Trong thiết kế các sản phẩm điện tử, từ việc tạo sơ đồ đến Bố trí PCB và định tuyến, nhiều lỗi khác nhau có thể xảy ra do thiếu kinh nghiệm hoặc kiến thức, có thể cản trở tiến độ và trong trường hợp nghiêm trọng, khiến bảng mạch không sử dụng được. Để ngăn ngừa các vấn đề như vậy, điều cần thiết là phải nâng cao hiểu biết của chúng ta về lĩnh vực này và tránh những sai lầm thường gặp.
Bài viết này sẽ thảo luận một số vấn đề khoan phổ biến trong quá trình Thiết kế PCB để giúp bạn tránh lặp lại những sai lầm tương tự. Khoan có thể được phân loại thành ba loại: lỗ xuyên, lỗ mù và lỗ chôn. Lỗ xuyên bao gồm lỗ xuyên mạ (PTH), lỗ xuyên không mạ (NPTH) và lỗ xuyên, tất cả đều có chức năng cung cấp kết nối điện giữa các lớp. Bất kể loại nào, lỗ thiếu có thể dẫn đến hỏng hóc chức năng đáng kể, khiến cho thiết kế khoan chính xác trở nên vô cùng quan trọng.
Vấn đề 1: Các lỗ khe được đặt trên lớp sai trong Altium Design
- Mô tả vấn đề:Lỗ khe bị thiếu khiến sản phẩm không sử dụng được.
- Phân tích nguyên nhân: Nhà thiết kế đã bỏ sót việc tạo khe cắm của thành phần USB trong khi thiết kế gói. Khi thiết kế bo mạch, họ nhận thấy vấn đề nhưng không sửa đổi gói; thay vào đó, họ thêm khe cắm vào lớp lỗ. Mặc dù cách tiếp cận này có vẻ ổn về mặt lý thuyết, nhưng trong quá trình sản xuất, việc khoan được thực hiện bằng cách sử dụng các lớp khoan, điều này có thể khiến lỗ khe cắm trên các lớp khác bị bỏ qua, dẫn đến việc bỏ sót một lỗ và sản phẩm không hoạt động.
- Làm thế nào để tránh cạm bẫy: Mỗi lớp trong tệp thiết kế PCB có một chức năng cụ thể. Các lỗ khoan và lỗ rãnh phải được đặt trong lớp khoan, không chỉ được coi là có thể sản xuất được vì chúng nằm trong thiết kế.
Vấn đề 2: Lỗ có đường kính bằng XNUMX trong thiết kế Altium
- Mô tả vấn đề: Thiếu lỗ thông dẫn đến mạch hở và không dẫn điện.
- Phân tích nguyên nhân: Trong trường hợp này, tệp thiết kế bị thiếu các via, được đánh dấu trong quá trình kiểm tra Thiết kế để sản xuất (DFM). Sau khi điều tra thêm trong Altium, người ta thấy rằng đường kính via được đặt thành 0, khiến nó thực sự không tồn tại trong tệp thiết kế.
- Nguyên nhân: Vấn đề này phát sinh do lỗi khi nhà thiết kế đặt via, dẫn đến via có đường kính bằng không. Nếu vấn đề không được phát hiện trong quá trình kiểm tra DFM, các via bị thiếu có thể không được chú ý, dẫn đến mạch hở điện và hỏng chức năng.
- Làm thế nào để tránh cạm bẫy: Sau khi hoàn thành sơ đồ mạch, hãy luôn thực hiện kiểm tra DFM để đảm bảo khả năng sản xuất. Các lỗ thông bị thiếu thường khó phát hiện, nhưng kiểm tra DFM trước khi sản xuất sẽ giúp xác định các vấn đề như vậy.
Vấn đề 3: Thiếu đầu ra Via trong thiết kế PADS
- Mô tả vấn đề: Thiếu lỗ thông sẽ dẫn đến mạch hở và không dẫn điện.
- Phân tích nguyên nhân: Trong quá trình kiểm tra DFM trong PADS, nhiều lỗ xuyên bị thiếu đã được đánh dấu. Sau khi điều tra, người ta phát hiện ra rằng một bộ lỗ xuyên đã được thiết kế nhầm thành lỗ xuyên bán dẫn, khiến PADS bỏ qua các lỗ xuyên này khỏi các tệp đầu ra. Trong trường hợp này, thiết kế PCB hai mặt không cho phép lỗ xuyên bán dẫn và lỗi xảy ra khi kỹ sư định cấu hình sai lỗ xuyên thành lỗ xuyên bán dẫn. Lỗi này đã ngăn không cho lỗ xuyên được đưa ra trong quá trình khoan, dẫn đến lỗ xuyên bị thiếu.
- Làm thế nào để tránh cạm bẫy: Loại lỗi này khó phát hiện nếu không có phân tích DFM. Luôn thực hiện kiểm tra DFM kỹ lưỡng sau khi hoàn thành thiết kế để đảm bảo không có vấn đề gì với đầu ra via, đặc biệt là đối với các thiết kế phức tạp có nhiều loại via khác nhau.
Vấn đề 4: Thiếu khe cắm trong tệp Allegro Gerber
- Mô tả vấn đề: Thiếu lỗ chân cắm cho các thành phần HDMI, dẫn đến không thể cắm chân cắm vào.
- Phân tích nguyên nhân: Trong quá trình kiểm tra DFM, các lỗ khe bị thiếu đã được đánh dấu. Sau khi điều tra thêm, người ta phát hiện ra rằng tệp Gerber không bao gồm lớp lỗ khe. Sự cố này xảy ra vì tệp khoan đã được xuất ra chính xác, nhưng lớp lỗ khe bị bỏ qua, dẫn đến việc thiếu các khe cho các thành phần như đầu nối HDMI. Nếu điều này xảy ra, các chân thành phần không thể được lắp vào và nếu khe dành cho mạng nối đất, việc khoan sau đó có thể gây ra mạng nối đất hở.
- Làm thế nào để tránh cạm bẫy: Loại lỗi này thường gặp ở người mới bắt đầu vì dễ quên xuất lớp lỗ khe. Luôn thực hiện kiểm tra DFM trước khi gửi thiết kế để sản xuất để đảm bảo rằng tất cả các lớp cần thiết, bao gồm cả lỗ khe, đều có trong tệp Gerber.
Tầm quan trọng của lỗ trong thiết kế PCB
Các lỗ trong thiết kế PCB rất quan trọng đối với việc định tuyến, hỗ trợ cấu trúc và vị trí đặt linh kiện. Các lỗ xuyên qua, lỗ định vị và lỗ cho các linh kiện như gói DIP đều cần được thiết kế và đặt đúng cách. Việc thiếu lỗ hoặc đặt lỗ không đúng cách có thể dẫn đến lỗi thiết kế. Đảm bảo thiết kế lỗ chính xác và tiến hành kiểm tra DFM kỹ lưỡng là các bước quan trọng để tránh các lỗi tốn kém và đảm bảo sản phẩm cuối cùng hoạt động như mong đợi.
