Vẽ layout của mạch dựa vào sơ đồ nguyên lý đã thiết kế, đây là bước khá quan trọng để bạn làm ra một mạch in.
Và gồm các bước quan trọng sau:
- Sắp xếp linh kiện
- Đi dây
- Kiểm tra lại thiết kế và các đi dây
1. Sắp xếp linh kiện
Việc sắp xếp linh kiện rõ ràng, chính xác là rất quan trọng, bởi vì nếu chúng ta sắp xếp linh kiện một cách hợp lý sẽ giúp cho bạn đi dây rất dễ dàng và đạt được hiệu năng tốt. Ngược lại nếu bạn sắp xếp linh kiện không hợp lý sẽ rất khó đẻ đi dây, khiến cho mạch đạt hiệu năng kém, thậm chí làm cho mạch càng phức tạp hơn và có thể không sản xuất được. Vì vậy cần phải cân nhắc kỹ trước khi sắp xếp linh kiện.
Một số quy tắc trong bước sắp xếp linh kiện:
- Thiết lập các grid căn chỉnh, grid nhìn thấy được, các kích thước track, pad mặc định.
- Đưa tất cả linh kiện vào trong bảng mạch.
- Phân chia, sắp xếp linh kiện thành từng khối cấu trúc theo chức năng nếu có thể theo dòng chảy của mạch, ví dụ như mạch nguồn, để bố trí tạo điều kiện lưu thông tín hiệu, giữ cho tín hiệu nhất quán nhất có thể.
- Trước tiên xác định các track quan trọng trên bảng mạch và đi dây chúng.
- Sắp xếp và đi dây từng khối cấu trúc riêng biệt lần lượt cho đến hết cả bảng mạch (nên dựa theo mạch nguyên lý).
- Chỉnh sửa lại bảng mạch cho gọn gàng.Các IC nên được quay cùng hướng, các điện trở được sắp xếp thành các hàng, cột ngăn nắp và quay cùng đầu cùng hướng, các tụ điện phần cực đều quay theo một hướng và các kết nối đặt trên cạnh của bảng mạch.
Trong phần thiết kế PCB, tính đối xứng làm cho mahcj thực sự đẹp, nó mang lại tính thẩm mỹ và rất dễ nhìn.
- Thực hiện kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC – Design rule check): đây là bước cần thiết để đảm bảo rằng bảng mạch là chính xác trước khi sản xuất. Về cơ bản, một DRC kiểm tra tính chính xác của các độ rộng và khoảng trống cũng như đảm bảo các kết nối đã đúng hay chưa.
2. Đi dây bảng mạch in
Bây giờ là lúc chúng ta thực hiện một số quy tắc Routing cơ bản – các quy tắc nối dây. Routing là quá trình đặt các dây để kết nối các linh kiện trong bảng mạch. Một kết nối điện giữa hai hay nhiều pad được gọi là một “net”. - Giữ cho các net càng ngắn càng tốt. Tổng chiều dài một track càng dài thì tính trở, dung, cả càng lớn và gây mất ỏn định.
- Các track nên có các góc là 45 độ. Tránh sử dụng góc vuông, và các trường hợp sử dụng góc lớn hơn 90 độ. Các chương trình PCB sẽ có chế độ di chuyển 45 độ.
- Không nên đi những dây vòng vì sắp đặt chúng khó và chậm chạp hơn, nên bám theo các góc 45 độ.
- Đi dây điểm tới điểm có vẻ đơn giản cho những người mới bắt đầu, nhưng có một vài lý do khiến bạn không nên sử dụng chúng.
+ Thứ nhất là nó xấu, một nhân tố quan trọng trong thiết kế PCB.
+ Thứ hai là nó không có nhiều các khoảng trống phù hợp khi bạn muốn chạy nhiều dây trên các lớp khác.
- Cho hiện grid điện bởi nó được dùng để tham khảo như một chức năng “căn chỉnh vào giữa” hoặc “căn chỉnh gần nhất”.
- Luôn giữ cho track ở chính giữa pad, đừng bao giờ để cho track và pad của bạn ở tình trạng “chỉ tiếp xúc”. Có một số lý do:
+ Nó thể hiện sự cẩu thả và không chuyên nghiệp
+ Chương trình của bạn có thể sẽ không nghĩ rằng track đã tiếp xúc điện với pad.
Sử dụng grid căn chỉnh và grid điện đúng quy tắc sẽ tránh được những vấn đè đó.
- Chỉ sử dụng một track, không dùng nhiều track cùng nhau từ điểm tới điểm.
- Các track phải đúng giữa các pad và linh kiện, không bị lệch về bên nào cả.
Sử dụng grid căn chỉnh phù hợp sẽ đảm bảo bạn luôn đi dây đúng.
- Chỉ tạo một track giữa các pad 100 mil. Chỉ với các thiết kế lớn và dày đặc thì bạn nên cân nhắc hai track giữa các pad.
- Đối với dòng cao, sử dụng nhiều via khi đi dây giữa các lớp. Điều này sẽ làm giảm trở kháng cho track và tăng độ ổn định.
- Không “kéo” các track thành các góc khác 45 độ.
- Giảm khoảng cách giữa các track đến mức có thể. Ví dụ. một track 10 mil qua 2 pad 60 mil tạo ra một khoảng hở 15 mil giữa track và pad.
- Nếu có nhiều track nguồn và đất, đầu tiên hãy cứ đặt chúng vào mạch đã. Đồng thời, hãy làm cho các track nguồn càng lớn càng tốt.
- Giữ các track nguồn và đất càng cách xa nhau càng tốt, đừng để chúng ngược
- hướng nhau xung quanh bảng mạch, sẽ làm giảm độ tự cảm trong hệ thống nguồn.
- Giữ cho mọi thứ đối xứng. Sự đối xứng trong sắp đặt track và linh kiện thực sự làm tăng tính thẩm mỹ và chuyên nghiệp của thiết kế.
- Đừng để các lớp đồng ở trạng thái không nối vào đâu cả (thường gọi là “đồng chết”), hãy nối đất chúng hoặc bỏ chúng đi.
- Đừng đặt các via bên dưới các linh kiện. Khi một linh kiện đã được hàn thì bạn sẽ không thể tác động đến lỗ via để hàn đường dẫn xuyên qua được (trường hợp các via không được mạ lỗ).
- Cố gắng sử dụng các chân linh kiện xuyên lỗ để nối các track lớp trên và các track lớp dưới. Điều này sẽ tối thiểu số lượng via. Nên nhớ rằng mỗi via sẽ ứng với hai mối hàn trên bảng mạch của bạn. Càng nhiều mối hàn, thì bảng mạch của bạn càng trở nên thiếu tin cậy. Chưa kể đến việc nó sẽ làm cho việc chế tạo lâu hơn.
3. Kiểm tra mạch
Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC) cho phép tự động kiểm tra các liên kết, khoảng hở, và các lỗi sản xuất khác trên thiết kế PCB . Với các PCB lớn và phức tạp được thiết kế ngày nay, việc kiểm tra một thiết kế PCB bằng tay là
không thực tế. Đó là lý do tại sao xuất hiện DRC, nó là một bước tuyệt đối cần thiết trong thiết kế PCB chuyên nghiệp.
• Bạn có thể sử dụng DRC để kiểm tra:
- Kết nối mạch: Kiểm tra xem tất cả track trên bảng mạch của bạn có khớp với kết nối trong mạch nguyên lý của bạn không.
- Khoảng hở điện: Bạn có thể kiểm tra khoảng hở giữa các track, các pad và các linh kiện.
- Các dung sai sản xuất như tỷ lệ min/max về các kích cỡ hole, các độ rộng track, các độ rộng via, các kích cỡ vòng, và mạch ngắn.
- Một DRC hoàn chỉnh thường được thực hiện sau khi hoàn thành PCB. Tuy nhiên một số chương trình có thể thực hiện kiểm tra DRC “thời gian thực” (hay “trực tiếp”) khi bạn tạo bảng mạch. Ví dụ, chương trình không cho phép kết nối một track tới một pad mà track đó không được nối tới, hoặc phạm một lỗi về khoảng hở giữa track và pad. Nếu chương trình có khả năng DRC thời gian thực, hãy sử dụng nó, vì nó là một công cụ vô giá.
- Sắp xếp linh kiện
- Đi dây
- Kiểm tra lại thiết kế và các đi dây
1. Sắp xếp linh kiện
Việc sắp xếp linh kiện rõ ràng, chính xác là rất quan trọng, bởi vì nếu chúng ta sắp xếp linh kiện một cách hợp lý sẽ giúp cho bạn đi dây rất dễ dàng và đạt được hiệu năng tốt. Ngược lại nếu bạn sắp xếp linh kiện không hợp lý sẽ rất khó đẻ đi dây, khiến cho mạch đạt hiệu năng kém, thậm chí làm cho mạch càng phức tạp hơn và có thể không sản xuất được. Vì vậy cần phải cân nhắc kỹ trước khi sắp xếp linh kiện.
Một số quy tắc trong bước sắp xếp linh kiện:
- Thiết lập các grid căn chỉnh, grid nhìn thấy được, các kích thước track, pad mặc định.
- Đưa tất cả linh kiện vào trong bảng mạch.
- Phân chia, sắp xếp linh kiện thành từng khối cấu trúc theo chức năng nếu có thể theo dòng chảy của mạch, ví dụ như mạch nguồn, để bố trí tạo điều kiện lưu thông tín hiệu, giữ cho tín hiệu nhất quán nhất có thể.
- Trước tiên xác định các track quan trọng trên bảng mạch và đi dây chúng.
- Sắp xếp và đi dây từng khối cấu trúc riêng biệt lần lượt cho đến hết cả bảng mạch (nên dựa theo mạch nguyên lý).
- Chỉnh sửa lại bảng mạch cho gọn gàng.Các IC nên được quay cùng hướng, các điện trở được sắp xếp thành các hàng, cột ngăn nắp và quay cùng đầu cùng hướng, các tụ điện phần cực đều quay theo một hướng và các kết nối đặt trên cạnh của bảng mạch.
Trong phần thiết kế PCB, tính đối xứng làm cho mahcj thực sự đẹp, nó mang lại tính thẩm mỹ và rất dễ nhìn.
- Thực hiện kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC – Design rule check): đây là bước cần thiết để đảm bảo rằng bảng mạch là chính xác trước khi sản xuất. Về cơ bản, một DRC kiểm tra tính chính xác của các độ rộng và khoảng trống cũng như đảm bảo các kết nối đã đúng hay chưa.
2. Đi dây bảng mạch in
Bây giờ là lúc chúng ta thực hiện một số quy tắc Routing cơ bản – các quy tắc nối dây. Routing là quá trình đặt các dây để kết nối các linh kiện trong bảng mạch. Một kết nối điện giữa hai hay nhiều pad được gọi là một “net”. - Giữ cho các net càng ngắn càng tốt. Tổng chiều dài một track càng dài thì tính trở, dung, cả càng lớn và gây mất ỏn định.
- Các track nên có các góc là 45 độ. Tránh sử dụng góc vuông, và các trường hợp sử dụng góc lớn hơn 90 độ. Các chương trình PCB sẽ có chế độ di chuyển 45 độ.
- Không nên đi những dây vòng vì sắp đặt chúng khó và chậm chạp hơn, nên bám theo các góc 45 độ.
- Đi dây điểm tới điểm có vẻ đơn giản cho những người mới bắt đầu, nhưng có một vài lý do khiến bạn không nên sử dụng chúng.
+ Thứ nhất là nó xấu, một nhân tố quan trọng trong thiết kế PCB.
+ Thứ hai là nó không có nhiều các khoảng trống phù hợp khi bạn muốn chạy nhiều dây trên các lớp khác.
- Cho hiện grid điện bởi nó được dùng để tham khảo như một chức năng “căn chỉnh vào giữa” hoặc “căn chỉnh gần nhất”.
- Luôn giữ cho track ở chính giữa pad, đừng bao giờ để cho track và pad của bạn ở tình trạng “chỉ tiếp xúc”. Có một số lý do:
+ Nó thể hiện sự cẩu thả và không chuyên nghiệp
+ Chương trình của bạn có thể sẽ không nghĩ rằng track đã tiếp xúc điện với pad.
Sử dụng grid căn chỉnh và grid điện đúng quy tắc sẽ tránh được những vấn đè đó.
- Chỉ sử dụng một track, không dùng nhiều track cùng nhau từ điểm tới điểm.
- Các track phải đúng giữa các pad và linh kiện, không bị lệch về bên nào cả.
Sử dụng grid căn chỉnh phù hợp sẽ đảm bảo bạn luôn đi dây đúng.
- Chỉ tạo một track giữa các pad 100 mil. Chỉ với các thiết kế lớn và dày đặc thì bạn nên cân nhắc hai track giữa các pad.
- Đối với dòng cao, sử dụng nhiều via khi đi dây giữa các lớp. Điều này sẽ làm giảm trở kháng cho track và tăng độ ổn định.
- Không “kéo” các track thành các góc khác 45 độ.
- Giảm khoảng cách giữa các track đến mức có thể. Ví dụ. một track 10 mil qua 2 pad 60 mil tạo ra một khoảng hở 15 mil giữa track và pad.
- Nếu có nhiều track nguồn và đất, đầu tiên hãy cứ đặt chúng vào mạch đã. Đồng thời, hãy làm cho các track nguồn càng lớn càng tốt.
- Giữ các track nguồn và đất càng cách xa nhau càng tốt, đừng để chúng ngược
- hướng nhau xung quanh bảng mạch, sẽ làm giảm độ tự cảm trong hệ thống nguồn.
- Giữ cho mọi thứ đối xứng. Sự đối xứng trong sắp đặt track và linh kiện thực sự làm tăng tính thẩm mỹ và chuyên nghiệp của thiết kế.
- Đừng để các lớp đồng ở trạng thái không nối vào đâu cả (thường gọi là “đồng chết”), hãy nối đất chúng hoặc bỏ chúng đi.
- Đừng đặt các via bên dưới các linh kiện. Khi một linh kiện đã được hàn thì bạn sẽ không thể tác động đến lỗ via để hàn đường dẫn xuyên qua được (trường hợp các via không được mạ lỗ).
- Cố gắng sử dụng các chân linh kiện xuyên lỗ để nối các track lớp trên và các track lớp dưới. Điều này sẽ tối thiểu số lượng via. Nên nhớ rằng mỗi via sẽ ứng với hai mối hàn trên bảng mạch của bạn. Càng nhiều mối hàn, thì bảng mạch của bạn càng trở nên thiếu tin cậy. Chưa kể đến việc nó sẽ làm cho việc chế tạo lâu hơn.
3. Kiểm tra mạch
Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC) cho phép tự động kiểm tra các liên kết, khoảng hở, và các lỗi sản xuất khác trên thiết kế PCB . Với các PCB lớn và phức tạp được thiết kế ngày nay, việc kiểm tra một thiết kế PCB bằng tay là
không thực tế. Đó là lý do tại sao xuất hiện DRC, nó là một bước tuyệt đối cần thiết trong thiết kế PCB chuyên nghiệp.
• Bạn có thể sử dụng DRC để kiểm tra:
- Kết nối mạch: Kiểm tra xem tất cả track trên bảng mạch của bạn có khớp với kết nối trong mạch nguyên lý của bạn không.
- Khoảng hở điện: Bạn có thể kiểm tra khoảng hở giữa các track, các pad và các linh kiện.
- Các dung sai sản xuất như tỷ lệ min/max về các kích cỡ hole, các độ rộng track, các độ rộng via, các kích cỡ vòng, và mạch ngắn.
- Một DRC hoàn chỉnh thường được thực hiện sau khi hoàn thành PCB. Tuy nhiên một số chương trình có thể thực hiện kiểm tra DRC “thời gian thực” (hay “trực tiếp”) khi bạn tạo bảng mạch. Ví dụ, chương trình không cho phép kết nối một track tới một pad mà track đó không được nối tới, hoặc phạm một lỗi về khoảng hở giữa track và pad. Nếu chương trình có khả năng DRC thời gian thực, hãy sử dụng nó, vì nó là một công cụ vô giá.
