ബ്രെഡ് ബോർഡുകളിലെ പ്രോട്ടോടൈപ്പ് സർക്യൂട്ടുകൾ മുതൽ നമ്മുടേത് രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത് വരെ അച്ചടിച്ച സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. ഉപകരണങ്ങൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്നതിന്റെ “മസ്തിഷ്കം” EE സൃഷ്ടിക്കുന്നു. 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). ഇലക്ട്രോണിക് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഡിസൈൻ പ്രക്രിയയിൽ ഉൽപ്പന്ന അളവുകൾ നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു. You can watch a video about it here. 2. പിസിബി പാളികൾ – കൂടുതൽ പാളികൾ, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ പിസിബിയുടെ നിർമ്മാണം. (കുറിപ്പ്: ഒരു സിംഗിൾ-ലെയർ പിസിബി പോലും ഒരു സങ്കീർണ്ണ പിസിബി ആകാം, പക്ഷേ ഇവിടെ നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്നത് ഒരു പിസിബി നിർമ്മിക്കുന്നതിന്റെ സങ്കീർണ്ണതയെക്കുറിച്ചാണ്. ഒരു പിസിബിക്ക് കൂടുതൽ പാളികൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ, അത് നിർമ്മിക്കുന്നത് കൂടുതൽ ചെലവേറിയതാണ്.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

അയോട്ടുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് സാധാരണയായി 4 പാളികളുണ്ട്

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.

പിസിബി നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് നിങ്ങൾ നൽകേണ്ട വിവരങ്ങൾ:

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

മെറ്റീരിയലുകൾ (FR-2 (ഫിനോളിക് കോട്ടൺ പേപ്പർ), FR-3 (കോട്ടൺ പേപ്പർ, എപ്പോക്സി), FR-4 (ഗ്ലാസ് ഫൈബർ, എപ്പോക്സി … തുടങ്ങിയവ.)

കനം (0.5 mm, 1.0 mm … തുടങ്ങിയവ.)

Color (red, black, green… തുടങ്ങിയവ.)

ഉപരിതല ചികിത്സ (ENIG (കെമിക്കൽ നിക്കൽ/സ്വർണ്ണ നിമജ്ജനം), ഡിഐജി (നേരിട്ടുള്ള സ്വർണ്ണ നിമജ്ജനം), ഒഎസ്പി (ഓർഗാനിക് സോൾഡറബിൾ പ്രിസർവേറ്റീവുകൾ മുതലായവ)

Copper weight (1 oz (35 microns), 2 oz (70 microns), 0.5 oz (18 microns)… തുടങ്ങിയവ.)

ഗർബർ ഫയൽ

PCB design process:

സർക്യൂട്ട് ഡിസൈൻ

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. We like Quadcept because it is optimized for designing PCBS for manufacturing (for example, you can export a Bill of Material (BoM) directly from the tool) and is cloud-based, so it can be easily used anywhere. (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

അൽട്ടിയം

എക്സ്പ്രസ് പിസിബി

ആവൃത്തി ഉപകരണം

കികാഡ്

കാഡൻസ് അല്ലെഗ്രോ

മാറ്റ്

Computer aided design

ഡിപ്‌ട്രേസ്

After you install the selected tools, you need to obtain the component specifications for each selected component. They can often be found on the supplier’s website. സ്കെമാറ്റിക് വരയ്ക്കാൻ മോഡൽ ഫയൽ നിങ്ങളെ സഹായിക്കും. 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. (Note: the details of the design process will depend on the software tool chosen).

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

ഒരു നല്ല സ്കീമാറ്റിക് ശരിക്കും പ്രധാനമാണ്, കാരണം ഇത് ഡീബഗ്ഗിംഗ് സമയത്ത് ഒരു റഫറൻസ് ഡോക്യുമെന്റായി ഉപയോഗിക്കുകയും മറ്റ് എഞ്ചിനീയർമാരുമായുള്ള നല്ല ആശയവിനിമയ ഉപകരണവുമാണ്. കൂടാതെ, ഈ ഡോക്യുമെന്റിലെ ടെസ്റ്റ് പോയിന്റുകളിലൂടെ നിർമ്മാതാവിന് ഉപകരണം പരിശോധിക്കാനാകും.

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. ഒരു സ്കീമമാറ്റിക് പോലെയല്ലാതെ, ഒരു പിസിബി ലേ layട്ട് പിസിബിയിലെ കൃത്യമായ സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക് യഥാർത്ഥ ഘടകങ്ങളെ നിയോഗിക്കുകയും പിസിബി ലെയറുകൾക്കിടയിൽ ഓരോ ഘടകങ്ങളെയും ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ട്രാക്കുകൾ കാണിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 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. ഈ രീതിയിൽ, നിങ്ങൾക്ക് ചാലക ട്രെയ്സ് ചെറുതാക്കാനും ശബ്ദവും ഇടപെടലും കുറയ്ക്കാനും കഴിയും.

The user interface (UI) also needs to be kept in mind when designing a PCB. മികച്ച ഉപയോക്തൃ അനുഭവം നേടുന്നതിന് ഓഡിയോ ജാക്കുകൾ, കണക്റ്ററുകൾ, ലെഡുകൾ മുതലായ ഘടകങ്ങൾ ക്രമീകരിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. നിങ്ങളുടെ PCBA നിർമ്മാതാവ് ഈ ഫയൽ ഉപയോഗിക്കും. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

പിസിബിയിലെ ഘടകങ്ങളുടെ സ്ഥാനം വളരെ പ്രധാനമാണ്. Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. For example, if you have both Bluetooth and Wi-Fi modules, they have the same 2.4ghz bandwidth and can interfere with each other if incorrectly placed.

PCB production

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. പിസിബിയിലേക്ക് ഘടകങ്ങൾ ചേർക്കുന്നതിനും പിസിബിഎ (പ്രിന്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് അസംബ്ലി) നിർമ്മിക്കുന്നതിനുമുള്ള അടിത്തറ കൂടുതൽ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം ഇതാണ്.

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

മെറ്റീരിയൽ തയ്യാറാക്കൽ

നിങ്ങളുടെ EE രൂപകൽപ്പനയിലെ ഈ ഘട്ടത്തിൽ, നിങ്ങൾ ഘടകങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തിരിക്കണം. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. ശ്രദ്ധ ആവശ്യമുള്ള കാര്യങ്ങൾ:

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.

Minimum order quantity: Check the minimum order quantity of the component. നിങ്ങൾ മിനിമമിനേക്കാൾ കുറവ് വാങ്ങുകയാണെങ്കിൽ, തിരഞ്ഞെടുത്ത ഘടകങ്ങൾ സ്റ്റോക്കിൽ ഉണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുക. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. കൂടുതൽ അളവുകൾക്കായി, നിങ്ങളുടെ നിർമ്മാതാവിന്റെ ഉപദേശം തേടുക.

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)

എസ്എംടി (ഉപരിതല മ mountണ്ട് ടെക്നോളജി) ബഹുജന ഉൽപാദനത്തിൽ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണ്. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

ഓർമ്മിക്കേണ്ട കാര്യങ്ങൾ:

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. പിസിബിഎ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിനെ ഒരു റിഫ്ലോ ഫർണസ് അല്ലെങ്കിൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് ലാമ്പ് വഴി സോൾഡർ ഉരുകുന്നത് വരെ ചൂടാക്കുകയും അതുവഴി ഘടകം സ്ഥിരമായി സർക്യൂട്ട് ബോർഡിലേക്ക് ഘടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. വിശ്വസനീയമായ ഒരു പിസിബിഎ നിർമ്മാതാവ് ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഉത്തരവാദിയായിരിക്കും, നിങ്ങൾ ചെയ്യേണ്ടത് അവർക്ക് ഘടക പ്രത്യേകതകൾ നൽകുക എന്നതാണ്.

Reflux process.

Other welding methods:

Wave soldering is mainly used for manually added components by the through-hole method. In this case, your PCBA will first go through the reflow welding furnace, and then manually add other components after it will go through the wave soldering machine.

ഇരുമ്പ് വെൽഡിംഗ് പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാം, പക്ഷേ വൻതോതിലുള്ള ഉൽപാദനത്തിന് വേണ്ടിയല്ല.

പരിശോധനയും ഗുണനിലവാര പരിശോധനയും

ഈ ഘട്ടത്തിൽ, PCBA സാമ്പിളുകൾ ഗുണനിലവാരം ഉറപ്പുവരുത്താൻ പരിശോധിക്കുന്നു. സാധാരണ പിശകുകൾ ഇവയാണ്: വിച്ഛേദിക്കപ്പെട്ട ഘടകങ്ങളിലെ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ, തെറ്റായി ക്രമീകരിച്ച ഘടകങ്ങൾ, കണക്റ്റുചെയ്യാൻ പാടില്ലാത്ത സർക്യൂട്ടിന്റെ ഭാഗങ്ങൾ. ഏറ്റവും സാധാരണമായ പരിശോധനകൾ:

ഐസിടി (ഓൺലൈൻ പരിശോധന). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. ഐസിടി മെഷീൻ ഈ ടെസ്റ്റ് പോയിന്റുകൾ ഓപ്പൺ/ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ടെസ്റ്റിംഗിനായി ഉപയോഗിക്കുകയും നിഷ്ക്രിയ ഘടകങ്ങളുടെ മൂല്യങ്ങൾ (റെസിസ്റ്ററുകൾ, ഇൻഡക്ടറുകൾ, കപ്പാസിറ്ററുകൾ) സ്പെസിഫിക്കേഷൻ പരിധിയിലാണോ എന്ന് പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്യും.

AOI (ഓട്ടോമാറ്റിക് ഒപ്റ്റിക്കൽ പരിശോധന). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. ഈ പരിശോധനയ്ക്കായി, പരാമീറ്ററുകൾ സജ്ജമാക്കാൻ ഹാർഡ്‌വെയർ സ്രഷ്‌ടാവ് നിർമ്മാതാവിന് പ്രത്യേകതകളും സഹിഷ്ണുതയും നൽകേണ്ടതുണ്ട്.

എക്സ് -റേ. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. ഈ വീഡിയോയിൽ എക്സ്-റേ പരിശോധന കാണുക.