จากพีซีบีเวิลด์

เมื่อพูดถึงแผงวงจรพิมพ์ มือใหม่มักสับสนระหว่าง "แผนผังวงจรพิมพ์" และ "ไฟล์ออกแบบวงจรพิมพ์" แต่จริงๆ แล้วทั้งสองอย่างนี้หมายถึงคนละเรื่องกัน การเข้าใจความแตกต่างระหว่างสองสิ่งนี้ถือเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ดังนั้นเพื่อให้ผู้เริ่มต้นเข้าใจได้ดียิ่งขึ้น บทความนี้จะอธิบายความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแผนผังวงจรพิมพ์ (PCB) และการออกแบบวงจรพิมพ์ (PCB)

PCB คืออะไร

ก่อนที่จะเจาะลึกถึงความแตกต่างระหว่างแผนผัง (Schematic) และการออกแบบ สิ่งแรกที่ต้องเข้าใจคือ PCB คืออะไร
โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะมีแผงวงจรพิมพ์อยู่ภายใน หรือที่เรียกว่าแผงวงจรพิมพ์ แผงวงจรสีเขียวนี้ทำจากโลหะมีค่า เชื่อมต่อส่วนประกอบไฟฟ้าทั้งหมดของอุปกรณ์และทำให้อุปกรณ์ทำงานได้ตามปกติ หากไม่มีแผงวงจรพิมพ์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะไม่สามารถทำงานได้

แผนผังวงจรพิมพ์และการออกแบบวงจรพิมพ์

แผนผังวงจรพิมพ์ (PCB Schematic) คือการออกแบบวงจรสองมิติแบบง่าย ๆ ที่แสดงถึงฟังก์ชันการทำงานและการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบต่าง ๆ การออกแบบวงจรพิมพ์เป็นโครงร่างสามมิติ และตำแหน่งของส่วนประกอบจะถูกทำเครื่องหมายไว้หลังจากวงจรทำงานตามปกติแล้ว

ดังนั้น แผนผังวงจรพิมพ์ (PCB Schematic) จึงเป็นส่วนแรกของการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ แผนผังวงจรพิมพ์นี้แสดงภาพกราฟิกที่ใช้สัญลักษณ์ที่ตกลงกันไว้เพื่ออธิบายการเชื่อมต่อวงจร ไม่ว่าจะเป็นในรูปแบบลายลักษณ์อักษรหรือข้อมูล นอกจากนี้ยังแสดงส่วนประกอบต่างๆ ที่จะใช้งานและวิธีการเชื่อมต่อด้วย

ดังที่ชื่อบ่งบอก แผนผังวงจรพิมพ์ (PCB Schematic) คือแผนผังและพิมพ์เขียว ไม่ได้ระบุตำแหน่งที่จะจัดวางส่วนประกอบต่างๆ ไว้อย่างชัดเจน แต่แผนผังจะสรุปว่า PCB จะเชื่อมต่อกันได้อย่างไร และเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการวางแผน

หลังจากพิมพ์เขียวเสร็จสมบูรณ์ ขั้นตอนต่อไปคือการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) การออกแบบคือการวางผังหรือการแสดงทางกายภาพของแผนผังแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ซึ่งรวมถึงการวางผังรอยทองแดงและรูทองแดง การออกแบบแผงวงจรพิมพ์จะแสดงตำแหน่งของส่วนประกอบต่างๆ ที่กล่าวมาข้างต้นและการเชื่อมต่อกับทองแดง

การออกแบบ PCB เป็นขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ วิศวกรสร้างส่วนประกอบจริงโดยอาศัยการออกแบบ PCB เพื่อให้สามารถทดสอบว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้องหรือไม่ ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ทุกคนควรสามารถเข้าใจแผนผังวงจร PCB ได้ แต่การทำความเข้าใจฟังก์ชันการทำงานโดยการดูจากต้นแบบนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย

หลังจากที่ทั้งสองขั้นตอนนี้เสร็จสมบูรณ์แล้ว และคุณพอใจกับประสิทธิภาพของ PCB แล้ว คุณจะต้องดำเนินการดังกล่าวผ่านผู้ผลิต

องค์ประกอบแผนผัง PCB

หลังจากเข้าใจความแตกต่างคร่าวๆ ระหว่างสองสิ่งนี้แล้ว เรามาดูรายละเอียดองค์ประกอบของวงจร PCB กันอย่างละเอียด อย่างที่ได้กล่าวไปแล้ว การเชื่อมต่อทั้งหมดสามารถมองเห็นได้ แต่มีข้อควรระวังบางประการที่ควรทราบ:

เพื่อให้สามารถมองเห็นการเชื่อมต่อได้อย่างชัดเจน จึงไม่ได้สร้างมาตามมาตราส่วน ในการออกแบบ PCB อาจต้องอยู่ใกล้กันมาก
บางการเชื่อมต่ออาจข้ามกันได้ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลย
ลิงก์บางรายการอาจอยู่ด้านตรงข้ามของเค้าโครง โดยมีเครื่องหมายระบุว่าลิงก์เหล่านั้น
“บลูพริ้นท์” PCB นี้อาจใช้หนึ่งหน้า สองหน้า หรือแม้แต่สองสามหน้าเพื่ออธิบายเนื้อหาทั้งหมดที่ต้องรวมไว้ในการออกแบบ

สิ่งสุดท้ายที่ควรทราบคือ แผนผังที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถจัดกลุ่มตามฟังก์ชันเพื่อให้อ่านง่ายขึ้นได้ การจัดเรียงการเชื่อมต่อด้วยวิธีนี้จะไม่เกิดขึ้นในขั้นตอนต่อไป และแผนผังมักจะไม่ตรงกับแบบร่างสุดท้ายของแบบจำลอง 3 มิติ

องค์ประกอบการออกแบบ PCB

ถึงเวลาที่จะเจาะลึกลงไปในองค์ประกอบของไฟล์ออกแบบ PCB ในขั้นตอนนี้ เราได้เปลี่ยนจากแบบแปลนที่เขียนไว้เป็นแบบจำลองทางกายภาพที่สร้างขึ้นโดยใช้วัสดุลามิเนตหรือเซรามิก เมื่อจำเป็นต้องใช้พื้นที่ขนาดเล็กเป็นพิเศษ การใช้งานที่ซับซ้อนกว่านั้นจำเป็นต้องใช้ PCB แบบยืดหยุ่น

เนื้อหาของไฟล์ออกแบบ PCB เป็นไปตามแบบแปลนที่กำหนดไว้ในแผนผังวงจร แต่ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ทั้งสองแบบมีลักษณะที่แตกต่างกันมาก เราได้พูดถึงแผนผังวงจร PCB ไปแล้ว แต่จะเห็นความแตกต่างอะไรบ้างในไฟล์ออกแบบ

เมื่อพูดถึงไฟล์ออกแบบ PCB เรากำลังพูดถึงโมเดล 3 มิติ ซึ่งประกอบด้วยแผงวงจรพิมพ์และไฟล์ออกแบบ ไฟล์เหล่านี้อาจเป็นแบบชั้นเดียวหรือหลายชั้นก็ได้ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะเป็นสองชั้นก็ตาม เราจะสังเกตเห็นความแตกต่างระหว่างแผนผังวงจรพิมพ์ (Schematic) และไฟล์ออกแบบ PCB ดังต่อไปนี้

ส่วนประกอบทั้งหมดมีขนาดและตำแหน่งที่ถูกต้อง
หากไม่ควรเชื่อมต่อสองจุด จุดเหล่านั้นจะต้องหมุนรอบหรือสลับไปที่ชั้น PCB อื่นเพื่อหลีกเลี่ยงการไขว้กันบนชั้นเดียวกัน

นอกจากนี้ ดังที่เราได้กล่าวไปคร่าวๆ การออกแบบ PCB ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพที่แท้จริงมากกว่า เพราะในระดับหนึ่งแล้ว ขั้นตอนนี้ถือเป็นขั้นตอนการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ณ จุดนี้ ความสามารถในการใช้งานจริงของการออกแบบต้องเข้ามามีบทบาท และต้องพิจารณาข้อกำหนดทางกายภาพของแผงวงจรพิมพ์ด้วย ซึ่งรวมถึง:

ระยะห่างของส่วนประกอบช่วยให้กระจายความร้อนได้เพียงพออย่างไร
ขั้วต่อที่ขอบ
ในส่วนของกระแสและความร้อน ร่องรอยต่างๆ จะต้องหนาขนาดไหน

เนื่องจากข้อจำกัดทางกายภาพและข้อกำหนดต่างๆ ทำให้ไฟล์ออกแบบ PCB มักจะดูแตกต่างจากแบบในแผนผังอย่างมาก ไฟล์ออกแบบจึงประกอบด้วยเลเยอร์ที่พิมพ์สกรีน เลเยอร์ซิลค์สกรีนจะแสดงตัวอักษร ตัวเลข และสัญลักษณ์ต่างๆ เพื่อช่วยให้วิศวกรประกอบและใช้งานบอร์ดได้

จำเป็นต้องทำงานตามแผนที่วางไว้หลังจากประกอบส่วนประกอบทั้งหมดบนแผงวงจรพิมพ์แล้ว หากไม่เป็นเช่นนั้น คุณต้องวาดใหม่

สรุปแล้ว

แม้ว่าแผนผังวงจรพิมพ์ (PCB) และไฟล์ออกแบบวงจรพิมพ์ (PCB) มักจะถูกสับสน แต่ในความเป็นจริงแล้ว การสร้างแผนผังวงจรพิมพ์ (PCB) และการออกแบบวงจรพิมพ์ (PCB) มักหมายถึงกระบวนการสองอย่างที่แยกจากกันเมื่อสร้างแผงวงจรพิมพ์ จำเป็นต้องสร้างแผนผังวงจรพิมพ์ (PCB) ที่สามารถวาดผังกระบวนการก่อนจึงจะสามารถออกแบบวงจรพิมพ์ได้ และการออกแบบวงจรพิมพ์เป็นส่วนสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพและความสมบูรณ์ของวงจรพิมพ์