ब्रेड बोर्डवरील प्रोटोटाइप सर्किटपासून ते स्वतःची रचना करण्यापर्यंत छापील सर्कीट बोर्ड (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. पीसीबी डिझाइन इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग (ईई) प्रक्रियेत केले जाते. EE साधने कशी कार्य करतात याचा “मेंदू” तयार करते. 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). इलेक्ट्रॉनिक अभियांत्रिकी डिझाइन प्रक्रियेदरम्यान उत्पादनाची परिमाणे परिभाषित केली जातात. You can watch a video about it here. 2. पीसीबी लेयर्स – अधिक लेयर्स, पीसीबीचे मॅन्युफॅक्चर अधिक जटिल. (टीप: सिंगल-लेयर पीसीबी देखील एक जटिल पीसीबी असू शकते, परंतु येथे आम्ही पीसीबी बनवण्याच्या जटिलतेबद्दल बोलत आहोत. पीसीबीमध्ये जितके जास्त थर असतील तितके उत्पादन करणे अधिक महाग आहे.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

आयओटी संबंधित उत्पादनांमध्ये सामान्यतः 4 स्तर असतात

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.

पीसीबी उत्पादकांना तुम्हाला पुरवलेली माहिती:

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

साहित्य (FR-2 (फिनोलिक कॉटन पेपर), FR-3 (कॉटन पेपर आणि इपॉक्सी), FR-4 (ग्लास फायबर आणि इपॉक्सी … Etc.)

जाडी (0.5 मिमी, 1.0 मिमी … Etc.)

Color (red, black, green… Etc.)

पृष्ठभाग उपचार (ENIG (रासायनिक निकेल/सोन्याचे विसर्जन), DIG (थेट सोन्याचे विसर्जन), OSP (सेंद्रीय सोल्डरेबल प्रिझर्वेटिव्ह इ.)

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

गर्बर फाईल

PCB design process:

सर्किट डिझाइन

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. आम्हाला Quadcept आवडते कारण ते PCBS च्या निर्मितीसाठी ऑप्टिमाइझ केलेले आहे (उदाहरणार्थ, तुम्ही टूलमधून थेट साहित्य (BoM) निर्यात करू शकता) आणि क्लाउड-आधारित आहे, त्यामुळे ते कुठेही सहज वापरता येते. (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

अल्टियम

एक्सप्रेसपीसीबी

वारंवारता साधन

कीकॅड

कॅडेन्स एलेग्रो

चटई

संगणक अनुदानित डिझाइन

डिपट्रेस

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. मॉडेल फाइल आपल्याला योजनाबद्ध काढण्यास मदत करेल. 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. (टीप: डिझाइन प्रक्रियेचा तपशील निवडलेल्या सॉफ्टवेअर साधनावर अवलंबून असेल).

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. याव्यतिरिक्त, निर्माता या दस्तऐवजावरील चाचणी बिंदूंद्वारे डिव्हाइसची चाचणी करू शकतो.

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. योजनाबद्ध विपरीत, पीसीबी लेआउट वास्तविक घटकांना पीसीबीवरील अचूक स्थानावर नियुक्त करते आणि प्रत्येक घटकाला पीसीबी स्तरांशी जोडणारे ट्रॅक दर्शवते. 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. अशा प्रकारे, आपण प्रवाहकीय ट्रेस लहान ठेवू शकता आणि आवाज आणि हस्तक्षेप कमी करू शकता.

पीसीबी डिझाइन करताना वापरकर्ता इंटरफेस (UI) देखील लक्षात ठेवणे आवश्यक आहे. सर्वोत्तम वापरकर्ता अनुभव प्राप्त करण्यासाठी ऑडिओ जॅक, कनेक्टर, लीड्स इत्यादी घटक समायोजित करणे आवश्यक आहे.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. तुमचा PCBA निर्माता ही फाईल वापरेल. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

पीसीबीवरील घटकांची नियुक्ती अत्यंत महत्त्वाची आहे. Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. उदाहरणार्थ, जर तुमच्याकडे ब्लूटूथ आणि वाय-फाय दोन्ही मॉड्यूल असतील तर त्यांच्याकडे समान 2.4ghz बँडविड्थ आहे आणि चुकीच्या पद्धतीने ठेवल्यास ते एकमेकांमध्ये व्यत्यय आणू शकतात.

PCB production

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. पीसीबीमध्ये घटक जोडण्यासाठी आणि पीसीबीए (प्रिंटेड सर्किट बोर्ड असेंब्ली) तयार करण्यासाठी पुढील पाया तयार करण्याचा हा आधार असेल.

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

साहित्य तयारी

आपल्या ईई डिझाइनच्या या टप्प्यावर, आपण घटक निवडले पाहिजे. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. लक्ष देण्याची गरज असलेल्या बाबी:

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.

किमान ऑर्डर प्रमाण: घटकाची किमान ऑर्डर मात्रा तपासा. आपण किमानपेक्षा कमी खरेदी केल्यास, निवडलेले घटक स्टॉकमध्ये असल्याची खात्री करा. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. अधिक प्रमाणात, कृपया आपल्या निर्मात्याचा सल्ला घ्या.

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)

एसएमटी (सरफेस माउंट टेक्नॉलॉजी) मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनात सर्वात जास्त वापरली जाणारी पद्धत आहे. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

लक्षात ठेवण्यासारख्या गोष्टी:

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. पीसीबीए सर्किट बोर्डला रिफ्लो फर्नेस किंवा इन्फ्रारेड दिव्याद्वारे गरम करते जोपर्यंत सोल्डर वितळत नाही, ज्यामुळे घटक कायमस्वरूपी सर्किट बोर्डला जोडतो.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. एक विश्वसनीय पीसीबीए निर्माता या प्रक्रियेसाठी जबाबदार असेल आणि आपल्याला फक्त त्यांना घटक तपशील प्रदान करण्याची आवश्यकता आहे.

ओहोटी प्रक्रिया.

Other welding methods:

वेव्ह सोल्डरिंग प्रामुख्याने थ्रू-होल पद्धतीने हाताने जोडलेल्या घटकांसाठी वापरली जाते. या प्रकरणात, तुमचा पीसीबीए प्रथम रिफ्लो वेल्डिंग फर्नेसमधून जाईल आणि नंतर वेव्ह सोल्डरिंग मशीनमधून जाताना इतर घटक स्वतः जोडा.

लोह वेल्डिंग विशिष्ट परिस्थितीसाठी वापरली जाऊ शकते, परंतु मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनासाठी नाही.

चाचणी आणि गुणवत्ता तपासणी

या चरणात, गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी पीसीबीए नमुन्यांची चाचणी केली जाते. सामान्य त्रुटी आहेत: डिस्कनेक्ट केलेल्या घटकांमधील शॉर्ट सर्किट, चुकीचे संरेखित घटक आणि सर्किटचे काही भाग जे जोडले जाऊ नयेत. सर्वात सामान्य चाचण्या:

आयसीटी (ऑनलाइन चाचणी). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. आयसीटी मशीन या चाचणी बिंदूंचा वापर खुल्या/शॉर्ट सर्किट चाचणीसाठी करेल आणि निष्क्रीय घटकांची मूल्ये (प्रतिरोधक, प्रेरक, कॅपेसिटर) स्पेसिफिकेशन रेंजमध्ये आहेत हे तपासेल.

AOI (स्वयंचलित ऑप्टिकल तपासणी). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. या चाचणीसाठी, हार्डवेअर निर्मात्याला पॅरामीटर्स सेट करण्यासाठी निर्मात्याला विशिष्टता आणि सहनशीलता प्रदान करण्याची आवश्यकता असेल.

एक्स रे. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. या व्हिडिओमध्ये एक्स-रे चाचणी पहा.