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PCB設計時的常見錯誤

2015年03月06日  | Nicole Faubert

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讓我們面對現實吧。人都會犯錯,PCB設計工程師自然也不例外。與一般大眾的認知相反,只要我們能從這些錯誤中學到教訓,犯錯也不是一件壞事。下面將簡單地歸納出在進行PCB設計時的一些常見錯誤


缺乏規劃

俗諺說, “如果一個人事前沒有計畫,便會發現麻煩會找上門。 ”這當然也適用於PCB的設計。讓PCB設計可以成功的許多步驟之一是,選擇合適的工具。現今的PCB設計工程師可在市面上找到許多功能強大且易於使用的電子設計自動化(EDA )軟體套件。每一款都有本身獨特的能力,優點和局限性。另外,還應該注意,沒有一款軟體是萬無一失的,所以諸如元件封裝不匹配的問題是一定會發生的。沒有一款單一工具可滿足你所有需求的情況是有可能發生的,雖然如此,你還是必須事先下功夫研究,努力找出最適合你需求的最佳產品。網路上的一些資訊,可以幫助你快速上手。


圖1.RS Components公司的DesignSpark PCB電子設計軟體。
圖1.RS Components公司的DesignSpark PCB電子設計軟體。

溝通不良

儘管將PCB的設計外包給其他廠商的作法正變得越來越普遍,而且往往非常具有成本效益,但這種做法可能不適合複雜度高的PCB設計,因在這種設計中,性能和可靠性是極其關鍵的。隨著設計複雜度的增加,為即時地確保精確的元件佈局和佈線,工程師和PCB設計者之間的面對面溝通就變得非常重要,這種面對面的溝通將有助於省去日後昂貴的重做(rework)工作。


同樣重要的是,在設計過程的早期階段就要邀請PCB板製造商加入。他們可以對您的設計提供初步的反饋,他們可根據其流程和程序讓效率最大化,長遠來看,這將可幫助你省下可觀的時間和金錢。藉著讓他們知道你的設計目標,及在PCB佈局的早期階段邀請他們參與,你可以在產品投入生產之前即可避免任何潛在的問題,並縮短產品上市的時間。


未能徹底測試早期的原型

原型板可以讓你證明你的設計是按照原來的規格在運作。原型測試可以讓你在大批量生產之前驗證PCB的功能和品質,及其性能。成功的原型測試需要大量的時間和經驗,但一個強大的測試計劃和一組明確的目標可縮短評估時間,且也可以降低生產相關錯誤的可能性。如果原型測試過程中發現任何問題,就需要在重新配置過的電路板之上進行第二次的測試。在設計過程的早期階段將高危險因素納入,你將可從測試的多次迭代中受益,及早找出任何潛在的問題,降低風險,確保計畫可如期完成。


圖2.在一片原型板上測量信號。
圖2.在一片原型板上測量信號。

使用低效的佈局技術或不正確的元件

更小,更快的設備讓PCB設計工程師要為複雜的設計佈局,這種設計將採用更小的元件來減少佔用面積,且它們也將放得更加靠近。採用一些技術,例如內部PCB層上的嵌入式分立器件,或引腳間距更小的球柵陣列( BGA)封裝,都將有助於縮小電路板尺寸,提高性能,並保留空間,以便在遇到問題後可以重做。當與具有高引腳數和更小間距的元件搭配使用時,在設計階段選擇正確的電路板佈局技術是很重要的,如此即可避免在日後出現問題,及盡量降低製造成本。


此外,一定要仔細研究,那些你打算使用的替代元件之取值範圍和性能特點,即使是那些被標示為可直接插入的替換元件(drop-in replacement)。替換元件特性的微小變化,可能就足以搞砸整個設計的性能。


圖3. CAM的原圖螢幕單幅圖, 100球的csBGA (資料來源:Lattice Seminconductor )。
圖3. CAM的原圖螢幕單幅圖, 100球的csBGA (資料來源:Lattice Seminconductor )。

忘記為你的工作備份

將重要數據備份起來。這還需要我來提醒嗎?至少,你應該將你最重要的工作成果和其他難以替代的文件備份起來。儘管大多數的公司每天都會將公司的所有數據備份起來,但一些規模較小的公司可能不會這樣做,或者如果你是在家工作的人也不會這樣做。現今,將數據備份到雲端是如此的方便和便宜,實在沒有任何藉口不將數據備份起來,將數據保存在安全的處所,以免它被竊、遇到火災、和其他本地性的災害。


成為單人島嶼

在我早年擔任一名程式設計工程師時,我記得,我們花太多的時間在代碼設計的檢視。但現在回頭看,我不得不承認,它們真的是這個過程中非常重要的一部分,這種重要性在PCB設計時也是一樣。雖然你可能認為你的設計是完美無瑕的,且犯錯根本就不會是你的風格,但很多時候,你的同儕會在你的設計看到一些你沒有注意到的錯誤。有時候,即使你知道了設計的複雜細節,對它接觸較少的人可能可以保持一種更客觀的態度,並提供寶貴的見解。與你的同儕經常檢視你的設計,有助於找到不可預見的問題,並讓你的計畫保持在正確的軌道上,將費用維持在預算之內。


圖4. 成為單人島嶼從來就不是一個好主意。
圖4. 成為單人島嶼從來就不是一個好主意。




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