Thiết Kế PCB – Phần Mềm & Thuật Ngữ Cần Biết

01/04/2025 23

Thiết Kế PCB – Phần Mềm & Thuật Ngữ Cần Biết Thiết kế PCB đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất, kích thước và độ bền của sản phẩm điện tử. Một PCB được thiết kế tốt không chỉ giúp thiết bị hoạt động ổn định, giảm nhiễu mà còn hỗ trợ quá trình sản xuất hàng loạt dễ dàng hơn.
Để tạo ra một PCB hoàn chỉnh, việc sử dụng phần mềm chuyên dụng và hiểu rõ các thuật ngữ kỹ thuật là điều cần thiết. Trong bài viết này, IC-Vietnam sẽ giúp bạn khám phá các phần mềm thiết kế PCB phổ biến và những thuật ngữ quan trọng cần biết!

Các Phần Mềm Chế Tạo PCB

Thiết kế PCB đòi hỏi sử dụng các phần mềm chuyên dụng để vẽ sơ đồ mạch điện (schematic) và bố trí linh kiện (layout). Dưới đây là một số phần mềm phổ biến:

Altium Designer: Phần mềm cao cấp, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Hỗ trợ toàn bộ quy trình từ thiết kế sơ đồ mạch điện đến layout PCB, mô phỏng và xuất Gerber Files. Giao diện chuyên nghiệp, nhiều công cụ mạnh mẽ.
KiCad: Phần mềm mã nguồn mở, miễn phí, cung cấp đầy đủ các chức năng từ thiết kế sơ đồ mạch điện đến tạo layout PCB. Thích hợp cho cá nhân và doanh nghiệp nhỏ.
Eagle (Autodesk Eagle): Dễ sử dụng, phổ biến trong cộng đồng DIY và startup. Hỗ trợ nhiều thư viện linh kiện, có phiên bản miễn phí nhưng giới hạn số lớp PCB.
OrCAD: Được đánh giá cao trong thiết kế mạch nguyên lý và mô phỏng tín hiệu, thường được sử dụng trong các công ty công nghệ lớn.
EasyEDA: Phần mềm trực tuyến, cho phép thiết kế PCB ngay trên trình duyệt, tích hợp thư viện linh kiện phong phú, thuận tiện cho người mới bắt đầu.

>>Xem thêm: "Cấu tạo PCB – Yếu tố quyết định hiệu suất thiết bị".

Thuật Ngữ Thường Gặp Trong Thiết Kế Và Sản Xuất PCB

Khi làm việc với PCB, bạn sẽ thường xuyên gặp các thuật ngữ chuyên ngành. Dưới đây là các thuật ngữ quan trọng mà bạn cần biết khi làm việc với PCB:

Schematic Diagram: Là sơ đồ nguyên lý của mạch điện, thể hiện cách các linh kiện được kết nối với nhau. Đây là bước đầu tiên khi thiết kế PCB
Layout PCB: Bố trí các linh kiện và đường mạch dẫn trên bảng mạch PCB. Đây là bước quan trọng để tối ưu hiệu suất mạch điện.
Gerber Files: Là tập tin chứa dữ liệu thiết kế PCB, dùng để gửi cho nhà sản xuất nhằm gia công bảng mạch.
Drill File: Tập tin chứa thông tin về vị trí và kích thước lỗ khoan trên PCB, giúp nhà sản xuất thực hiện khoan chính xác.
Pad và Via: Pad là điểm hàn của linh kiện trên PCB. Via là lỗ liên kết các lớp khác nhau trên PCB.
Copper Layer: Lớp đồng trên PCB, giúp dẫn điện giữa các linh kiện.giúp kết nối các linh kiện với nhau.
Solder Mask: Lớp bảo vệ giúp ngăn chặn ngắn mạch và oxi hóa trên bề mặt PCB.
Silkscreen: Lớp chữ và ký hiệu in trên PCB để đánh dấu linh kiện và vị trí hàn.
Multilayer PCB: PCB nhiều lớp, giúp tối ưu hóa kích thước và hiệu suất của mạch.
FR-4: Loại vật liệu phổ biến được sử dụng để làm PCB. có đặc tính bền nhiệt và cơ học cao

Nguyên tắc thiết kế PCB tối ưu về tín hiệu & nhiệt độ

Khi thiết kế PCB, ngoài việc đảm bảo chức năng và kích thước phù hợp, cần chú ý đến hiệu suất tín hiệu và khả năng tản nhiệt. Một thiết kế tối ưu giúp cải thiện tốc độ truyền tín hiệu và đảm bảo tuổi thọ linh kiện. Dưới đây là một số nguyên tắc quan trọng:

1. Tối Ưu Hóa Đường Truyền Tín Hiệu

Giảm độ dài đường mạch: Hạn chế các đường mạch tín hiệu đi vòng vèo hoặc quá dài để giảm trễ tín hiệu và nhiễu điện từ.
Tránh nhiễu chéo: Không đặt các đường mạch tín hiệu tốc độ cao chạy song song trong thời gian dài để hạn chế nhiễu chéo (crosstalk).
Sử dụng mặt đất (Ground Plane): Một lớp ground liên tục giúp che chắn nhiễu EMI, tạo đường truyền tín hiệu ổn định hơn.
Định tuyến vi sai (Differential Pair Routing): Khi thiết kế PCB tốc độ cao (USB, HDMI, PCIe), cần đảm bảo khoảng cách và độ rộng đường mạch trong cặp vi sai để giảm nhiễu.

2. Tối Ưu Hóa Khả Năng Tản Nhiệt

Bố trí linh kiện hợp lý: Các linh kiện tỏa nhiệt cao như MOSFET, IC nguồn, vi xử lý,... nên được đặt cách xa nhau để tránh tích tụ nhiệt.
Sử dụng lớp đồng dày hơn: Khi sử dụng lớp đồng dày 2oz hoặc 3oz giúp tăng khả năng dẫn nhiệt, giảm điện trở, cải thiện hiệu suất tổng thể.
Thêm lỗ thoát nhiệt (Thermal Vias): Kết nối các lớp PCB để truyền nhiệt từ linh kiện xuống lớp dưới, giúp tản nhiệt hiệu quả hơn.
Tạo khoảng trống giữa linh kiện công suất cao: Giúp cải thiện luồng không khí, tăng hiệu quả làm mát khi sử dụng quạt tản nhiệt.

Những sai lầm thường gặp khi thiết kế PCB

Mặc dù thiết kế PCB ngày càng tối ưu nhờ các công cụ hỗ trợ mạnh mẽ như Altium Designer, KiCad, Eagle, nhưng vẫn có nhiều sai lầm phổ biến có thể ảnh hưởng đến hiệu suất mạch điện. Dưới đây là một số lỗi cần tránh:

Thiết Kế Sơ Đồ Mạch (Schematic) Không Hợp Lý: Đặt linh kiện quá sát gây khó khăn khi hàn và sửa chữa. Thiếu tụ lọc nguồn dễ dẫn đến nhiễu điện áp, ảnh hưởng đến IC.
Định Tuyến PCB Sai Cách: Sử dụng góc vuông (90°) dễ gây phản xạ tín hiệu, nên thay bằng góc 45° hoặc đường cong.
Bố Trí Linh Kiện Không Hợp Lý: Linh kiện tỏa nhiệt đặt quá gần nhau gây quá nhiệt, giảm tuổi thọ.
Lỗi Khi Xuất Gerber File Và Sản Xuất: Không kiểm tra khoảng cách giữa các lớp PCB dễ gây ngắn mạch.

Thiết kế PCB là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất thiết bị điện tử. Nếu bạn đang tìm kiếm một đơn vị thiết kế PCB chuyên nghiệp, IC-Vietnam là lựa chọn hàng đầu! Với đội ngũ giàu kinh nghiệm và sự am hiểu sâu sắc về công nghệ, chúng tôi cam kết mang đến những PCB có hiệu suất tối ưu, đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật.