แผงวงจรพิมพ์หรือ PCB ที่ออกแบบมาไม่ดีจะไม่มีคุณภาพตามที่ต้องการสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ ความสามารถในการตัดสินคุณภาพของการออกแบบ PCB มีความสำคัญมาก จำเป็นต้องมีประสบการณ์และความรู้เกี่ยวกับการออกแบบ PCB เพื่อดำเนินการทบทวนการออกแบบอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม มีหลายวิธีในการตัดสินคุณภาพของการออกแบบ PCB อย่างรวดเร็ว

แผนผังอาจเพียงพอที่จะแสดงส่วนประกอบของฟังก์ชันที่กำหนดและวิธีการเชื่อมต่อกัน อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่จัดทำโดยแผนผังเกี่ยวกับตำแหน่งจริงและการเชื่อมต่อส่วนประกอบสำหรับการดำเนินการที่กำหนดนั้นมีจำกัดมาก ซึ่งหมายความว่าแม้ว่า PCB จะได้รับการออกแบบโดยใช้การเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดของแผนภาพหลักการทำงานอย่างพิถีพิถัน แต่ก็เป็นไปได้ที่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจไม่ทำงานตามที่คาดไว้ หากต้องการตรวจสอบคุณภาพของการออกแบบ PCB อย่างรวดเร็ว โปรดพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

1. การติดตาม PCB

ร่องรอยที่มองเห็นได้ของ PCB นั้นถูกปกคลุมไปด้วยความต้านทานการบัดกรี ซึ่งช่วยปกป้องร่องรอยทองแดงจากการลัดวงจรและการเกิดออกซิเดชัน สามารถใช้สีต่างๆ ได้ แต่สีที่ใช้บ่อยที่สุดคือสีเขียว โปรดทราบว่าเป็นการยากที่จะมองเห็นร่องรอยเนื่องจากสีขาวของหน้ากากประสาน ในหลายกรณีเราจะมองเห็นได้เฉพาะชั้นบนและชั้นล่างเท่านั้น เมื่อ PCB มีมากกว่าสองชั้น ชั้นในจะมองไม่เห็น อย่างไรก็ตาม มันง่ายที่จะตัดสินคุณภาพของการออกแบบเพียงแค่ดูที่ชั้นนอก

ในระหว่างกระบวนการตรวจสอบการออกแบบ ให้ตรวจสอบร่องรอยเพื่อยืนยันว่าไม่มีการโค้งงอที่แหลมคม และทั้งหมดนั้นขยายเป็นเส้นตรง หลีกเลี่ยงการโค้งงอแหลมคม เนื่องจากร่องรอยความถี่สูงหรือกำลังสูงบางอย่างอาจทำให้เกิดปัญหาได้ หลีกเลี่ยงสิ่งเหล่านี้โดยสิ้นเชิงเพราะเป็นสัญญาณสุดท้ายของคุณภาพการออกแบบที่ไม่ดี

2. ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน

เพื่อกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงที่อาจส่งผลเสียต่อชิป ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนจะตั้งอยู่ใกล้กับพินของแหล่งจ่ายไฟ โดยทั่วไป หากชิปมีพิน Drain-to-drain (VDD) มากกว่าหนึ่งพิน แต่ละพินนั้นจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน ซึ่งบางครั้งก็อาจมากกว่านั้นด้วยซ้ำ

ควรวางตัวเก็บประจุแยกตัวไว้ใกล้กับพินที่จะแยกตัวมาก หากไม่ได้วางไว้ใกล้กับพิน ผลกระทบของตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนจะลดลงอย่างมาก หากไม่ได้วางตัวเก็บประจุแยกส่วนไว้ข้างพินบนไมโครชิปส่วนใหญ่ แสดงว่าการออกแบบ PCB ไม่ถูกต้องอีกครั้ง

3. ความยาวการติดตาม PCB มีความสมดุล

เพื่อให้สัญญาณหลายสัญญาณมีความสัมพันธ์ด้านเวลาที่แม่นยำ การออกแบบจะต้องจับคู่ความยาวการติดตาม PCB ให้ตรงกัน การจับคู่ความยาวการติดตามช่วยให้แน่ใจว่าสัญญาณทั้งหมดไปถึงจุดหมายปลายทางด้วยความล่าช้าเท่ากัน และช่วยรักษาความสัมพันธ์ระหว่างขอบสัญญาณ จำเป็นต้องเข้าถึงแผนผังเพื่อดูว่าชุดของสายสัญญาณใดๆ ต้องการความสัมพันธ์ด้านเวลาที่แม่นยำหรือไม่ การติดตามเหล่านี้สามารถตรวจสอบได้ว่ามีการใช้การปรับสมดุลความยาวการติดตามใดๆ หรือไม่ (หรือเรียกว่าเส้นหน่วงเวลา) ในกรณีส่วนใหญ่ เส้นหน่วงเวลาเหล่านี้จะมีลักษณะเหมือนเส้นโค้ง

เป็นที่น่าสังเกตว่าความล่าช้าพิเศษนั้นเกิดจากจุดแวะในเส้นทางสัญญาณ หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงจุดแวะได้ สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่ากลุ่มการติดตามทั้งหมดมีจำนวนจุดแวะเท่ากันและมีความสัมพันธ์ด้านเวลาที่แม่นยำ อีกทางหนึ่ง ความล่าช้าที่เกิดจาก via สามารถชดเชยได้โดยใช้เส้นหน่วงเวลา

4. การจัดวางส่วนประกอบ

แม้ว่าตัวเหนี่ยวนำมีความสามารถในการสร้างสนามแม่เหล็ก แต่วิศวกรควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้วางอยู่ใกล้กันเมื่อใช้ตัวเหนี่ยวนำในวงจร หากตัวเหนี่ยวนำถูกวางใกล้กัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากต้นถึงปลาย จะทำให้เกิดการมีเพศสัมพันธ์ที่เป็นอันตรายระหว่างตัวเหนี่ยวนำ เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยตัวเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้าจึงถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในวัตถุโลหะขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงต้องวางไว้ที่ระยะห่างจากวัตถุที่เป็นโลหะ มิฉะนั้นค่าตัวเหนี่ยวนำอาจเปลี่ยนแปลงได้ โดยการวางตัวเหนี่ยวนำตั้งฉากกัน แม้ว่าตัวเหนี่ยวนำจะถูกวางไว้ใกล้กัน ก็สามารถลดการมีเพศสัมพันธ์ที่ไม่จำเป็นลงได้

หาก PCB มีตัวต้านทานกำลังหรือส่วนประกอบที่สร้างความร้อนอื่นๆ คุณต้องพิจารณาผลกระทบของความร้อนที่มีต่อส่วนประกอบอื่นๆ ตัวอย่างเช่น หากใช้ตัวเก็บประจุชดเชยอุณหภูมิหรือเทอร์โมสแตทในวงจร ไม่ควรวางไว้ใกล้ตัวต้านทานกำลังหรือส่วนประกอบใดๆ ที่ก่อให้เกิดความร้อน

จะต้องมีพื้นที่เฉพาะบน PCB สำหรับตัวควบคุมสวิตช์ออนบอร์ดและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง ส่วนนี้จะต้องตั้งค่าให้ห่างจากส่วนที่เกี่ยวกับสัญญาณขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หากแหล่งจ่ายไฟ AC เชื่อมต่อโดยตรงกับ PCB จะต้องมีชิ้นส่วนแยกต่างหากที่ด้าน AC ของ PCB หากส่วนประกอบไม่ได้ถูกแยกออกตามคำแนะนำข้างต้น คุณภาพของการออกแบบ PCB จะเป็นปัญหา

5. ความกว้างของรอยเส้น

วิศวกรควรใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อกำหนดขนาดของร่องรอยที่พากระแสขนาดใหญ่อย่างเหมาะสม หากการติดตามที่มีสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหรือสัญญาณดิจิตอลทำงานขนานกับการติดตามที่มีสัญญาณอะนาล็อกขนาดเล็ก ปัญหาในการรับสัญญาณรบกวนอาจเกิดขึ้นได้ ร่องรอยที่เชื่อมต่อกับตัวเหนี่ยวนำมีความสามารถในการทำหน้าที่เป็นเสาอากาศและอาจทำให้เกิดการปล่อยคลื่นความถี่วิทยุที่เป็นอันตราย เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ เครื่องหมายเหล่านี้ไม่ควรกว้างขึ้น

6. ระนาบกราวด์และกราวด์

ถ้า PCB มีสองส่วน คือแบบดิจิทัลและแบบแอนะล็อก และต้องเชื่อมต่อที่จุดร่วมเพียงจุดเดียว (โดยปกติจะเป็นขั้วลบ) จะต้องแยกระนาบกราวด์ออก ซึ่งสามารถช่วยหลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบของชิ้นส่วนดิจิทัลต่อชิ้นส่วนอะนาล็อกที่เกิดจากกระแสไฟกราวด์ที่พุ่งสูงขึ้น จำเป็นต้องแยกการติดตามการส่งคืนกราวด์ของวงจรย่อย (หาก PCB มีเพียงสองชั้น) จากนั้นจะต้องเชื่อมต่อที่ขั้วไฟฟ้าลบ ขอแนะนำอย่างยิ่งให้มีอย่างน้อยสี่ชั้นสำหรับ PCB ที่ซับซ้อนปานกลาง และจำเป็นต้องมีชั้นภายในสองชั้นสำหรับชั้นพลังงานและชั้นกราวด์

สรุปแล้ว

สำหรับวิศวกร สิ่งสำคัญมากคือต้องมีความรู้ทางวิชาชีพเพียงพอในการออกแบบ PCB เพื่อตัดสินคุณภาพของการออกแบบของพนักงานหนึ่งคนหรือหนึ่งคน อย่างไรก็ตาม วิศวกรที่ไม่มีความรู้ทางวิชาชีพสามารถดูวิธีการข้างต้นได้ ก่อนที่จะเปลี่ยนไปสู่การสร้างต้นแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อออกแบบผลิตภัณฑ์สตาร์ทอัพ เป็นความคิดที่ดีเสมอที่จะให้ผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบคุณภาพของการออกแบบ PCB เสมอ