नए डिजाइन की शुरुआत में, ज्यादातर समय सर्किट डिजाइन और घटक चयन पर खर्च किया गया था, और पीसीबी अनुभव की कमी के कारण लेआउट और वायरिंग चरण को अक्सर व्यापक रूप से नहीं माना जाता था। पीसीबी लेआउट और डिजाइन के रूटिंग चरण के लिए पर्याप्त समय और प्रयास समर्पित करने में विफलता के परिणामस्वरूप निर्माण चरण या कार्यात्मक दोषों में समस्याएं हो सकती हैं जब डिजाइन को डिजिटल डोमेन से भौतिक वास्तविकता में परिवर्तित किया जाता है। तो एक सर्किट बोर्ड को डिजाइन करने की कुंजी क्या है जो कागज और भौतिक दोनों रूपों में प्रामाणिक है? आइए एक निर्माण योग्य, कार्यात्मक पीसीबी को डिजाइन करते समय जानने के लिए शीर्ष पांच पीसीबी डिजाइन दिशानिर्देशों का पता लगाएं।

1 – अपने घटक लेआउट को ठीक करें

पीसीबी लेआउट प्रक्रिया का घटक प्लेसमेंट चरण विज्ञान और कला दोनों है, जिसमें बोर्ड पर उपलब्ध प्राथमिक घटकों के रणनीतिक विचार की आवश्यकता होती है। हालांकि यह प्रक्रिया चुनौतीपूर्ण हो सकती है, जिस तरह से आप इलेक्ट्रॉनिक्स को रखते हैं, यह निर्धारित करेगा कि आपके बोर्ड का निर्माण करना कितना आसान है और यह आपकी मूल डिजाइन आवश्यकताओं को कितनी अच्छी तरह पूरा करता है।

जबकि कंपोनेंट प्लेसमेंट के लिए एक सामान्य सामान्य क्रम होता है, जैसे कि कनेक्टर्स का अनुक्रमिक प्लेसमेंट, पीसीबी माउंटिंग कंपोनेंट्स, पावर सर्किट, सटीक सर्किट, क्रिटिकल सर्किट आदि, ध्यान में रखने के लिए कुछ विशिष्ट दिशानिर्देश भी हैं, जिनमें शामिल हैं:

अभिविन्यास – यह सुनिश्चित करना कि समान घटक एक ही दिशा में स्थित हैं, एक कुशल और त्रुटि मुक्त वेल्डिंग प्रक्रिया प्राप्त करने में मदद करेगा।

प्लेसमेंट – छोटे घटकों को बड़े घटकों के पीछे रखने से बचें जहां वे बड़े घटकों के सोल्डरिंग से प्रभावित हो सकते हैं।

संगठन – यह अनुशंसा की जाती है कि सभी सतह माउंट (एसएमटी) घटकों को बोर्ड के एक ही तरफ रखा जाए और असेंबली चरणों को कम करने के लिए सभी थ्रू-होल (टीएच) घटकों को बोर्ड के शीर्ष पर रखा जाए।

एक अंतिम पीसीबी डिजाइन दिशानिर्देश – मिश्रित प्रौद्योगिकी घटकों (थ्रू-होल और सतह-माउंट घटकों) का उपयोग करते समय, निर्माता को बोर्ड को इकट्ठा करने के लिए अतिरिक्त प्रक्रियाओं की आवश्यकता हो सकती है, जो आपकी समग्र लागत में जोड़ देगा।

अच्छा चिप घटक अभिविन्यास (बाएं) और खराब चिप घटक अभिविन्यास (दाएं)

अच्छा घटक प्लेसमेंट (बाएं) और खराब घटक प्लेसमेंट (दाएं)

नंबर 2 – बिजली, ग्राउंडिंग और सिग्नल वायरिंग का उचित स्थान

घटकों को रखने के बाद, आप यह सुनिश्चित करने के लिए बिजली की आपूर्ति, ग्राउंडिंग और सिग्नल तारों को रख सकते हैं कि आपके सिग्नल में एक साफ, परेशानी मुक्त पथ है। लेआउट प्रक्रिया के इस चरण में, निम्नलिखित दिशानिर्देशों को ध्यान में रखें:

बिजली की आपूर्ति और ग्राउंडिंग प्लेन परतों का पता लगाएँ

यह हमेशा अनुशंसा की जाती है कि बिजली की आपूर्ति और जमीनी समतल परतों को सममित और केंद्रित रहते हुए बोर्ड के अंदर रखा जाए। यह आपके सर्किट बोर्ड को झुकने से रोकने में मदद करता है, जो यह भी मायने रखता है कि आपके घटक सही तरीके से स्थित हैं या नहीं। आईसी को पावर देने के लिए, प्रत्येक बिजली आपूर्ति के लिए एक सामान्य चैनल का उपयोग करने, एक फर्म और स्थिर तारों की चौड़ाई सुनिश्चित करने और डिवाइस-टू-डिवाइस डेज़ी चेन पावर कनेक्शन से बचने की सिफारिश की जाती है।

सिग्नल केबल केबल के माध्यम से जुड़े होते हैं

अगला, योजनाबद्ध आरेख में डिज़ाइन के अनुसार सिग्नल लाइन को कनेक्ट करें। घटकों के बीच हमेशा कम से कम संभव पथ और सीधा पथ लेने की अनुशंसा की जाती है। यदि आपके घटकों को पूर्वाग्रह के बिना क्षैतिज रूप से तैनात करने की आवश्यकता है, तो यह अनुशंसा की जाती है कि आप मूल रूप से बोर्ड के घटकों को क्षैतिज रूप से तार दें जहां वे तार से बाहर आते हैं और फिर तार से बाहर आने के बाद उन्हें लंबवत तार देते हैं। यह घटक को क्षैतिज स्थिति में रखेगा क्योंकि वेल्डिंग के दौरान सोल्डर माइग्रेट होता है। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र के ऊपरी भाग में दिखाया गया है। आंकड़े के निचले हिस्से में दिखाई गई सिग्नल वायरिंग से घटक विक्षेपण हो सकता है क्योंकि वेल्डिंग के दौरान सोल्डर बहता है।

अनुशंसित वायरिंग (तीर मिलाप प्रवाह दिशा का संकेत देते हैं)

गैर-अनुशंसित वायरिंग (तीर मिलाप प्रवाह दिशा का संकेत देते हैं)

नेटवर्क चौड़ाई परिभाषित करें

आपके डिज़ाइन को विभिन्न नेटवर्क की आवश्यकता हो सकती है जो विभिन्न धाराओं को ले जाएगा, जो आवश्यक नेटवर्क चौड़ाई निर्धारित करेगा। इस बुनियादी आवश्यकता को ध्यान में रखते हुए, निम्न वर्तमान एनालॉग और डिजिटल सिग्नल के लिए 0.010 “(10mil) चौड़ाई प्रदान करने की अनुशंसा की जाती है। जब आपकी लाइन करंट 0.3 एम्पीयर से अधिक हो, तो इसे चौड़ा किया जाना चाहिए। रूपांतरण प्रक्रिया को आसान बनाने के लिए यहां एक निःशुल्क लाइन चौड़ाई कैलकुलेटर है।

तीन नंबर। – प्रभावी संगरोध

आपने शायद अनुभव किया है कि बिजली आपूर्ति सर्किट में बड़े वोल्टेज और करंट स्पाइक्स आपके लो-वोल्टेज करंट कंट्रोल सर्किट में कैसे हस्तक्षेप कर सकते हैं। ऐसी हस्तक्षेप समस्याओं को कम करने के लिए, निम्नलिखित दिशानिर्देशों का पालन करें:

अलगाव – सुनिश्चित करें कि प्रत्येक शक्ति स्रोत को शक्ति स्रोत और नियंत्रण स्रोत से अलग रखा गया है। यदि आपको उन्हें पीसीबी में एक साथ जोड़ना है, तो सुनिश्चित करें कि यह जितना संभव हो सके बिजली पथ के अंत के करीब है।

लेआउट – यदि आपने बीच की परत में एक ग्राउंड प्लेन रखा है, तो किसी भी पावर सर्किट के हस्तक्षेप के जोखिम को कम करने और अपने नियंत्रण सिग्नल की सुरक्षा में मदद करने के लिए एक छोटा प्रतिबाधा पथ रखना सुनिश्चित करें। अपने डिजिटल और एनालॉग को अलग रखने के लिए समान दिशानिर्देशों का पालन किया जा सकता है।

कपलिंग – बड़े ग्राउंड प्लेन और उनके ऊपर और नीचे वायरिंग के कारण कैपेसिटिव कपलिंग को कम करने के लिए, केवल एनालॉग सिग्नल लाइनों के माध्यम से सिम्युलेटेड ग्राउंड को पार करने का प्रयास करें।

घटक अलगाव उदाहरण (डिजिटल और एनालॉग)

नंबर 4 – गर्मी की समस्या का समाधान

क्या आपने कभी गर्मी की समस्याओं के कारण सर्किट प्रदर्शन में गिरावट या यहां तक ​​कि सर्किट बोर्ड को नुकसान पहुंचाया है? चूंकि गर्मी अपव्यय का कोई विचार नहीं है, इसलिए कई डिजाइनरों को कई समस्याएं आ रही हैं। गर्मी अपव्यय समस्याओं को हल करने में मदद करने के लिए ध्यान में रखने के लिए यहां कुछ दिशानिर्देश दिए गए हैं:

परेशानी वाले घटकों की पहचान करें

पहला कदम यह सोचना शुरू करना है कि कौन से घटक बोर्ड से सबसे अधिक गर्मी का प्रसार करेंगे। यह पहले घटक की डेटा शीट में “थर्मल प्रतिरोध” स्तर का पता लगाकर और फिर उत्पन्न गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए सुझाए गए दिशानिर्देशों का पालन करके किया जा सकता है। बेशक, आप घटकों को ठंडा रखने के लिए रेडिएटर और कूलिंग पंखे जोड़ सकते हैं, और महत्वपूर्ण घटकों को किसी भी उच्च ताप स्रोतों से दूर रखना याद रखें।

गर्म हवा के पैड जोड़ें

फैब्रिकेबल सर्किट बोर्ड के लिए गर्म हवा के पैड का जोड़ बहुत उपयोगी है, वे उच्च तांबे की सामग्री के घटकों और बहुपरत सर्किट बोर्डों पर वेव सोल्डरिंग अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक हैं। प्रक्रिया तापमान को बनाए रखने में कठिनाई के कारण, घटकों के पिनों पर गर्मी अपव्यय की दर को धीमा करके वेल्डिंग प्रक्रिया को यथासंभव सरल बनाने के लिए थ्रू-होल घटकों पर गर्म हवा पैड का उपयोग करने की हमेशा अनुशंसा की जाती है।

एक सामान्य नियम के रूप में, किसी भी थ्रू-होल या थ्रू-होल को हमेशा गर्म हवा के पैड का उपयोग करके जमीन या पावर प्लेन से कनेक्ट करें। गर्म हवा के पैड के अलावा, आप अतिरिक्त कॉपर फ़ॉइल/धातु समर्थन प्रदान करने के लिए पैड कनेक्शन लाइन के स्थान पर आंसू की बूंदें भी डाल सकते हैं। यह यांत्रिक और थर्मल तनाव को कम करने में मदद करेगा।

विशिष्ट गर्म हवा पैड कनेक्शन

गर्म हवा पैड विज्ञान:

एक कारखाने में प्रोसेस या एसएमटी के प्रभारी कई इंजीनियर अक्सर सहज विद्युत ऊर्जा का सामना करते हैं, जैसे कि विद्युत बोर्ड दोष जैसे कि स्वतःस्फूर्त खाली, डी-वेटिंग या कोल्ड वेटिंग। कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रक्रिया की स्थिति को कैसे बदला जाए या वेल्डिंग भट्ठी के तापमान को कैसे समायोजित किया जाए, टिन के एक निश्चित अनुपात को वेल्डेड नहीं किया जा सकता है। यहां क्या बकवास चल रही है?

घटकों और सर्किट बोर्ड ऑक्सीकरण समस्या के अलावा, मौजूदा वेल्डिंग खराब के एक बहुत बड़े हिस्से के बाद इसकी वापसी की जांच करें, वास्तव में सर्किट बोर्ड वायरिंग (लेआउट) डिज़ाइन से आता है, और सबसे आम में से एक के घटकों पर है बड़े क्षेत्र की तांबे की शीट से जुड़े कुछ वेल्डिंग पैर, रिफ्लो सोल्डरिंग वेल्डिंग वेल्डिंग पैरों के बाद ये घटक, कुछ हैंड-वेल्डेड घटक समान स्थितियों के कारण झूठी वेल्डिंग या क्लैडिंग की समस्या पैदा कर सकते हैं, और कुछ बहुत लंबे हीटिंग के कारण घटकों को वेल्ड करने में विफल भी हो सकते हैं।

सर्किट डिजाइन में सामान्य पीसीबी को अक्सर बिजली की आपूर्ति (वीसीसी, वीडीडी या वीएसएस) और ग्राउंड (जीएनडी, ग्राउंड) के रूप में तांबे की पन्नी का एक बड़ा क्षेत्र रखना पड़ता है। तांबे की पन्नी के ये बड़े क्षेत्र आमतौर पर कुछ नियंत्रण सर्किट (आईसीएस) और इलेक्ट्रॉनिक घटकों के पिन से सीधे जुड़े होते हैं।

दुर्भाग्य से, अगर हम तांबे की पन्नी के इन बड़े क्षेत्रों को पिघलने वाले टिन के तापमान पर गर्म करना चाहते हैं, तो आमतौर पर अलग-अलग पैड (हीटिंग धीमी होती है) की तुलना में अधिक समय लगता है, और गर्मी का अपव्यय तेज होता है। जब इतने बड़े कॉपर फ़ॉइल वायरिंग का एक सिरा छोटे घटकों जैसे छोटे प्रतिरोध और छोटे कैपेसिटेंस से जुड़ा होता है, और दूसरा सिरा नहीं होता है, तो टिन पिघलने और जमने के समय की असंगति के कारण वेल्डिंग की समस्या आसान होती है; यदि रिफ्लो वेल्डिंग का तापमान वक्र अच्छी तरह से समायोजित नहीं होता है, और प्रीहीटिंग का समय अपर्याप्त है, तो बड़े कॉपर फ़ॉइल से जुड़े इन घटकों के सोल्डर पैर वर्चुअल वेल्डिंग की समस्या का कारण बनते हैं क्योंकि वे पिघलने वाले टिन के तापमान तक नहीं पहुँच सकते।

हैंड सोल्डरिंग के दौरान, बड़े तांबे के फॉयल से जुड़े घटकों के सोल्डर जोड़ आवश्यक समय के भीतर पूरा करने के लिए बहुत जल्दी समाप्त हो जाएंगे। सबसे आम दोष सोल्डरिंग और वर्चुअल सोल्डरिंग हैं, जहां सोल्डर को केवल घटक के पिन से वेल्डेड किया जाता है और सर्किट बोर्ड के पैड से नहीं जोड़ा जाता है। उपस्थिति से, संपूर्ण मिलाप संयुक्त एक गेंद का निर्माण करेगा; क्या अधिक है, ऑपरेटर सर्किट बोर्ड पर वेल्डिंग पैरों को वेल्ड करने के लिए और लगातार टांका लगाने वाले लोहे के तापमान को बढ़ाता है, या बहुत लंबे समय तक गर्म करता है, ताकि घटक गर्मी प्रतिरोध तापमान से अधिक हो और इसे जाने बिना क्षति हो। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

चूंकि हम समस्या बिंदु जानते हैं, हम समस्या का समाधान कर सकते हैं। आम तौर पर, हमें तथाकथित थर्मल रिलीफ पैड डिजाइन की आवश्यकता होती है ताकि बड़े तांबे के पन्नी को जोड़ने वाले तत्वों के वेल्डिंग पैरों के कारण होने वाली वेल्डिंग समस्या को हल किया जा सके। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, बाईं ओर की वायरिंग में हॉट एयर पैड का उपयोग नहीं किया जाता है, जबकि दाईं ओर की वायरिंग ने हॉट एयर पैड कनेक्शन को अपनाया है। यह देखा जा सकता है कि पैड और बड़ी तांबे की पन्नी के बीच संपर्क क्षेत्र में केवल कुछ छोटी लाइनें हैं, जो पैड पर तापमान के नुकसान को बहुत सीमित कर सकती हैं और बेहतर वेल्डिंग प्रभाव प्राप्त कर सकती हैं।

नंबर 5 – अपने काम की जाँच करें

एक डिज़ाइन प्रोजेक्ट के अंत में अभिभूत महसूस करना आसान होता है जब आप सभी टुकड़ों को एक साथ हफ और पफ कर रहे होते हैं। इसलिए, इस स्तर पर आपके डिजाइन प्रयास को डबल और ट्रिपल चेक करने का मतलब विनिर्माण सफलता और विफलता के बीच का अंतर हो सकता है।

गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया को पूरा करने में मदद करने के लिए, हम हमेशा अनुशंसा करते हैं कि आप विद्युत नियम जांच (ईआरसी) और डिजाइन नियम जांच (डीआरसी) से शुरू करें ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि आपका डिज़ाइन पूरी तरह से सभी नियमों और बाधाओं को पूरा करता है। दोनों प्रणालियों के साथ, आप आसानी से निकासी चौड़ाई, लाइन चौड़ाई, सामान्य विनिर्माण सेटिंग्स, उच्च गति आवश्यकताओं और शॉर्ट सर्किट की जांच कर सकते हैं।

जब आपका ईआरसी और डीआरसी त्रुटि-मुक्त परिणाम देता है, तो यह अनुशंसा की जाती है कि आप योजनाबद्ध से पीसीबी तक प्रत्येक सिग्नल की वायरिंग की जांच करें, यह सुनिश्चित करने के लिए एक समय में एक सिग्नल लाइन कि आप कोई जानकारी याद नहीं कर रहे हैं। इसके अलावा, यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपकी पीसीबी लेआउट सामग्री आपके योजनाबद्ध से मेल खाती है, अपने डिज़ाइन टूल की जांच और मास्किंग क्षमताओं का उपयोग करें।