બ્રેડ બોર્ડ પર પ્રોટોટાઇપ સર્કિટથી લઈને અમારી પોતાની ડિઝાઇન કરવા સુધી પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB ડિઝાઇન ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ (EE) પ્રક્રિયામાં હાથ ધરવામાં આવે છે. EE ઉપકરણો કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનું “મગજ” બનાવે છે. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Things to know before starting PCB design: 1. PCB size – this depends on your product size (or case size). ઇલેક્ટ્રોનિક એન્જિનિયરિંગ ડિઝાઇન પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પાદનના પરિમાણો વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. You can watch a video about it here. 2. PCB સ્તરો – વધુ સ્તરો, વધુ જટિલ PCB નું ઉત્પાદન. (નોંધ: સિંગલ લેયર પીસીબી પણ એક જટિલ પીસીબી હોઈ શકે છે, પરંતુ અહીં આપણે પીસીબી બનાવવાની જટિલતા વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. પીસીબીમાં જેટલા સ્તરો છે, તે ઉત્પાદન કરવા માટે વધુ ખર્ચાળ છે.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

આઇઓટી સંબંધિત ઉત્પાદનોમાં સામાન્ય રીતે 4 સ્તરો હોય છે

Typically used for floors 6 to 8 of a smartphone or smartwatch.

3. Your PCB manufacturer’s requirements. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

PCB ઉત્પાદકોને આપવાની જરૂરી માહિતી:

Number of layers (e.g. 2, 4, 6, etc.)

સામગ્રી (FR-2 (ફિનોલિક કોટન પેપર), FR-3 (કોટન પેપર અને ઇપોક્સી), FR-4 (ગ્લાસ ફાઇબર અને ઇપોક્સી … વગેરે)

જાડાઈ (0.5 મીમી, 1.0 મીમી … વગેરે)

Color (red, black, green… વગેરે)

સપાટીની સારવાર (ENIG (રાસાયણિક નિકલ/ગોલ્ડ નિમજ્જન), DIG (ડાયરેક્ટ ગોલ્ડ નિમજ્જન), OSP (ઓર્ગેનિક સોલ્ડરેબલ પ્રિઝર્વેટિવ્સ, વગેરે)

તાંબાનું વજન (1 zંસ (35 માઇક્રોન), 2 zંસ (70 માઇક્રોન), 0.5 zંસ (18 માઇક્રોન) … વગેરે)

Gerber ફાઇલ

PCB design process:

સર્કિટ ડિઝાઇન

For this step, you need to create the schematic. This is a document, like a blueprint, that describes how components relate to each other and work together. To create the schematic file, you will need a software tool. અમને ક્વાડસેપ્ટ ગમે છે કારણ કે તે ઉત્પાદન માટે પીસીબીએસ ડિઝાઇન કરવા માટે optimપ્ટિમાઇઝ છે (ઉદાહરણ તરીકે, તમે સીધા જ ટૂલમાંથી બિલ ઓફ મટિરિયલ (બીઓએમ) નિકાસ કરી શકો છો) અને ક્લાઉડ આધારિત છે, તેથી તેનો સરળતાથી ગમે ત્યાં ઉપયોગ કરી શકાય છે. (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

અલ્ટિયમ

એક્સપ્રેસપીસીબી

આવર્તન ઉપકરણ

કીકેડ

Cadence allegro

સાદડી

કમ્પ્યુટર સહાયિત ડિઝાઇન

ડિપટ્રેસ

After you install the selected tools, you need to obtain the component specifications for each selected component. તેઓ ઘણીવાર સપ્લાયર વેબસાઇટ પર મળી શકે છે. મોડેલ ફાઇલ તમને યોજનાકીય દોરવામાં મદદ કરશે. This component becomes available in the database when you upload the model to the software tool. Then, all you have to do is follow the data manual and connect the wire to each pin in the component. (નોંધ: ડિઝાઇન પ્રક્રિયાની વિગતો પસંદ કરેલા સોફ્ટવેર સાધન પર આધારિત રહેશે).

Each schematic symbol needs to have an associated PCB space area to define the physical dimensions of the component and the location of the through holes on the brazing pad or PCB. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Example diagram

A good schematic is really important, as it will be used as a reference document during debugging and is a good communication tool with other engineers. વધુમાં, ઉત્પાદક આ દસ્તાવેજ પરના પરીક્ષણ પોઈન્ટ દ્વારા ઉપકરણનું પરીક્ષણ કરી શકે છે.

PCB layout + Gerber file

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. યોજનાકીયથી વિપરીત, PCB લેઆઉટ વાસ્તવિક ઘટકોને PCB પર ચોક્કસ સ્થાનોને સોંપે છે અને તે ટ્રેક બતાવે છે જે દરેક ઘટકને PCB સ્તરો વચ્ચે જોડે છે. As mentioned at the beginning of this article, the more layers, the more complex the manufacturing required, and the higher the cost.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Then, be sure to group the components of each section into the same area. આ રીતે, તમે વાહક ટ્રેસને ટૂંકા રાખી શકો છો અને અવાજ અને દખલ ઘટાડી શકો છો.

The user interface (UI) also needs to be kept in mind when designing a PCB. શ્રેષ્ઠ વપરાશકર્તા અનુભવ પ્રાપ્ત કરવા માટે ઓડિયો જેક, કનેક્ટર્સ, એલઈડી, વગેરે જેવા ઘટકોને સમાયોજિત કરવાની જરૂર છે.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. તમારા PCBA ઉત્પાદક આ ફાઇલનો ઉપયોગ કરશે. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

પીસીબી પર ઘટકોનું પ્લેસમેન્ટ ખૂબ મહત્વનું છે. Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમારી પાસે બ્લૂટૂથ અને વાઇ-ફાઇ બંને મોડ્યુલો છે, તો તેમની પાસે સમાન 2.4 ગીગાહર્ટ્ઝ બેન્ડવિડ્થ છે અને જો ખોટી રીતે મૂકવામાં આવે તો એકબીજા સાથે દખલ કરી શકે છે.

પીસીબી ઉત્પાદન

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. પીસીબીમાં ઘટકો ઉમેરવા અને પીસીબીએ (પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ એસેમ્બલી) ના ઉત્પાદન માટે વધુ પાયો બાંધવાનો આ આધાર હશે.

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

સામગ્રીની તૈયારી

તમારી EE ડિઝાઇનમાં આ સમયે, તમારે ઘટકો પસંદ કરવા જોઈએ. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. ધ્યાન આપવાની બાબતો:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. For some components, it can take up to 8-16 weeks.

Packaging: Order components from reels that are automatically picked up by SMT machines instead of packaging them individually.

ન્યૂનતમ ઓર્ડર જથ્થો: ઘટકનો ન્યૂનતમ ઓર્ડર જથ્થો તપાસો. જો તમે ન્યૂનતમ કરતા ઓછી ખરીદી કરો છો, તો ખાતરી કરો કે પસંદ કરેલા ઘટકો સ્ટોકમાં છે. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. વધુ માત્રા માટે, કૃપા કરીને તમારા ઉત્પાદક પાસેથી સલાહ લો.

Loss: Order 10% more to cover loss (not for expensive components)

Install components on the PCB

There are two main ways to place components on a PCB surface:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. It is also commonly known as DIP or dual in-line packaging process. (See SMT in progress in this video)

એસએમટી (સરફેસ માઉન્ટ ટેકનોલોજી) મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

યાદ રાખવાની બાબતો:

Your component type number must not exceed the number of reels that the manufacturer’s SMT machine can support.

Optimize and consolidate your components so that only one SMT runs.

Check manufacturer supported footprint pad sizes. Otherwise, the SMT machine will not install components correctly.

Some larger components cannot be installed by machine and still require manual through-hole work. Therefore, both technologies can be used on the same board.

Any components you need to manually add via the through-hole method add to the manufacturing cost.

Reflow soldering

Reflow soldering is the process of making components “stick” to the PCB. The PCBA heats the circuit board through a reflow furnace or an infrared lamp until the solder melts, thereby permanently attaching the component to the circuit board.

અહીંનો સૌથી મુશ્કેલ ભાગ ઘટકોને વધુ ગરમ અથવા નુકસાન પહોંચાડવાનો નથી, કારણ કે દરેક પેકેજની થર્મલ લાક્ષણિકતાઓ અલગ છે. એક વિશ્વસનીય પીસીબીએ ઉત્પાદક આ પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર રહેશે, અને તમારે ફક્ત તેમને ઘટક સ્પષ્ટીકરણો પ્રદાન કરવાની જરૂર છે.

રીફ્લક્સ પ્રક્રિયા.

Other welding methods:

Wave soldering is mainly used for manually added components by the through-hole method. આ કિસ્સામાં, તમારું પીસીબીએ પહેલા રીફ્લો વેલ્ડીંગ ભઠ્ઠીમાંથી પસાર થશે, અને પછી તે વેવ સોલ્ડરિંગ મશીનમાંથી પસાર થયા પછી મેન્યુઅલી અન્ય ઘટકો ઉમેરશે.

આયર્ન વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ માટે થઈ શકે છે, પરંતુ મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે નહીં.

પરીક્ષણ અને ગુણવત્તા નિરીક્ષણ

આ પગલામાં, ગુણવત્તાની ખાતરી કરવા માટે પીસીબીએ નમૂનાઓનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. સામાન્ય ભૂલો છે: ડિસ્કનેક્ટેડ ઘટકોમાં શોર્ટ સર્કિટ, ખોટી રીતે જોડાયેલા ઘટકો અને સર્કિટના ભાગો કે જે જોડાયેલા ન હોવા જોઈએ. સૌથી સામાન્ય પરીક્ષણો:

આઈસીટી (ઓનલાઈન ટેસ્ટિંગ). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. આઇસીટી મશીન આ ટેસ્ટ પોઇન્ટનો ઉપયોગ ઓપન/શોર્ટ સર્કિટ ટેસ્ટિંગ માટે કરશે અને ચેક કરશે કે નિષ્ક્રિય ઘટકો (રેઝિસ્ટર, ઇન્ડક્ટર્સ, કેપેસિટર) ના મૂલ્યો સ્પષ્ટીકરણ શ્રેણીની અંદર છે.

AOI (ઓટોમેટિક ઓપ્ટિકલ ઇન્સ્પેક્શન). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. આ પરીક્ષણ માટે, હાર્ડવેર નિર્માતાને પરિમાણો સેટ કરવા માટે ઉત્પાદકને સ્પષ્ટીકરણો અને સહિષ્ણુતા પ્રદાન કરવાની જરૂર પડશે.

એક્સ -રે. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. આ વિડીયોમાં એક્સ-રે ટેસ્ટ જુઓ.