10 lỗi thiết kế PCB thường gặp khiến gia công tốn tiền và cách tránh

Một bản thiết kế chạy đúng trên phần mềm chưa chắc đã sản xuất suôn sẻ. Rất nhiều đơn hàng bị chậm, phải làm lại mẫu hoặc phát sinh chi phí chỉ vì những lỗi thiết kế PCB nhỏ mà người thiết kế không để ý. Bài viết này tổng hợp 10 lỗi thường gặp nhất khi đưa file vào gia công, giải thích vì sao chúng làm tăng chi phí và cách tránh ngay từ khâu thiết kế.

Vì sao lỗi thiết kế làm tăng chi phí gia công?

• Phải làm lại mẫu: mỗi lần sửa thiết kế là thêm một vòng sản xuất, lắp ráp và vận chuyển.
• Đội giá vì thông số đặc biệt: đường mạch, lỗ khoan quá nhỏ buộc phải dùng công nghệ cao hơn.
• Tăng tỷ lệ lỗi khi lắp ráp: hàn không đều, linh kiện lệch, phải sửa tay.
• Chậm tiến độ: nhà gia công phải dừng lại để hỏi, chờ bạn sửa file.

Cách tiếp cận giúp tránh các vấn đề này gọi là thiết kế hướng đến khả năng sản xuất, viết tắt là DFM (Design for Manufacturing).

10 lỗi thiết kế PCB thường gặp

1. Footprint không khớp với linh kiện thực tế

Sai khoảng cách chân, sai kích thước pad, sai vị trí chân số 1 hoặc chọn nhầm kiểu đóng gói là lỗi phổ biến nhất. Bo vẫn sản xuất được nhưng linh kiện không lắp vừa, hoặc lắp vào nhưng sai chân. Hãy luôn đối chiếu footprint với datasheet của đúng mã linh kiện ghi trong BOM.

2. Đường mạch và khoảng cách quá nhỏ

Mỗi nhà sản xuất có giới hạn tối thiểu về độ rộng đường mạch và khoảng cách giữa chúng. Thiết kế dưới ngưỡng tiêu chuẩn sẽ làm giá tăng hoặc tỷ lệ lỗi cao. Nếu không gian cho phép, hãy dùng thông số rộng rãi hơn mức tối thiểu.

3. Lỗ via, lỗ khoan quá nhỏ hoặc vòng đồng quanh lỗ quá mỏng

Lỗ quá nhỏ cần mũi khoan đặc biệt. Vòng đồng (annular ring) quá mỏng dễ bị khoan lệch làm đứt kết nối. Đây là nguyên nhân thường gặp của lỗi hở mạch khó phát hiện.

4. Linh kiện đặt quá sát mép bo hoặc quá sát nhau

Linh kiện sát mép dễ bị ảnh hưởng khi cắt bo hoặc bẻ V-cut. Linh kiện quá sát nhau gây khó khăn khi hàn, kiểm tra và sửa chữa.

5. Lỗ via nằm trên pad nhưng không được xử lý

Via đặt trực tiếp trên pad linh kiện dán mà không được lấp hoặc phủ sẽ hút kem hàn xuống lỗ khi hàn reflow, khiến mối hàn thiếu thiếc. Nếu buộc phải dùng, hãy ghi rõ yêu cầu xử lý via trong hồ sơ đặt hàng.

6. Pad nối thẳng vào vùng đồng lớn, không có thermal relief

Vùng đồng lớn tản nhiệt rất nhanh. Pad nối thẳng vào đó sẽ nóng chậm hơn pad còn lại, dễ gây hàn nguội hoặc hiện tượng linh kiện nhỏ bị dựng đứng (tombstoning). Thermal relief giúp hai đầu pad nóng đều hơn.

7. Thiếu điểm chuẩn (fiducial) và viền công nghệ

Máy gắp đặt cần điểm chuẩn fiducial để căn vị trí, và cần viền công nghệ để kẹp bo trên băng tải. Thiếu các chi tiết này, nhà gia công phải bổ sung hoặc ghép tấm lại, tốn thêm thời gian.

8. Lớp chữ (silkscreen) đè lên pad, thiếu ký hiệu cực tính

Chữ in đè lên pad làm ảnh hưởng mối hàn. Thiếu ký hiệu cực tính cho diode, tụ hóa, IC dễ dẫn đến lắp ngược khi lắp ráp hoặc sửa chữa.

9. Đường nguồn quá mảnh so với dòng điện

Đường mạch dẫn dòng lớn cần đủ rộng và đủ độ dày đồng. Đường quá mảnh sẽ nóng lên, sụt áp, thậm chí cháy khi tải lớn. Hãy tính độ rộng đường mạch theo dòng điện ngay từ đầu.

10. File xuất thiếu hoặc sai

Gerber thiếu lớp, file khoan sai đơn vị, BOM không khớp với thiết kế, gốc tọa độ file Pick & Place sai… đều khiến đơn hàng bị dừng lại. Xem hướng dẫn xuất Gerber từ Altium Designer, từ OrCad và từ Proteus để chuẩn bị file đúng ngay từ đầu.

Cách tránh lỗi thiết kế PCB ngay từ đầu

• Đặt design rules theo năng lực nhà sản xuất trước khi bắt đầu đi dây.
• Chạy kiểm tra DRC trong phần mềm thiết kế và xử lý hết cảnh báo.
• Dùng thư viện footprint đã kiểm chứng, đối chiếu với datasheet.
• Nhờ nhà gia công rà soát DFM trước khi chốt đơn.
• Làm mẫu số lượng nhỏ trước rồi mới sản xuất hàng loạt.

Bạn có thể xem toàn bộ các bước từ khi gửi file đến khi nhận bo trong bài Quy trình gia công PCBA: 6 bước từ file thiết kế đến thành phẩm, và hiểu thêm vì sao thông số thiết kế ảnh hưởng đến giá trong bài Giá gia công PCB, PCBA phụ thuộc vào yếu tố nào?

Câu hỏi thường gặp

DRC và DFM khác nhau thế nào?

DRC (Design Rule Check) kiểm tra thiết kế có tuân thủ các luật bạn đã đặt trong phần mềm hay không. DFM xem xét rộng hơn: thiết kế có sản xuất và lắp ráp ổn định, chi phí hợp lý hay không. Một thiết kế qua được DRC vẫn có thể còn vấn đề DFM.

Có nên dùng thông số nhỏ nhất mà nhà sản xuất cho phép không?

Chỉ khi thật sự cần. Thông số sát giới hạn làm tăng giá và tỷ lệ lỗi. Nếu không gian bo cho phép, thông số rộng rãi hơn luôn an toàn hơn.

Tôi chưa chắc thiết kế của mình có lỗi hay không thì làm sao?

Hãy gửi file cho đơn vị gia công kiểm tra trước khi sản xuất. Phát hiện lỗi trên file luôn rẻ hơn rất nhiều so với phát hiện trên bo thật. Nếu bạn cần hỗ trợ từ khâu thiết kế, tham khảo bài Thiết kế mạch điện tử theo yêu cầu.

Liên hệ ZenoPCB

Địa chỉ: 38 Đường Số 18A, Phước Long, TP. Hồ Chí Minh.

Zalo: 097.111.3732

Chúng tôi sẽ kiểm tra file và tư vấn phương án phù hợp nhất cho dự án của bạn.