ความรู้พ้นื ฐานการออกแบบPCB
คำนำ หนังสือเล่มนี้เป็นเป็นการรวมความรู้พ้ืนฐานของการใช้โปรแกรม EasyEDA ในการออกแบบวงจรและสร้าง PCB และเพื่อสร้างพื้นฐานทักษะ ความรู้ความสามารถสะสมไวใ้ ห้คนท่สี นใจเรือ่ งนี้ คณะผู้จัดทาหวงั เปน็ อย่างยงิ่ วา่ คนทส่ี นใจเร่ืองนจ้ี ะไดค้ วามรู้ในเรื่องนี้ ไมม่ ากกกน็ ้อย จดั ทาโดย คณะผจู้ ัดทา
สำรบญั หนว่ ยเรยี นรู้ หนำ้ 1: อะไรคือแผ่นวงจรพิมพเ์ ครื่องมือและการสสรา้ งขึ้นมา 1 2: รจู้ กั กบั โปรแกรม EasyEDA 20 3: การตดิ ตัง้ โปรแกรม EasyEDA 21 4: การวาดวงจรอิเลก็ ทรอนิกสจ์ ากกระดาษสู้หนา้ จอคอมพิวเตอร์ 25 5: การลงตัวถังอุปกรณ์(Component Footprint)ในหน้ากระดาษวงจร 27 6: อะไรคือแผ่นวงจรพมิ พ์เครื่องมอื และการสสร้างข้นึ มา 28 7: การกาหนดขอบเขต ขนาดของแผ่นวงจรพิมพ์ 29 8: การวางตวั ถังหรอื อปุ กรณบ์ นหน้าจอสาหรบั จะออกแบบลายวงจรพมิ พ์ 30 9: การกาหนดเลเยอร์ของแผ่นวงจรพิมพ์(PCB Layer) และการกาหนด กฎเกณฑ์ในการเดนิ ลายวงจรพิมพ์(DRC:Design Rule Check) 32 10: การสร้างสัญลักษณ์ของอุปกรณต์ ัวใหม่ 34 11: การสรา้ งแบบตัวถงั (Footprint)ของอปุ กรณ์ตวั ใหม่ 40 12: วิธกี ารสร้างไฟล์ Gerber เพือ่ สง่ ไปสัง่ จา้ งผลิดแผน่ วงจรพมิ พ์ 43 13: เทคนิคการสรา้ งหรอื เดินลายทองแดงบนแผน่ วงจรพมิ พ์ 50
1 หนว่ ยเรียนรูท้ ี่ 1 อะไรคอื แผน่ วงจรพิมพเ์ ครอ่ื งมอื และกำรสสร้ำงขนึ้ มำ ข้อมูลพืน้ ฐำน แผน่ วงจรพิมพ์ หรอื เรยี กว่า “แผน่ พีซีบี (PCB)” ทนี่ ักอิเล็กทรอนกิ ส์ใน ประเทศไทยทั่วไปนิยมเรียกกันว่า “แผ่นปริน๊ ท์” หรือ แผงวงจร” มีช่ือย่อมา จาก Printed Circuit Board เรียกส้ันๆ ว่า “PCB” อาจช่ือเรียกอีก ได้แก่ Circuit Board, PCB Board, Printed Wiring Board (PWB) หรือแม้กระทั่ง Etched Wiring Board (EWB) แต่ละชื่อกม็ ีความหมายเปน็ สิ่งเดยี วกนั นน่ั ก็คอื “แผน่ วงจรพมิ พ์” แผ่นวงจรพิมพ์ส่วนใหญม่ ีลักษณะแบน (Flat) และแข็ง (Rigid) แต่ก็ยัง มีวสั ดฐุ านรอง (Substrate) ท่มี คี วามยดื หยนุ่ สามารถช่วยให้แผ่นวงจรพิมพ์มี ขนาดพอดกี ับพน้ื ที่ทมี่ ีความซบั ซ้อนได้ สง่ิ ท่ีนา่ สนใจก็คอื ส่วนใหญแ่ ผน่ วงจรพมิ พท์ ว่ั ไปชัน้ ฉนวนจะทามาจาก พลาสติก (Plastic) , ใยแก้ว ( Fiberglass) หรือยางสังเคราะห์ ( Resin Composites) และชั้นตัวนาใช้เทรซดว้ ยทองแดง (Copper Traces)
2 โครงสรำ้ งของแผ่นวงจรพมิ พ์ แผน่ วงจรพมิ พ์ประกอบดว้ ยชน้ั และวัสดุต่าง ๆ ซ่ึงทางานร่วมกันใน รปู แบบที่หลากหลายเพื่อนามาซึ่งความซับซ้อนท่ีมากขึ้นไปสู่วงจรสมัยใหม่ (Modern Circuit) ในบทความน้ีจะกล่าวถึงวัสดุองค์ประกอบต่าง ๆ ของ แผน่ วงจรพิมพโ์ ดยละเอยี ด ตัวอยา่ งแผน่ วงจรพมิ พใ์ นรูปด้านล่าง มชี ัน้ ตัวนาไฟฟ้าเพยี งช้ันเดียว แผงวงจร ชั้นเดียวมีข้อจากัดมาก การใช้งานวงจรจะไม่ได้ใช้พ้ืนท่ีท่ีมีอยู่ได้อย่างมี ประสทิ ธิภาพ และผอู้ อกแบบอาจมปี ญั หาในการสรา้ งการเช่อื มต่อท่ีจาเป็นดว้ ย
3 วสั ดทุ ีใ่ ชส้ ำหรับผลติ แผน่ วงจรพมิ พ์ จำกตัวอย่ำงแผน่ วงจรพิมพ์ แบบสองชนั้ (Double-side) ประกอบไปดว้ ย • ชั้นแกน (Corelayer) ที่ทามาจากยางสังเคราะห์ท่ีมีการเสริมใยแก้ว (Fiberglass reinforced epoxy resin) ให้เป็นชั้นฐานรองรับที่เป็น ของแข็ง แขง็ แกรง่ และไมน่ าไฟฟ้า วสั ดุใยแก้ว (Fiberglass) ที่นยิ มใชง้ าน มากทส่ี ดุ คือ FR4 • ชน้ั ทองแดง (Copper layers) ในแต่ละด้านของแผ่นวงจรพิมพ์เป็นชั้น ตวั นาไฟฟา้ ของรอยทางเดนิ (Traces) และแผ่นรองรับขาอปุ กรณ์ (Pads) ทปี่ ระกอบเป็นวงจร รอยทางเดินกาหนดให้เป็นเส้นทาง (Tracks) ที่ สัญญาณเดินทางผ่านและแผ่นรองรับขาอุปกรณ์เป็นฐานรองสาหรับ ตาแหนง่ ทจี่ ะบดั กรอี ุปกรณ์ลงไป วสั ดุทีเ่ ป็นนาไฟฟา้ ที่อยู่ในแผ่นวงจรพมิ พ์ ก็คือทองแดง (Copper) แต่อาจจะใช้วัสดุตัวนาไฟฟ้าอ่ืนๆ เช่น ทอง (Gold) หรือ เงนิ (Silver) มีการเคลือบปดิ ผวิ ของทองแดงบรเิ วณตาแหน่ง ทใ่ี ช้เชอื่ มตอ่ อปุ กรณ์ (Surface Finish) นิยมใช้กันมากท่ีสุดสาหรับการ บัดกรี กค็ ือ Hot Air Solder Level (HASL) และ HASL Lead Free
4 • ช้ันโซลเดอร์มาสก์ (Solder mask หรือ Solder resist layer) เพื่อ ป้องกันช้นั ตัวนาไฟฟ้าของแผน่ วงจรพิมพเ์ ปลา่ ซ่งึ ทามาจากชนั้ บางๆ ของ หมกึ โพลีเมอร์ โดยท่ัวไปมเี ขยี ว แต่ก็มีสอี ่นื ๆ เช่น สีแดงและสนี า้ เงนิ ก็มใี ช้ งานเชน่ กัน และสขี าวจะใช้สาหรับงานแสดงผลของแผ่นวงจร LED เป็น ต้น • ช้นั ซลิ ค์สกรนี (Silkscreen หรือ Overlay layer) ท่อี ยู่บนแผ่นวงจรพมิ พ์ โด ยใ ช้ห มึกเ ฉพา ะ เพื่อแส ด ง สัญลักษ ณ์แ ละ กา ร อ้า ง อิ ง ต า แห น่ง ขอ ง อุปกรณ์ช่วยเหลือในขั้นตอนการประกอบอุปกรณ์ลงแผ่นวงจรพิมพ์ โดยท่วั ไปนยิ มใช้สีขาว และยังมีสีอน่ื ๆ เพ่ือใหส้ อดคลอ้ งกับสขี องโซลเดอร์ มาสก์ดว้ ย เชน่ โซลเดอร์มาสกส์ ีเขยี ว – ซิลค์สกรีนสขี าว เป็นต้น
5 ศัพท์ทใ่ี ชบ้ อ่ ยในกำรสรำ้ งแผน่ วงจรพมิ พ์ คาศพั ทท์ ่ใี ชบ้ อ่ ยในโลกของแผ่นวงจรพิมพ์มดี งั น้ี ANNULAR RING Annular ring เป็นพ้ืนท่ีของทองแดงรอบรูท่ีเจาะเสร็จแล้ว โดยมีการชุบ ทองแดงภายในรทู ี่เพียงพอที่จะสร้างการเช่ือมต่อท่ีหนาแน่นระหว่างเทรซ (Traces) และตัวเชอ่ื มต่อระหวา่ งชัน้ (Vias) ในแผน่ วงจรพมิ พแ์ บบสองช้ันและ หลายชั้น ดังน้ันวัตถุประสงค์ของ Annular ring คือสร้างการเช่ือมต่อที่ดี ระหวา่ งตัวเชอ่ื มตอ่ ระหวา่ งชน้ั (Vias) และเทรซทองแดง (Copper Traces) ใน แผน่ วงจรพิมพ์
6 DRC DRC – DESIGN RULE CHECK คอื ชุดของกฏท่นี กั ออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ใช้ เพือ่ ทาใหแ้ นใ่ จว่าวงจรท่ไี ด้รบั การออกแบบตรงกับข้อกาหนดด้านการผลิต ทง้ั หมด รวมถึงความคลาดเคลื่อนของขนาดทก่ี าหนดไวส้ าหรับแผ่นวงจรพิมพ์ เชน่ เทรซ (TRACES) ทใี่ กลก้ ันมากเกนิ จากข้อกาหนด , เทรซ (TRACES) ที่มี ขนาดเล็กกว่าข้อกาหนด หรอื รเู จาะทม่ี ขี นาดเล็กกวา่ ข้อกาหนด เปน็ ตน้ เพอื่ ลด ขอ้ มผิดพลาดในขั้นตอนการผลติ
7 DRILL HIT Drill hit – รเู จาะที่เกดิ ข้นึ จรงิ ควรออกแบบตาแหน่งของรูเจาะท่ีเหมาะสม หรือจุดใดของรเู จาะท่สี ามารถเจาะลงไปบนแผ่นวงจรพมิ พ์ FINGER Finger – แผ่นรองรับขาอุปกรณ์ (Pads) ยาว ๆ ท่ีเปดิ ใหเ้ หน็ โลหะทเ่ี ครอื บด้วย ทองใชส้ ่วนขอบของแผ่นวงจรพิมพ์ ใชส้ าหรบั เช่อื มกนั ระหวา่ งแผ่นวงจรพิมพ์ 2 แผน่ ตัวอยา่ งท่วั ไปกจ็ ะพบเหน็ ไดต้ ามสว่ นขยายของคอมพิวเตอร์ , Memory Board หรือ Cartridge-based เก่า ๆ ของ Video Games
8 FINGER Finger – แผ่นรองรบั ขาอปุ กรณ์ (Pads) ยาว ๆ ที่เปิดให้เหน็ โลหะท่ีเครอื บด้วย ทองใช้ส่วนขอบของแผ่นวงจรพมิ พ์ ใช้สาหรับเช่ือมกันระหวา่ งแผน่ วงจรพมิ พ์ 2 แผ่น ตวั อยา่ งทว่ั ไปก็จะพบเหน็ ได้ตามส่วนขยายของคอมพิวเตอร์, Memory Board หรือ Cartridge-based เกา่ ๆ ของ Video Games MOUSE BITES Mouse bites – เปน็ อีกทางเลือกของการทา V-Score หรอื V-CUT ใชส้ าหรบั แยกบอรด์ โดยอาศยั การทา Panel หรือเรียกอกี ชือ่ ว่า “ Breakaway Panel ”
9 PAD Pad – แผ่นรองรับขาอุปกรณ์คือส่วนท่ีเปิดของทองแดงอยู่บนพ้ืนผิวของ แผ่นวงจรพิมพ์ที่มไี ว้สาหรับบัดกรอี ุปกรณป์ ระกอบลงบนแผ่นวงจรพิมพ์ โดย Pads จะมี 2 ชนิดได้แก่ PTH pads (Plated Through - Hole) และ SMD pads (Surface Mount Device) PANEL Panel – แผ่นวงจรพิมพว์ งจรขนาดใหญ่ประกอบด้วยแผ่นวงจรพมิ พ์ขนาดเล็ก ๆ จานวนมาก ซงึ่ จะถกู แบง่ ออกก่อนนามาใชง้ าน เครอ่ื งจดั วางอุปกรณ์ลงบน แผ่นวงจรพิมพ์อัตโนมตั บิ ่อยครง้ั มักมคี วามยุง่ ยากกับแผ่นวงจรพิมพข์ นาดเล็กๆ และการรวมแผน่ วงจรพิมพห์ ลายๆ แผ่นเข้าดว้ ยกันในคร้ังเดียวกระบวนการ ประกอบน้จี ะสามารถเพิ่มความเร็วขึ้นได้
10 PASTE STENCIL PASTE STENCIL – เปน็ โลหะบางๆ ( บางครงั้ อาจเป็น PLASTIC ) ท่ีเจาะชอ่ ง ไว้ตรงกบั PADS ของอปุ กรณท์ ี่ต้องการจะให้ปาดตะกวั่ ลงไปสาหรับการบดั กรี ดว้ ยเตาอบแผน่ วงจรพมิ พ์แบบ REFLOW PICK-AND-PLACE MACHINE Pick-and-place – เครื่องจกั รหรอื กระบวนการวางอปุ กรณล์ งบน PCB
11 PLANE Plane – เป็นบล็อคท่ีมคี วามต่อเนื่องกนั ของทองแดงทอ่ี ยู่บนแผ่นวงจรพิมพ์ มี การกาหนดจากกรอบทีค่ รอบคลมุ ท้งั บอร์ด ปกติแลว้ จะกาหนดเป็นสัญญาณ Ground (เฉพาะ Top และ Bottom Layers เท่านั้น) แต่ถ้าเป็น PCB Multi Layers อาจจะเป็น Power Plane เชน่ +5V, +3.3V เป็นต้น โดยทัว่ ไปอาจจะ เรียกวา่ “Pour” หรือ ภาษาไทยมกั ใชค้ าวา่ “เท Polygon” นั่นเอง PLATED THROUGH-HOLE Plated through-hole – เป็นรเู จาะท่อี ย่บู นแผน่ วงจรพมิ พ์ทม่ี ีการเชอ่ื มจาก ด้านบน (Top) และดา้ นลา่ ง (Bottom ) ให้เชอื่ มตอ่ ถงึ กัน ซ่ึงจะมกี ารชุบ ทองแดงรอมล้อม รูเจาะทงั้ หมด เอาไว้ใชส้ าหรบั บัดกรีอุปกรณ์แบบ Through-hole มีความแตกตา่ งจากตวั เช่อื มตอ่ ระหว่างชนั้ (Via) ท่ีเอาไวส้ าหรับเช่ือมตอ่ สญั ญาณเทา่ นนั้
12 POGO PIN Pogo pin – เป็นขาสัมผสั ทมี่ สี ปริงใช้ในการเชื่อมตอ่ แบบช่ัวคราวเอาไว้สาหรบั ทดสอบหรอื เอาไว้เขียนโปรแกรมลงในหนว่ ยความจาของไมโครคอนโทลเลอรไ์ ด้ REFLOW OVEN Reflow oven – เตาอบ (สาหรบั อุปกรณ์ติดบนพ้ืนผิว SMT) ใช้สาหรับอบ แผน่ วงจรพมิ พด์ ว้ ยอุณหภูมสิ งู อาจจะถึง 300 องศา ได้ เคร่อื งนมี้ ลี ักษณะเปน็ ตู้ยาว ๆ แผน่ วงจรพมิ พ์กจ็ ะวง่ิ ผา่ นเคร่อื งตามสายพานไป แต่ละช่วงของตู้จะมี อุณหภูมไิ มเ่ ท่ากนั เพอื่ ให้ตะก่ัวละลายและเกาะติดอปุ กรณไ์ ด้ดี
13 SILKSCREEN Silkscreen – ข้อความ ตัวเลข สัญลักษณ์ และรูปภาพต่าง ๆ ที่อยู่บน แผน่ วงจรพมิ พ์ ปกติจะเหน็ เปน็ สขี าว หรอื อาจจะเป็นสอี ื่นก็ได้ มีไว้สาหรบั บอก ชือ่ บอร์ด ตาแหนง่ ของอุปกรณ์ ระบุฟังกช์ นั่ การทางานของ LED และบอกชื่อ สว่ นประกอบอื่น ๆ ทีต่ อ้ งการ SLOT Slot – เป็นรูเจาะทท่ี าเป็นแนวเส้นเพอื่ ตดั สว่ นที่ไมต่ อ้ งการออก บางครง้ั อาจจะ เป็น Plated Through-hole ก็ได้ แต่ถ้าเป็น Plated Through-hole จะใช้ สาหรับการบัดกรีอปุ กรณ์ และถ้าเป็น Non-Plated Through-hole จะใช้ สาหรบั ตดั บอรด์ เพือ่ แบง่ บอร์ดหรอื ข้ึนอยู่กับการนาไปใช้งาน
14 SOLDER PASTE Solder paste: คอื เคร่อื งปาดตะก่ัว (สาหรบั อปุ กรณต์ ดิ บนพน้ื ผิว SMT) ซ่งึ จะ ปาดตะก่วั เหลว (Solder paste) มีลกั ษณะคล้ายครีม หรือคล้ายยาสีฟันสีเงิน ลงไปบนส่วนท่เี ป็น pad ของอปุ กรณก์ อ่ นทจ่ี ะวางอปุ กรณ์ลงบนแผ่นวงจรพิมพ์ จากนั้นก็เขา้ สกู่ ระบวน Reflowเพ่อื เช่อื มขาอุปกรณเ์ ข้าแผ่นวงจรพิมพ์ SOLDER POT Solder pot – หม้อท่ใี ช้แทนการบัดกรดี ว้ ยมอื สาหรบั อปุ กรณ์ Through-hole
15 SOLDERMASK Soldermask – ชั้นของวสั ดุปอ้ งกันที่วางทบั ทองแดงเพอ่ื ป้องกนั สัญญาณไฟฟา้ ลัดวงจร ลดการกดั กรอ่ น และปญั หาอืน่ ๆ โดยปกติมักเป็นสเี ขียว แม้วา่ อาจจะ มสี ีอนื่ เชน่ สแี ดง สีนา้ เงิน สดี า เป็นตน้ บางครง้ั เรียกวา่ “ Resist ” SOLDER JUMPER Solder jumper – หยดเลก็ ๆ ของบดั กรีเพ่ือเชอ่ื มตอ่ ทีแ่ ผน่ รองรบั ขาอปุ กรณ์ สองจดุ ที่อยตู่ ดิ กนั บนสว่ นประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์ สามารถใช้จั๊มเปอร์บดั กรี เพือ่ เชื่อมต่อท่ีแผ่นรองรับขาอปุ กรณ์ (Pads) หรือตัวเชื่อมต่อระหว่างช้ัน (Vias) สองจุดเข้าด้วยกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการ ออกแบบ นอกจากนีย้ ังสามารถทาให้เกิดสว่ นที่ไม่ตอ้ งการไดเ้ ชน่
16 SURFACE MOUNT Surface mount – วิธีการสร้างท่ีช่วยให้สามารถติดตั้งส่วนประกอบบน แผ่นวงจรพิมพ์ไดอ้ ย่างง่ายดาย โดยไม่ต้องมีรูเข้าไปในบอร์ด น่ีเป็นวิธีการ ประกอบที่โดดเดน่ ในปัจจุบัน และชว่ ยให้สามารถบรรจุส่วนประกอบลงบน แผ่นวงจรพิมพ์ไดอ้ ยา่ งรวดเร็วและง่ายดาย THERMAL Thermal – รอยทางเดินขนาดเล็กทีใ่ ช้เชื่อมต่อทีแ่ ผ่นรองรบั ขาอปุ กรณ์ (Pad) กบั แผ่นระนาบ (Plane) หากทแี่ ผน่ รองรบั ขาอุปกรณ์ ไมไ่ ด้รบั การระบายความ รอ้ น จะทาให้แผ่นรองรบั ขาอปุ กรณ์ มีอณุ หภูมิสงู พอทจี่ ะสร้างรอยเชือ่ มต่อที่ดี ได้ยาก แผ่นรองรบั ขาอปุ กรณ์ ทีร่ ะบายความรอ้ นไดไ้ ม่ดจี ะทาใหร้ สู้ กึ “เหนยี ว” เมือ่ คุณพยายามบดั กรีและจะใช้เวลานานมาก
17 THIEVING Thieving – เสน้ รอดหรอื เส้นแรเงาทม่ี เี ว้นช่องวา่ ง (Hatching), เส้นกริด หรือ จุดทองแดงท่เี หลอื อยใู่ นบริเวณแผน่ วงจรพมิ พท์ ไ่ี มม่ ีระนาบ (Plane) หรือ รอย ทางเดนิ (Traces) ใชเ้ พ่ือลดปัญหาการกัดเซาะ ลดปัญหาการกดั เซาะ เน่ืองจาก ต้องใชเ้ วลาในอ่างน้อยลงเพ่ือขจัดทองแดงทีไ่ ม่จาเป็น TRACE Trace – เทรซ คือ เส้นทางทองแดงตอ่ เนอื่ งกนั บนแผ่นวงจรพิมพ์ ใช้ สาหรบั เชอื่ มต่อสัญญาณไฟฟ้าตามที่ไดอ้ อกแบบวงจรไวแ้ ล้ว
18 V-SCORE V-score – การตัดบางสว่ นแผน่ วงจรพมิ พท์ าให้สามารถหกั แผ่นวงจรพิมพต์ าม แนวเสน้ ได้งา่ ย หากสงั เกตดุ งั รูปจากด้านข้างของแผ่นวงจรพิมพ์จะมีลักษณะ คล้ายตัวอักษระตัววี (V) จึงเรียกวา่ “V-score” หรอื นยิ มเรียกกันส้นั ๆ วา่ “V- Cut” VIA Via – ตวั เช่อื มต่อระหวา่ งชัน้ ในแผ่นวงจรคือรูทใ่ี ชส้ ่งสญั ญาณจากชนั้ หนึ่งไปยงั อกี ชนั้ หนึ่ง สว่ น Tented Via ท่ถี ูกปกคลุมด้วยโซลเดอร์มาสก์ (Solder Mask) เพอ่ื ปอ้ งกันไมใ่ หถ้ ูกบดั กรี สาหรบั ตัวเช่ือมต่อระหว่างช้ัน (Vias) ที่ต้องการ เชื่อมตอ่ กับคอนเนคเตอร์และส่วนประกอบอ่ืน ๆ มักจะไม่มีการปกคลุมไว้ เพ่อื ให้สามารถบัดกรีไดง้ ่าย สามารถเรยี กชื่อทับศพั ท์ว่า “Vias” หรือ “ไวอัส” หรอื “เวยี ”
19 WAVE SOLDER Wave solder – กระบวนการบัดกรจี านวนมากท่ใี ช้ในการผลิตแผ่นวงจรพมิ พ์ จะถูกส่งผา่ นกระทะบัดกรีหลอมเหลวซ่ึงเครื่องปั๊มจะสร้างการประสานท่ีดู เหมอื นคลนื่ นงิ่ เม่อื แผน่ วงจรพิมพ์สมั ผสั กบั คล่นื น้ี ส่วนประกอบต่างๆ จะถูก บัดกรเี ขา้ กับบอร์ด การบัดกรดี ้วยคลนื่ ใชส้ าหรับทัง้ การประกอบแผ่นวงจรพมิ พ์ ทั้งแบบผ่านรู (Through-hole) และแบบยดึ บนพืน้ ผวิ (Surface mount) ใน กรณขี องแบบยดึ บนพืน้ ผวิ สว่ นประกอบจะถูกติดกาวบนพื้นผิวของแผงวงจร พมิ พ์ (PCB) ด้วยอุปกรณ์จดั ตาแหน่ง กอ่ นทจ่ี ะไหลผา่ นคล่ืนประสานที่หลอม ละลาย การบดั กรดี ว้ ยคลน่ื ส่วนใหญจ่ ะใช้ในการบัดกรีสว่ นประกอบแบบผา่ นรู (Through-hole)
20 หนว่ ยเรยี นรู้ท่ี 2 ร้จู ักกบั โปรแกรม EasyEDA รูจ้ ักกับโปรแกรม EasyEDA เปน็ เครอื่ งมือฟรี มีทงั้ แบบติดตงั้ บน คอมพวิ เตอร์และแบบไมต่ อ้ งตดิ ต้งั กอ่ นใชง้ านทางานบนคลาวด์ออกแบบมาเพ่อื ประสบการณ์การใช้งาน EasyEDA ที่ง่ายขน้ึ สาหรับ วศิ วกรไฟฟา้ ผู้สอน นักเรียนวศิ วกรรม และผู้ทางานอิเล็กทรอนิกสเ์ ป็นงานอดเิ รกง่ายสาหรบั การ ออกแบบวงจร จาลองการทางาน และออกแบบ PCB จุดเดน่ ของEasyEDA: โปรแกรมจัดการ Schematic ท่ที นั สมยั ใชว้ าด schematics ไดอ้ ยา่ งรวดเรว็ โดยใช้ไลบราลท่ี ่มี อี ยู่แล้ว และมีการจาลองแผน่ พิมพ์เป็น 3D อีกดว้ ย โปรแกรม จาลองการทางานของวงจร ทดสอบวงจรแอนะลอ็ ก ดิจิตอล และวงจรสญั ญาณ ผสมด้วยวงจรยอ่ ยและโมเดล spice ออกแบบ PCB ออนไลน์ แม้ว่าจะมี หลายเลเยอร์ มี pad เปน็ พนั คณุ กย็ ังทางานได้อย่างลืน่ ไหลและรวดเร็ว ระบบ มคี วามเสถยี รมาก เช่ือถือได้ และเรยี นรไู้ ดง้ า่ ย สว่ นตดิ ตอ่ กบั ผใู้ ช้เป็นทน่ี า่ ประทบั ใจ ตอบสนองไดร้ วดเรว็ EasyEDA มีไลบรารีจ่ านวนมาก คดิ เปน็ จานวน ชน้ิ สว่ นอิเลก็ ทรอนิกส์เป็นพันๆ ชน้ิ (สาหรบั ทงั้ วงจร และ PCB และ โมเดล) และมีตวั อยา่ ง schematics อีกเปน็ หมน่ื ๆ ตัวอย่าง ทุกคนสามารถใชไ้ ลบราร่ี เหลา่ น้ีได้ และยงั ช่วยสร้างเพิม่ ตอ่ ได้ เราสามารถนาเขา้ งานออกแบบท่ที าเสรจ็ แลว้ จาก Altium, Eagle และ KiCad แล้วแกไ้ ขตอ่ ใน EasyEDA ไดอ้ กี นอกเหนอื จากนี้ จุดเด่นทส่ี าคญั อกี อย่างหนึ่งของEasyEDA คือ ผู้ใชส้ ามารถ เข้าถงึ Open Source modules ทพ่ี ฒั นาโดยวิศวกรอิเลก็ ทรอนกิ สน์ ับพันคน
21 หน่วยเรียนร้ทู ่ี 3 กำรติดตั้งโปรแกรม EasyEDA ขนั้ ตอนในกำรติดตงั้ โปรแกรม EasyEDA ขั้นตอนท1่ี : คน้ หา EasyEDA ใน Browser และกด Download ขน้ั ตอนท2ี่ : เลอื ก Download ตาม bit ของคอมพิวเตอร์ของคุณของคณุ
22 ขน้ั ตอนท3่ี : เลือก Folder ทีจ่ ะจัดเกบ็ ไฟล์ ข้นั ตอนท4ี่ : กด Save ขัน้ ตอนท5ี่ : กดไปที่ไฟล์ Download จะขน้ึ หนา้ การติดตงั้
23 ขัน้ ตอนท่ี6: เลือก Folder ที่จะตดิ ตั้ง ขน้ั ตอนที่7: กด Next ขน้ั ตอนท่ี8: กด Next
24 ขนั้ ตอนท่ี9: รอการติดตงั้ เสร็จและกด finishc ขัน้ ตอนที่10: เปิดโปรแกรม กด Login และใช้งานไดเ้ ลย กด Login
25 หนว่ ยเรียนรูท้ ี่ 4 กำรวำดวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ สจ์ ำกกระดำษสูห่ นำ้ จอคอมพิวเตอร์ ➢ กดทีเ่ มนู File -> New -> Schemetic ➢ ตัง้ ชื่องาน -> กด Save
26 ➢ คลกิ ทีเ่ คร่อื งมอื หมายเลข1 เพ่อื ทาการวาดลายวงจรจากขาอปุ กรณอ์ ีกตัวไปยัง อีกตัว
27 หน่วยเรียนรูท้ ี่ 5 กำรลงตัวถังอุปกรณ์(Component Footprint)ในหนำ้ กระดำษวงจร ➢ คลกิ ท่ีเครอ่ื งมือหมายเลข2 แลว้ มาคคลกิ ท่ี Work sheet เพือ่ ลงตวั ถังอุปกรณ์
28 หนว่ ยเรยี นรทู้ ี่ 6 กำรส่งผ่ำนวงจรจำกหนำ้ กระดำษวำดไปส่หู นำ้ จอออกแบบลำยวงจร พิมพ์ (PCB: Print Circuit Board) กด Ctrl+S เพอื่ Save งานและกดท่ี Convert Schematic to PCB ดังรปู กดท่ี Convert Schematic to PCB จะเดง้ มาท่หี น้านี้ เป็นการกาหนดขนาดของแผ่นวงจรพมิ พ์
29 หนว่ ยเรยี นรูท้ ี่ 7 กำรกำหนดขอบเขต ขนำดของแผ่นวงจรพมิ พ์ 1 2 3 4 การกาหนดขอบเขต ขนาดของแผน่ วงจรพิมพ์ • ช่องที่1: กาหนดหนว่ ย • ชอ่ งที่2: กาหนดช้ันทองแดง • ชอ่ งท3ี่ : กาหนดรปู ทรงของแผ่นวงจรพิมพ์ • ช่องท4่ี : กาหนดขอบเขตหรอื ขนาด หลงั จากนน้ั กด Apply จะได้หนา้ การออกแบบดงั รปู ที่
30 หน่วยเรยี นรทู้ ่ี 8 กำรวำงตัวถงั หรอื อุปกรณบ์ นหนำ้ จอสำหรับจะออกแบบลำยวงจรพมิ พ์ ขนั้ ตอนที่1: ลากอปุ กรณเ์ รยี งใหส้ วยงามในขอบเขตแผน่ วงจรพิมพ์ ข้นั ตอนท่ี2: กดไปที่เมนู Route และกด Auto Route เพื่อสร้างลายวงจร
31 ขั้นตอนท่ี3: กด Run ขนั้ ตอนที่3: กด Run ข้นั ตอนท่ี4: ลากอุปกรณเ์ รยี งให้สวยงามในขอบเขตแผน่ วงจรพมิ พ์
32 หนว่ ยเรยี นรูท้ ่ี 9 กำรกำหนดเลเยอร์ของแผน่ วงจรพมิ พ(์ PCB Layer)และการกาหนด กฎเกณฑใ์ นการเดนิ ลายวงจรพมิ พ(์ DRC:Design Rule Check) ขัน้ ตอนท1่ี : ใช้เมาสเ์ ลือกเลย์เยอร์ทต่ี ้องการแกไ้ ข ขนั้ ตอนที่1 ข้นั ตอนท2ี่ : กดไปทีเ่ สน้ ลายวงจรทตี่ อ้ งการแก้ไขจะเจอหนา้ ตา่ ง Track Properties
33 ข้นั ตอนท3่ี : กาหนด Layer และกาหนดกฎเกณฑท์ ีห่ น้าต่าง Track Properties ช่องกาหนด Layer ช่องกาหนด ขนาดลายเสน้ ช่องกาหนด จดุ เชอื่ ม ช่องกาหนด Locked การแกไ้ ข
34 หนว่ ยเรียนรทู้ ่ี 10 กำรสร้ำงสัญลักษณข์ องอุปกรณต์ วั ใหม่ ขั้นตอนการสร้าง ➢ เริม่ ตน้ คลิกท่ีเมนู File -> New -> Symbol ตามรูปด้านล่าง ➢ หลังจากเปดิ หนา้ New Symbol ขึ้นแล้วใหท้ าการ Save ไฟล์ โดยไปทีเ่ มนู File - Save จะมีหน้าต่าง Save as Symbol ขึ้นมา ตรงช่อง Title: ให้ กรอกช่อื Symbol ที่เราจะสรา้ ง ตัวอย่างเชน่ NE555 จากนั้นกดปุ่ม Save
35 ➢ เลือกเครื่องมือสเี่ หลี่ยม Rectangle (คยี ์ลัด S) ตามรูปดา้ นลา่ ง นามาวางไว้บน editor ➢ ขัน้ ตอนการวางใหค้ ลกิ เมาสซ์ า้ ยทจี่ ดุ เร่มิ ตน้ แล้วลากให้เป็นสเ่ี หลี่ยม แลว้ คลิกเมาส์ซา้ ยท่ีจดุ สดุ ทา้ ยอกี คร้ัง กดป่มุ Esc เพอ่ื ออกจากคาส่งั ลา่ สดุ
36 ➢ ทาการเพ่มิ ขา IC โดยไปเลอื กเครอ่ื งมอื Pin (ลูกศรสแี ดงช)้ี หรือกดคีย์ลดั P แล้ววางขาลงไปให้ครบท้งั 8 ขา (หันด้านหวั ของแตล่ ะขาออกจากตัวถงั ) สามารถกด Space bar เพอ่ื หมุนตาแหนง่ ขา ➢ วางขาใหค้ รบทง้ั 8 ขา แล้วจัดตัวถังให้พอเหมาะกบั จานวนขา คลกิ เลือกทข่ี า 1 จากนนั้ ทาการเปลีย่ นตรงช่อง Name ให้ตรงกบั หน้าทกี่ ารทางานของขานน้ั
37 ➢ เม่ือทาครบทง้ั 8 ขาแล้ว ให้จัดตาแหน่งขาหมายเลข 5-8 โดยคลกิ เลอื กท่ีขา 5 แล้วกดป่มุ Ctrl คา้ งไว้ จากน้ันเลอื กขา 6-8 ตามลาดบั ตัวโปรแกรมจะเลอื ก ทั้ง 4 ขาใหอ้ ตั โนมตั ิ จากนั้นคลิกเมาส์ป่มุ ซ้ายทข่ี า 5 แลว้ เลื่อนไปทางขวา จัด ตาแหนง่ ให้เหมาะสม ➢ จากน้ันคลิกที่ Symbol Wizard (ลูกศรสแี ดงชี้) ในหน้า Symbol Wizard เราสามารถเลือก Style ของสญั ลักษณไ์ ด้ ตามตัวอย่างเราเลือก Style แบบ DIP-A จากน้ันคลกิ OK
38 ➢ โปรแกรมจะปรบั ตัวสญั ลักษณ์ของเราให้สวยงามข้ึน พร้อมท้ังกาหนดจุด (Mark) สาหรับตาแหนง่ ขา 1 ให้เราด้วย จากนั้นกด Ctrl + S เพือ่ Save งาน แล้วให้ลองคลิกท่ี Library (ลกู ศรสีแดงช้ี) ➢ ตรง My Libraries - All จะปรากฏไลบรารี่ NE555 ทเี่ ราพงึ่ สรา้ งเสร็จ เม่ือ เราคลิกที่ลิสต์ชื่อ NE555 จะปรากฏรูปสัญลักษณ์ของ IC NE555 ข้ึนที่ ดา้ นขวา ตามรูปดา้ นลา่ ง
39 ➢ เม่อื เราลองคลิกขวาทลี่ สิ ตช์ ือ่ NE555 แล้วเลือก Modify จะปรากฏหนา้ ต่าง Modify file info ตรงช่อง Tags ใหใ้ สค่ าวา่ IC แลว้ กด OK ➢ ไลบราร่ี NE555 ของเราจะเพ่อื เขา้ ไปอยใู่ นสารบญั IC ตามรูปด้านล่าง ข้อดี ของการกาหนด Tags จะทาใหเ้ ราสามารถแยกประเภทไลบราร่ีอปุ กรณ์ และ ทาการค้นหาภายหลังได้ง่ายข้นึ
40 หนว่ ยเรียนร้ทู ี่ 11 กำรสร้ำงแบบตวั ถัง(Footprint)ของอปุ กรณต์ วั ใหม่ ขน้ั ตอนการสร้าง ➢ เรม่ิ ตน้ คลิกท่เี มนู File -> New -> Footprint ตามรูปดา้ นล่าง ➢ นาเคร่อื งมือลกั ษณะวงกลมที่ลูกศรช้มี าสร้างดังรปู
41 ➢ คลิกเครอ่ื งมือหมายเลข1 มาคลิกทว่ี งกลมท้ังสองจะมีป๊อบอพั Smart Dimension -> หมายเลข 2 ใสร่ ะยะหา่ งของวงกลม -> หมายเลข3 กด OK 1 3 2 ➢ คลิกเครอ่ื งมือหมายเลข1 -> หมายเลข 2 เลือกเลเยอร์ ->หมายเลข3 นามาวาดดังรปู 1 2 3
42 ➢ หมายเลข1 ไปท่ี File -> หมายเลข 2 ตง้ั ช่อื -> หมายเลข3 กด Save 1 2 3
43 หนว่ ยเรียนรทู้ ี่ 12 วิธีกำรสรำ้ งไฟล์ Gerber เพอื่ สง่ ไปส่ังจ้ำงผลดิ แผน่ วงจรพมิ พ์ ➢ แสดงตัวอยา่ งแผน่ วงจรพมิ พท์ เี่ ราออกแบบเสร็จแล้ว และตอ้ งการสร้าง Gerber files เพอ่ื ส่งบริษัทผลติ แผน่ วงจรพมิ พ์ ➢ แสดงลักษณะตัวอย่างแผ่นวงจรพมิ พ์ ด้วยการใชค้ าสง่ั 3D ของตัวโปรแกรม EasyEDA
44 ➢ ไปท่เี มนู File>Generate PCB Fabrication file (Gerber) ➢ เลอื กคาส่งั Generate PCB Fabrication file (Gerber) โปรแกรมจะแสดง ลักษณะของ PCB ใหเ้ ราตรวจสอบ รวมท้ังขนาด และข้อมูลอ่ืนๆ ตามค่า มาตราฐาน ซ่ึงเราสามารถปรบั เปลย่ี นใหมไ่ ดต้ ามความเหมาะสม
45 ➢ เลือกท่คี าสั่ง Generate Gerber เพื่อใหโ้ ปรแกรมสรา้ งไฟล์ขึ้นมา (ในการณี ที่เราต้องการไฟลเ์ ก็บไวส้ ่วนหนง่ึ ) แตเ่ ราสามารถลงิ ค์เขา้ เวบ็ ไซต์ https://jlcpcb.com ได้ทนั ที (จะกล่าวถึงขา้ งล่างเพ่ิมเตมิ ) ➢ แสดงไฟล์ Gerber files ที่เกิดขึน้ โดยโปรแกรมจะใหเ้ ราเลือกตาแหน่ง สาหรบั บันทึกเกบ็ ไว้
46 ➢ แสดงไฟล์เมอ่ื เราบันทกึ ไว้ท่ี Desktop จะเปน็ ไฟล์บีบอดั มาใหเ้ สรจ็ แลว้ ➢ จากน้ันใหเ้ ราทดลองอพั โหลดไฟลไ์ ปทเี่ วบ็ ไซต์ https://jlcpcb.com เพอ่ื ให้ทราบว่าไฟล์สามารถส่งไปยังบรษิ ทั ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ไดถ้ ูกตอ้ ง
47 ➢ โปรแกรมจะให้เราเลอื กไฟล์ท่ตี อ้ งการอพั โหลด ➢ จากนั้นเม่อื เราอัพโหลดแลว้ โปรแกรมบนเว็บไซต์จะแจง้ ความคบื หนา้ ให้ ทราบ (ขน้ั ตอนนจี้ ะใช้เวลาไมน่ าน)
Search
