในการออกแบบ PADS
- คำอธิบายปัญหา:การขาดเวียสทำให้เกิดวงจรเปิดและไม่นำไฟฟ้า
- การวิเคราะห์สาเหตุ:ระหว่างการตรวจสอบ DFM ใน PADS พบว่า vias ที่หายไปหลายอันถูกทำเครื่องหมายไว้ หลังจากการตรวจสอบ พบว่า vias ชุดหนึ่งได้รับการออกแบบอย่างผิดพลาดให้เป็น vias แบบกึ่งตัวนำ ส่งผลให้ PADS ละเว้น vias เหล่านี้จากไฟล์เอาต์พุต ในกรณีนี้ การออกแบบ PCB แบบสองด้านไม่อนุญาตให้ใช้ vias แบบกึ่งตัวนำ และข้อผิดพลาดเกิดขึ้นเมื่อวิศวกรกำหนดค่า vias ให้เป็นแบบกึ่งตัวนำไม่ถูกต้อง ข้อผิดพลาดนี้ทำให้ vias ไม่สามารถส่งออกได้ระหว่างขั้นตอนการเจาะ ส่งผลให้ vias หายไป
- วิธีหลีกเลี่ยงกับดัก:ข้อผิดพลาดประเภทนี้ตรวจพบได้ยากหากไม่มีการวิเคราะห์ DFM ควรตรวจสอบ DFM อย่างละเอียดถี่ถ้วนเสมอหลังจากออกแบบเสร็จสิ้นเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีปัญหาใดๆ กับเอาต์พุตผ่าน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนที่มีประเภทผ่านที่แตกต่างกัน
ปัญหาที่ 4: ขาดช่องในไฟล์ Gerber ของ Allegro
- คำอธิบายปัญหา:ขาดรูพินสำหรับส่วนประกอบ HDMI ส่งผลให้ไม่สามารถใส่พินได้
- การวิเคราะห์สาเหตุ:ระหว่างการตรวจสอบ DFM พบว่ารูสล็อตที่หายไปถูกทำเครื่องหมายไว้ หลังจากการตรวจสอบเพิ่มเติม พบว่าไฟล์ Gerber ไม่มีเลเยอร์รูสล็อต ปัญหานี้เกิดขึ้นเนื่องจากไฟล์การเจาะได้รับผลลัพธ์อย่างถูกต้อง แต่เลเยอร์รูสล็อตถูกละเว้น ทำให้สล็อตสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น ขั้วต่อ HDMI หายไป หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น จะไม่สามารถใส่พินส่วนประกอบได้ และหากสล็อตนั้นมีไว้สำหรับเครือข่ายกราวด์ การเจาะในภายหลังอาจทำให้เกิดเครือข่ายกราวด์เปิดอยู่
- วิธีหลีกเลี่ยงกับดัก:ข้อผิดพลาดประเภทนี้มักเกิดขึ้นกับผู้เริ่มต้น เนื่องจากมักลืมส่งออกเลเยอร์รูสล็อต ควรทำการตรวจสอบ DFM เสมอ ก่อนที่จะส่งแบบเพื่อการผลิต เพื่อให้แน่ใจว่าเลเยอร์ที่จำเป็นทั้งหมด รวมถึงรูสล็อต จะรวมอยู่ในไฟล์ Gerber
ความสำคัญของรูในการออกแบบ PCB
รูต่างๆ ในการออกแบบ PCB มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดเส้นทาง การรองรับโครงสร้าง และการวางตำแหน่งส่วนประกอบ รูทะลุ รูสำหรับตำแหน่ง และรูสำหรับส่วนประกอบ เช่น แพ็กเกจ DIP ล้วนต้องได้รับการออกแบบและวางตำแหน่งอย่างเหมาะสม รูที่หายไปหรือการวางตำแหน่งรูที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้การออกแบบล้มเหลวได้ การรับรองว่าออกแบบรูอย่างถูกต้องและดำเนินการตรวจสอบ DFM อย่างละเอียดถี่ถ้วนเป็นขั้นตอนสำคัญในการหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่มีค่าใช้จ่ายสูง และเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้
