چک لیست بازبینی طراحی قبل از چاپ PCB

تمام شرکت ها و سازمان های مختلف، انواع گوناگونی رویه را برای بررسی صحت طراحی بردهایی الکترونیک خود ایجاد کردند. برای جلوگیری از اتلاف هزینه و زمان باید قبل از چاپ PCB این چک لیست ها بررسی شود تا خطا چه در تولید محصول و چه در طراحی نمونه پروتوتایپ (Prototype) به حداقل برسد.

این پروسه در شرکت های کوچک در حد یک بررسی و نگاه کلی به طراحی و یا اجرا یک بررسی ساده بر روی قوانین طراحی (Design rule check report) است که معمولا شاید بتواند از اشتباهات واضح در طراحی جلوگیری کند. حتی در شرکت ها و سازمان های بزرگ فقدان یک رویه مشخص که به طور منظم و پیوسته مورد استفاده قرار گیرد، به چشم می خورد.

این مشکل از آنجایی پدید می آید که هرگز وقت کافی برای ایجاد و تهیه رویه ای متناسب با سرعت و حجم کار وجود ندارد تا همه سطوحی مختلف کار و کارکنان مربوطه را پوشش دهد. این مسئله برای همه ما کاملا بدیهی است که تا چه اندازه بررسی موارد مهم در طراحی قبل از چاپ PCB با اهمیت می باشد. مهم نیست که شما در حال تولید محصول هستید یا در حال تهیه نمونه آزمایشی، تهیه چک لیست طراحی برای PCB در کاهش هزینه و زمان مصرفی شما بسیار تاثیر گذار خواهد بود.

چرا داشتن یک چک لیست مهم است؟

اهمیت زیادی ندارد که شما برای طراحی یک برد الکترونیکی تلاش و دقت کنید، همیشه احتمال این وجود دارد که شما نکته ای را از قلم بندازید. اگر شما چک لیستی برای بررسی صحت طراحی خود قبل از ارسال برای چاپ PCB تهیه نکنید، محتمل است مشکلات و خطا های موجود در طراحی به بخش های بعدی یعنی واحد تولید کنند PCB یا واحد مونتاژ قطعات منتقل شود.

هماهنطور که اشاره شد، شما به علت حجم و فشار کاری همیشگی برای انجام به موقع پروژه ها، هیچ وقت فرصت نداشته باشید تا یک رویه برای بازبینی طراحی های خود تهیه نمایید. خوب در اینجا من قصد ندارم فقط درباره فجایعی که در صورت چک نکردن طراحی می تواند پیش آید، صحبت کند بلکه قصد دارم چک لیست کاملی از نکات نیازمند بازبینی در طراحی قبل از چاپ برد مدار چاپی را به شما ارائه کنم. شک نداشته باشید با استفاده از این چک لیست زندگی شما از این پس آسان تر خواهد شد. 😊👌

پیش از شروع بهتر است بدانید …

خوب لازم به ذکر است سعی شده اکثر مطالب مهم در طراحی بردهای الکترونیکی دیده شود. پس ممکن است بخشی از موارد آن با توجه به تکنولوژی و ادوات بکار رفته در طراحی شما به کار نیایند که می توانید از کنار آنها گذر کنید. البته ممکن است که بخشه دیگر از موارد مورد نیاز شما را نیز پوشش ندهد. با این وجود بهتر است از اینکه شما بخواهید از ابتدا همه موارد مورد نیاز خود را لیست کنید و ساعت ها زمان صرف کنید. کافی است تنها موارد مورد نیاز خود را به این چک لیست اضافه نمایید. این امر زمان کمی از شما خواهد گرفت و شانس شما را برای داشتن یک چک لیست طراحی افزایش می دهد.

در نظر داشته باشید که بعضی موارد با ادبیات دیگر در بخش های مختلف آورده شده است چرا که از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. شاید هر مرحله از بازبینی طراحی PCB شما، نیازمند ملاحظات مختلفی در یک یا چند مورد از این چک لیست داشته باشد. بررسی کامل و دقیق موارد شانس موفقیت شما را در طراحی PCB بسیار افزایش خواهد داد.

نکته آخر اینکه، به جزییات تمام موارد این چک لیست نخواهیم پرداخت. امیدواریم اگر موارد مرتبط با برد الکترونیکی یا محصول شما وجود دارد، بیان این چک لیست برای شما قابل درک باشد در غیر این صورت مطالعه و تحقیق بیشتر برای درک آن بر عهده شما خواهد بود. ما در وب سایت شرکت مرصا تلاش کرده ایم تا اکثر مطالب مرتبط با طراحی و تولید برد های الکترونیکی را پوشش دهیم پس شاید توضیحات کامل تر در خصوص برخی از موارد این لیست توسط من یا سایر مختصصین این شرکت برای شما ارائه شده باشد.

سفارش طراحی PCB در مرصا

کار طراحی برد الکترونیکی نیاز به تخصص و تجربه زیادی دارد، این امر در انجام پروژه های تجاری به وضوح نمایان می شود. اگر نیاز به متخصصانی دارید که تسلط و تجربه کاری متناسب با تولید محصولات تجاری داشته باشند، تیم طراحی مرصا یکی از گزینه های ایده آل برای شما خواهد بود. برای سفارش پروژه و محصولات الکترونیکی خود، بر روی دکمه زیر کلیک کنید.

چک لیست بازبینی طراحی قبل از چاپ PCB

• مسیرها و خطوط مسیریابی نشده (Unrouted nets) را بررسی کنید.
• همه پلیگان ها را دوباره بریزید (Repour all polygons)
• مطمئن شوید که چاپ مارکاژ شما شامل موارد زیر باشد:
  • لوگوی شرکت
  • لوگوی محصول
  • اعلامیه حق چاپ (Copyright notice)
  • برچسب های هشدار، خطر و نماد ها
  • مشخص کردند کانکتور ها و سیمبندی در جا های مورد نیاز
  • ایجاد محلی برای بارکد مربوط با واحد آزمون و کنترل کیفیت، شماره سریال، تاریخ ها و چک باکس های مورد نیاز برای تست و کنترل کیفیت
  • نام برد، تاریخ چاپ و شماره ورژن برد الکترونیکی
  • اگر در مارکاژ نام قطعات (Designators)وجود دارد این موارد را بررسی کنید:
    • هر نام در کنار قطعه قرار گیرد و مشخص باشد که به کدام قطعه اشاره دارد.
    • تمام این نام ها در یک یا دو جهت باشد.
    • سایز و فونت به نحوه انتخاب شود که پس از پروسه تولید خوانا و قابل رویت باشد.
  • برای آی سی ها، پایه اول به خوبی مشخص شده باشد و علامت آن زیر قطعات دیگر قرار نگیرد.
• PCB را با استفاده از فایل شماتیک بروز کنید (Update the PCB from its schematics) تا مطمئن شوید که هر دو فایل با هم هماهنگ باشند.
• مطمئن شوید که گزارش بررسی قوانین طراحی (Design rule report)شامل هیچ خطایی نباشد.
  • قوانین طراحی خود را به گونه ای وضع کنید که تمام مسیر ها را شامل شود حتی آنهایی که تنها یک پایه دارند.
• از وجود شکل و قالب برد بر روی لایه مکانیکال (Mechanical layer) اطمینان حاصل کنید تا سازنده PCB برد های شما از شکل و اندازه مطلوب شما مطلع شود.
• برای مونتاژ قطعات SMD، پد فدیوشال (Fiducial)بر روی PCB موجود باشد و موارد زیر را نیز رعایت کنید:
  • پد فدیوشال در سه سطح مختلف در تولید و مونتاژ PCB مورد نیاز است، برای کل ورق، بصورت کلی (Global) و به صورت محلی (Local)
  • حداقل دو پد فدیوشال به صورت قطری و در گوشه های PCB
• برای نقاط نصب برد، علاوه بر سایز سوراخ مناسب باید محل قرار گیری واشر و گل پیچ نیز در نظر گرفته شود و کلیرینس کافی لحاظ گردد.
• اگر محصول شما دارای باکس و محفظه است، بررسی کنید که هیچ تداخلی بین باکس و قطعات روی PCB وجود نداشته باشد.
  • تمام قطعات (به انضمام موارد مکانیکی) دارای مدل سه بعدی دقیق باشند.

قبل از ارسال پروژه به واحد بعدی، تا جای امکان تلاش کنید که طراحی برد PCB شما عاری از هر گونه ایراد باشد. تا از ایجاد زحمت و مشکل برای واحد های بعدی جلوگیری شود.

1.     چک لیست بازبینی طراحی در سطح لایه ها

• تعداد لایه ها و ضخامت PCB را مد نظر داشته باشید که یا طراحی شما مطابق توانایی تولید کننده باشد و یا تولید کننده توانایی مطابق با طراحی شما داشته باشد.
• ضخامت لایه های مس برد الکترونیکی خود را بررسی کنید تا با توانایی تولید کننده و مشخصات تولیدات وی مطابقت داشته باشد. (برای ضخامت مورد نیاز لایه مسی پروژه خود می توانید به مستندات و مطالب ارائه شده در این باره مراجعه کنید.)
• مطمئن شوید که یک لایه زمین بدون گسستگی بر روی برد خود دارید.
• اگر خطوط و مسیر هایی دارید که نیازمند کنترل امپدانس هستند. حتما آن ها را در پشته لایه ها و بخش قوانین طراحی به طور صحیح تنظیم کنید.
• اگر در پروژه برد شما نیاز به برش داخلی یا خارجی و یا شکل خاص و غیر متعارفی است، حتما اطمینان پیدا کنید که با استفاده از لایه Keep-Out مانعی برای عبور سایر مسیر ها ایجاد کنید تا در محل های مورد نظر قرار نگیرند.

2.     چک لیست بازبینی طراحی PCB برای مسیر سیگنال ها

• از بودن تعداد کافی ویا (Via) در نزدیکی کانکتور ها و نقاطی که سینک ولتاژ می باشند، اطمینان حاصل کنید تا جریان به خوبی بتواند عبور کند.
• اگر لازم یا مرتبط است، با توجه به جریان مورد نظر برای صفحه های ولتاژ، ویا های کافی در نظر بگیرید.
• مسیرها و تِرَک های (Tracks)که به صفحه های مرجع (Reference planes)متصل هستند یا از آن ها جریان زیادی عبور می کند، به اندازه کافی عریض در نظر بگیرید تا نیازمندی های مدار شما را تامین کنند.
• برای جابجایی ترک ها بین لایه ها، دقت کنید از تعداد کافی ویا بهره ببرید تا جریان کافی از آنها عبور کند.
• برای ترک هایی که حامل جریان الکتریکی هستند، حداقل عرض تعریف کنید و آن را به قوانین طراحی در فایل PCB خود اضافه نمایید.
• مطمئن شوید که تمام پایه های زمین در برد الکترونیکی، توسط ویا به زمین متصل باشد.
• سعی کنید در هر لایه سیگنال یک صفحه زمین پیوسته وجود داشته باشد.
• بررسی کنید که تمام مسیرهایی که باید امپدانس آنها کنترل شود، قوانین درستی برای آنها وضع شده و پروفایل امپدانس آنها نیز بدرستی تنظیم گردیده باشد.
• سعی کنید مسیر تِرَک جفت های دیفرنسیالی تا جای امکان در کنار همدیگر قرار گیرد.
• چک کنید که طول مسیر جفت های دیفرنسیالی مساوی یکدیگر باشند.
• مطمئن شوید که طول مسیرهای سیگنال سرعت بالا، مخصوصاً موارد زیر، مساوی هم باشند:
  • DDR
  • PCIe
  • Ethernet
  • LVDS
  • HDMI
  • USB3+
  • MIPI
• مطمئن شوید که مسیرهای سیگنال بر روی PCB دارای امپدانس ثابت باشند، حتی در زمانی که مسیر از یک لایه به لایه دیگر منتقل می شود باز هم امپدانس ثابت بماند.
• چک کنید که مسیر هایی که طولانی تر از 1/6^th زمان صعود یا نزول سیگنال هستند، شبیه سازی شده باشند:
  • بررسی کنید که مقاومت قطع (Termination resistor) یا سایر المان های قطع کننده، باعث پیدایش اورشوت (Overshot) یا اعوجاج نوسانی (Ringing) نشوند.
• بررسی که مقاومت های قطع در محل درست قرار بگیرند.
• برای مسیر های طولانی که در کنار سایر مسیرها قرار گرفته اند شبیه سازی انجام دهید تا از پدید آمدن کراس تاک (Crosstalk) جلوگیری کنید.
• مطمئن شوید که تمام مسیرهای حامل سیگنال های سرعت بالا بر روی یک لایه زمین قرار گرفته باشند.
• دقت داشته باشید که مسیر هایی که نسب به نویز حساس هستند از زیر قطعاتی نویزی عبور نکرده باشند.
• دقت کنید که از ویا ای که برای خازن های دیکوپلینگ قرار دادید به صورت اشتراکی استفاده نکنید.
  • برای هر خازن دیکوپلینگ ویا ها را به صورت جداگانه و مستقیم به صفحه های مرجع زمین و تغذیه متصل نمایید.

3.     چک لیست بازبینی طراحی PCB برای قطعات

• چک کنید که همه پد هایی که برای قطعات THD مورد استفاده قرار گرفته اند و قرار است لحیم کاری شوند، آبکاری شده باشند.
• مطمئن شوید که برای موارد زیر کلیرینس کافی در نظر گرفته باشید:
  • برای هد های دستگاه Pick and Place در پروسه مونتاژ قطعات SMD.
  • برای مونتاژ دستی بردهای پروتوتایپ یا نمونه.
  • فضای کافی برای نوک هویه اگر احتمال تعویض و کار دوباره روی برد وجود دارد.
• تلاش کنید خازن های بای پس (Bypass) را در نزدیکترین فاصله به پایه تغذیه آی سی ها قرار دهید. (زیر 15 میلی متر)
• سعی کنید اسیلاتور و کریستال را حتی الامکان در نزدیکترین فاصله به پایه مربوطه روی آی سی قرار دهید.
• مقاومت قطع را تا جای امکان به منبع سیگنال نزدیک کنید.
• فیلتر های EMI و RFI را نیز باید تا جای ممکن به نقطه خروجی (لبه برد PCB، کانکتور، شیلد) نزدیک کرد.
• دقت کنید پتانسیومتر و مقاومت های متغیر در مدار به گونه ای باشند که با گردش پیچ آنها به در جهت عقربه های ساعت، باعث افزایش ولتاژ یا سیگنال شوند.
• چک کنید که برای قطعات قابل برنامه ریزی مانند MCUها، با قرار دادن پایه و یا پد برای برنامه نویسی آن، دسترسی ایجاد کنید.
• چک کنید که قطعات بزرگ که مولد حرارت نیز هستند (مانند ترانس های بزرگ و سلف ها) در کنار قطعات خیلی کوچک قرار نگیرند.
• در تعیین محل قرار گیری قطعات، کوتاه شدن مسیر سیگنال های سرعت بالا در اولیت قرار دهید.
• بررسی کنید که سطح مس کافی در اختیار قطعات که تلفات حرارتی بالا دارند قرار گیرد. مانند:
  • رگولاتور های خطی
  • منابع تغذیه سوییچینگ
  • LED های توان بالا
  • درایور گیت های سرعت بالا
  • ماسفت ها
  • درایور های موتور
  • شارژرها
  • میکروپرسسورهای سرعت بالا
  • پاور آمپی فایرها

4.     چک لیست بازبینی طراحی برای تست و بررسی مدار

• چک کنید که تست پد ها به اندازه کافی از لبه ها فاصله داشته باشد تا زمانی که برد در فیکسچر قرار می گیرد باز هم در دسترس باشند.
• دقت کنید که قرار دادن تست پدها روی مسیرهای سرعت بالا باعث ایجاد عدم تطبیق امپدانس یا پیدایش استاب (Stub) نشود.
• در قرار دادن قطعات و تست پد ها روی PCB دقت کنید که دسترسی کافی برای بررسی به صورت دستی (استفاده از اسیلوسکوپ) یا اتوماتیک (استفاده از تخت سوزن ها) وجود داشته باشد.
• چک کنید که تست پد ها برای نمونه پروتوتایپ به خوبی برچسب گذاری شده باشد.
• بازبینی کنید اگر سیگنالی نیاز به تست و بررسی بیشتر دارد دارای تست پد باشد.
• تلاش کنید که تمام نقاط تست در یک سمت برد قرار گیرند. به صورت ایده آل:
  • در پشت برد PCBبرای بررسی با تخت سوزن ها
  • در روی برد PCB برای تست و بررسی به صورت دستی برای مثال استفاده از اسیلوسکوپ.

5.     چک لیست بازبینی طراحی برای بخش حفاظت، EMI و EMC

• بررسی کنید که در قوانین طراحی فایل PCB، برای مسیرهای حامل ولتاژ بالا کلیرینس کافی با سایر بخش ها اعمال شده باشد.
• دقت کنید اگر نیاز است برای حفاظت در برابر ESD از زمین جداگانه استفاده کنید.
• چک کنید که در کنار کانکتورها و ویا هایی که نیاز است خازن دیکوپلینگ قرار گرفته باشد.
• بررسی نمایید که پدهای دیودهای TVS و سایر قطعات کاهنده ESDبه صورت سری در مسیر مربوطه قرار گرفته باشد. (این امر باعث می شود در صورت هر گونه اتفاق از جنس ESDمجبور باشد قبل از رسیدن به قطعات حساس به ESD از پد این ادوات محافظ عبور کند)
• مطمئن شوید که هیچ تِرَکی به علت وجود تست پوینت و یا کانکتور استفاده نشده، دارای استاب یا آنتن نشده باشد.
• مطئن شوید مسیر سیگنال های سرعت بالا در کوتاه ترین حالت ممکن باشند.
• چک نمایید که هر تِرَکی که جریانی بیش از 100 میلی آمپر از آن عبور می کند، عرض آن محاسبه شده باشد تا اندازه آن متناسب با جریان عبوری از آن باشد:
  • اگر برد پروژه شما در محفظه یا باکسی قرار خواهد گرفت که ابعاد آن کوچک است یا هوا به خوبی در آن جریان ندارد، محاسبات خود را برای عرض تِرَک به جای لایه خارجی، لایه داخلی در نظر بگیرید.
• بررسی کنید اگر مدار شما به شیلد RF نیاز دارد آن را بر روی PCB در نظر بگیرید و فوت پرینت مناسب با آن را بر روی برد لحاظ کنید.
• اگر قصد سفارش PCB دورو دارید :
  • آیا روی زمین برد شما حلقه وجود دارد؟
  • تِرَک با عرض و اتصال مناسب به زمین جهت برگشت جریان برای تمام قطعات روی PCB وجود دارد؟
  • آیا صفحه زمین ناگسسته زیر تمام مسیر های سرعت بالای شما قرار دارد ؟
• اگر چند زمین مختلف وجود دارد، مطمئن شوید دست کم در یک نقطه به هم متصل شده باشند.

6.     چک لیست بازبینی طراحی برای ورق PCB

• از وجود فضای کافی در اطراف ورق برای حمل کننده و کلمپ ها (گیره ها) اطمینان حاصل فرمایید.
• مطمئن شوید که بر روی ورق PCB، مارکاژ شامل موارد زیر باشد:
  • فضای خالی برای کنترل کیفیت و چک باکس ها تست PCB
  • چاپ تاریخ بر روی بردها
  • اسم محصول
  • اسم و لوگوی شرکت
  • محل برای قرار دادن بارکد های لازم
  • چاپ پارت نامبر یا شماره ریویژن روی PCB
• از حضور پد های فدیوشال روی ورق در سطح های مختلف مطمئن شوید.
• بررسی کنید که علامت نشان دهنده مبدا (Origin)روی PCB قرار گرفته باشد.
• بررسی صحت حضور امپدانس، لایه ها و سایر نقاط تست و آزمون اگر نیاز است.
• دقت داشته باشید اگر فایل برش و ماشین کاری به صورت جدا به تولید کننده ارائه شده است، در پروسه تولید به دقت با ورق و PCB هم تراز شود تا در رویه سوراخکاری، ماشین کاری و برش خطایی ایجاد نشود.
• توجه داشته باشید که ابعاد ورق با توجه به ضخامت آن خیلی بزرگ نباشد تا در پروسه ماشین کاری با مشکل مواجه نشود و همچنین انعطاف پذیری و جهش (Bounce) کمی داشته باشد.

نتیجه گیری

اگر شما تصمیم گرفته اید که بر اساس این چک لیست یا نسخه ی تغییر یافته ای از آن، طراحی PCB های خود را بازبینی کنید، بهتر است هر کدام از موارد ذکر شده را به عنوان موضوعی برای بحث و بررسی در نظر بگیرید تا یک چک باکس ساده.

در واقع موارد مطرح شده برای این نیست که تنها با یک تیک ساده از کنار آنها عبور کنید. باید تلاش کنید طراحی PCB شما با هدف محصول مطابقت داشته باشد، پس موارد را با در نظر داشتن نیازمندی های پروژه خود بررسی نمایید. بازبینی قبل از تولید محصول و سفارش PCB بیشتر از این است که تنها مشکلات و خطا های فنی موجود در برد الکترونیکی را بیابید. با انجام این بازبینی شما باید مطمئن شوید که با توجه به نیازمندی های پروژه، برد PCB طراحی شده عملکرد صحیح از خود نشان خواهد داد.

بررسی دقیق طراحی با توجه به نیازمندی های پروژه قبل از تولید و همچنین اعمال تغییرات و بازبینی طراحی در مرحله شماتیک بسیار کارآمدتر خواهد بود. تا اینکه فقط تلاش کنید که طراحی خود را تکمیل کنید و سفارش چاپ PCB دهید و صبر کنید تا بردهای PCB به دست شما برسد. سپس با برگزاری جلسه به ارزیابی دوباره طراحی بپردازید چون در این حالت شما باید کلی وقت، انرژی و پول هزینه کنید تا مشکلات طراحی خود را بیابید. سرانجام نیز به این نتیجه خواهید رسید که این کار را باید قبل از صرف این همه هزینه و وقت باید انجام می دادید.

سفارش چاپ PCB در مرصا

اگر چه با استفاده از این چک لیست یا چک لیست طراحی PCB مخصوص خود، کار طراحی برد خود را به پایان رسانید و بازبینی های لازم را بر روی طراحی خود انجام دادید، اکنون وقت چاپ و سفارش PCB است. شرکت مرصا، ارائه دهنده خدمات چاپ برد های مدار چاپی نیز هست. که در این خدمات در کنار سایر سرویس های ما (طراحی و مونتاژ برد الکترونیکی) قرار گرفته و سبب شده به صورت کامل به چالش های رویه تولید محصولات الکترونیکی مسلط شویم. پس برای چاپ بردهای PCB پروژه خود خیالاتان راحت باشد و کار را به دست توانمند صنعتگران ما بسپارید.

---

منبع:

https://resources.altium.com/p/pcb-design-and-review-checklist