नवीन रचनेच्या सुरुवातीला, बहुतेक वेळ सर्किट डिझाइन आणि घटक निवडीवर खर्च केला गेला आणि पीसीबी लेआउट आणि वायरिंगचा टप्पा अनेकदा अनुभवाच्या अभावामुळे व्यापक मानला जात नव्हता. पीसीबी लेआउट आणि रूटिंगच्या टप्प्यासाठी पुरेसा वेळ आणि मेहनत करण्यात अयशस्वी झाल्यामुळे निर्मितीच्या टप्प्यावर समस्या येऊ शकतात किंवा जेव्हा डिजिटल डोमेनमधून भौतिक वास्तवात रूपांतर होते तेव्हा कार्यात्मक दोष. तर कागदावर आणि भौतिक स्वरूपात दोन्ही अस्सल सर्किट बोर्डची रचना करण्यासाठी काय आहे? उत्पादक, कार्यात्मक पीसीबी डिझाइन करताना जाणून घेण्यासाठी शीर्ष पाच पीसीबी डिझाइन मार्गदर्शक तत्त्वे एक्सप्लोर करूया.

1 – तुमचा घटक लेआउट बारीक करा

पीसीबी लेआउट प्रक्रियेचा घटक प्लेसमेंट टप्पा हा विज्ञान आणि कला दोन्ही आहे, ज्यासाठी बोर्डवर उपलब्ध असलेल्या प्राथमिक घटकांचा धोरणात्मक विचार करणे आवश्यक आहे. जरी ही प्रक्रिया आव्हानात्मक असू शकते, परंतु आपण इलेक्ट्रॉनिक्स कसे ठेवता ते आपल्या बोर्डचे उत्पादन करणे किती सोपे आहे आणि आपल्या मूळ डिझाइन आवश्यकतांची पूर्तता करते हे निर्धारित करेल.

घटक प्लेसमेंटसाठी सामान्य सामान्य ऑर्डर असताना, जसे की कनेक्टरचे अनुक्रमिक प्लेसमेंट, पीसीबी माउंटिंग कॉम्पोनेंट्स, पॉवर सर्किट्स, प्रिसिजन सर्किट्स, क्रिटिकल सर्किट्स इत्यादी, लक्षात ठेवण्यासाठी काही विशिष्ट मार्गदर्शक तत्त्वे देखील आहेत, ज्यात समाविष्ट आहे:

अभिमुखता-समान घटक एकाच दिशेने स्थित आहेत याची खात्री करणे कार्यक्षम आणि त्रुटीविरहित वेल्डिंग प्रक्रिया साध्य करण्यात मदत करेल.

प्लेसमेंट – मोठ्या घटकांच्या मागे लहान घटक ठेवणे टाळा जेथे मोठ्या घटकांच्या सोल्डरिंगमुळे ते प्रभावित होऊ शकतात.

संघटना-सर्व पृष्ठभाग माउंट (एसएमटी) घटक बोर्डच्या एकाच बाजूला ठेवण्याची शिफारस केली जाते आणि असेंब्ली स्टेप्स कमी करण्यासाठी सर्व थ्रू-होल (टीएच) घटक बोर्डच्या वर ठेवावेत.

एक अंतिम पीसीबी डिझाइन मार्गदर्शक तत्त्व-मिश्रित तंत्रज्ञान घटक (थ्रू-होल आणि पृष्ठभाग-माउंट घटक) वापरताना, निर्मात्याला बोर्ड एकत्र करण्यासाठी अतिरिक्त प्रक्रियेची आवश्यकता असू शकते, ज्यामुळे तुमच्या एकूण खर्चात भर पडेल.

चांगले चिप घटक अभिमुखता (डावीकडे) आणि वाईट चिप घटक अभिमुखता (उजवीकडे)

चांगले घटक प्लेसमेंट (डावे) आणि वाईट घटक प्लेसमेंट (उजवे)

क्रमांक 2 – पॉवर, ग्राउंडिंग आणि सिग्नल वायरिंगची योग्य नियुक्ती

घटक ठेवल्यानंतर, आपण आपल्या सिग्नलला स्वच्छ, त्रास-मुक्त मार्ग असल्याची खात्री करण्यासाठी वीज पुरवठा, ग्राउंडिंग आणि सिग्नल वायरिंग ठेवू शकता. लेआउट प्रक्रियेच्या या टप्प्यावर, खालील मार्गदर्शक तत्त्वे लक्षात ठेवा:

वीज पुरवठा आणि ग्राउंडिंग प्लेन लेयर्स शोधा

समप्रमाणात आणि केंद्रीत असताना नेहमीच वीज पुरवठा आणि जमिनीच्या विमानाचे थर बोर्डच्या आत ठेवण्याची शिफारस केली जाते. हे आपल्या सर्किट बोर्डला वाकण्यापासून रोखण्यास मदत करते, जे आपले घटक योग्यरित्या स्थित असतील तर देखील महत्त्वाचे आहे. आयसीला पॉवर देण्यासाठी, प्रत्येक वीज पुरवठ्यासाठी एक सामान्य चॅनेल वापरण्याची, पक्की आणि स्थिर वायरिंग रुंदी सुनिश्चित करण्याची आणि डिव्हाइस-टू-डिव्हाइस डेझी चेन पॉवर कनेक्शन टाळण्याची शिफारस केली जाते.

सिग्नल केबल्स केबलद्वारे जोडलेले आहेत

पुढे, योजनाबद्ध आकृतीमधील डिझाइननुसार सिग्नल लाइन कनेक्ट करा. घटकांमधील सर्वात लहान मार्ग आणि थेट मार्ग नेहमी घेण्याची शिफारस केली जाते. जर तुमच्या घटकांना पूर्वाग्रह न करता क्षैतिज स्थितीत ठेवण्याची आवश्यकता असेल, तर तुम्ही मुळात बोर्डचे घटक आडवे वायर करा जेथे ते वायरमधून बाहेर येतात आणि नंतर वायरमधून बाहेर आल्यानंतर त्यांना अनुलंब वायर करा अशी शिफारस केली जाते. हे घटक क्षैतिज स्थितीत ठेवेल कारण वेल्डिंग दरम्यान सोल्डर स्थलांतरित होते. खालील आकृतीच्या वरच्या अर्ध्या भागात दाखवल्याप्रमाणे. आकृतीच्या खालच्या भागात दाखवलेल्या सिग्नल वायरिंगमुळे घटक विक्षेपन होऊ शकते कारण वेल्डिंग दरम्यान सोल्डर वाहते.

शिफारस केलेले वायरिंग (बाण सोल्डर प्रवाहाची दिशा दर्शवतात)

अनुशंसित वायरिंग (बाण सोल्डर प्रवाहाची दिशा दर्शवतात)

नेटवर्क रुंदी परिभाषित करा

तुमच्या रचनेला विविध नेटवर्कची आवश्यकता असू शकते जे विविध प्रवाह वाहतील, जे आवश्यक नेटवर्क रुंदी निश्चित करेल. ही मूलभूत गरज लक्षात घेता, कमी वर्तमान अॅनालॉग आणि डिजिटल सिग्नलसाठी 0.010 “(10mil) रुंदी प्रदान करण्याची शिफारस केली जाते. जेव्हा तुमची लाईन करंट 0.3 अँपिअरपेक्षा जास्त असेल तेव्हा ती रुंद केली पाहिजे. रूपांतरण प्रक्रिया सुलभ करण्यासाठी येथे एक विनामूल्य ओळ रुंदी कॅल्क्युलेटर आहे.

क्रमांक तीन. – प्रभावी अलग ठेवणे

वीज पुरवठा सर्किटमधील मोठे व्होल्टेज आणि करंट स्पाइक्स तुमच्या कमी-व्होल्टेज करंट कंट्रोल सर्किटमध्ये कसा अडथळा आणू शकतात हे तुम्ही कदाचित अनुभवले असेल. अशा हस्तक्षेप समस्या कमी करण्यासाठी, खालील मार्गदर्शक तत्त्वांचे अनुसरण करा:

अलगाव – प्रत्येक उर्जा स्त्रोत उर्जा स्त्रोत आणि नियंत्रण स्त्रोतापासून वेगळे ठेवल्याची खात्री करा. जर तुम्ही त्यांना पीसीबीमध्ये एकत्र जोडले पाहिजे, तर ते शक्य तितक्या पॉवर मार्गाच्या शेवटच्या जवळ असल्याची खात्री करा.

लेआउट – जर तुम्ही जमिनीच्या मध्यभागी जमिनीवर विमान ठेवले असेल, तर कोणत्याही पॉवर सर्किटच्या हस्तक्षेपाचा धोका कमी करण्यासाठी आणि तुमच्या कंट्रोल सिग्नलचे संरक्षण करण्यास मदत करण्यासाठी एक लहान प्रतिबाधा मार्ग निश्चित करा. आपले डिजिटल आणि अॅनालॉग वेगळे ठेवण्यासाठी समान मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन केले जाऊ शकते.

कपलिंग – मोठे ग्राउंड प्लेन ठेवल्यामुळे आणि त्यांच्या वर आणि खाली वायरिंग केल्यामुळे कॅपेसिटिव्ह कपलिंग कमी करण्यासाठी, फक्त अॅनालॉग सिग्नल लाईन्सद्वारे सिम्युलेट ग्राउंड क्रॉस करण्याचा प्रयत्न करा.

घटक अलगाव उदाहरणे (डिजिटल आणि अॅनालॉग)

क्रमांक 4 – उष्णतेची समस्या सोडवा

उष्णतेच्या समस्यांमुळे तुम्हाला कधी सर्किट परफॉर्मन्स डिग्रेडेशन किंवा सर्किट बोर्डचे नुकसान झाले आहे का? कारण उष्णता नष्ट होण्याचा विचार केला जात नाही, अनेक डिझायनर्सना त्रास देणाऱ्या अनेक समस्या आहेत. उष्णता नष्ट होण्याच्या समस्यांचे निराकरण करण्यात मदत करण्यासाठी येथे काही मार्गदर्शक तत्त्वे आहेत:

त्रासदायक घटक ओळखा

पहिली पायरी म्हणजे कोणते घटक बोर्डमधून सर्वाधिक उष्णता नष्ट करतील याचा विचार सुरू करणे. हे प्रथम घटकाच्या डेटा शीटमध्ये “थर्मल रेझिस्टन्स” पातळी शोधून आणि नंतर तयार केलेली उष्णता हस्तांतरित करण्यासाठी सुचवलेल्या मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन करून करता येते. अर्थात, घटक थंड ठेवण्यासाठी तुम्ही रेडिएटर्स आणि कूलिंग फॅन्स जोडू शकता आणि गंभीर घटक कोणत्याही उच्च उष्णता स्रोतांपासून दूर ठेवण्याचे लक्षात ठेवा.

गरम हवा पॅड जोडा

गरम हवा पॅड जोडणे फॅब्रिक करण्यायोग्य सर्किट बोर्डांसाठी खूप उपयुक्त आहे, ते उच्च तांबे सामग्री घटक आणि मल्टीलेयर सर्किट बोर्डवरील वेव्ह सोल्डरिंग अनुप्रयोगांसाठी आवश्यक आहेत. प्रक्रियेचे तापमान राखण्यात अडचण असल्याने, घटकांच्या पिनवर उष्णता नष्ट होण्याचे प्रमाण कमी करून वेल्डिंग प्रक्रिया शक्य तितकी सोपी करण्यासाठी थ्रू-होल घटकांवर गरम हवा पॅड वापरण्याची नेहमीच शिफारस केली जाते.

सामान्य नियम म्हणून, हॉट एअर पॅड वापरून जमिनीवर किंवा पॉवर प्लेनशी जोडलेले कोणतेही छिद्र किंवा थ्रू-होल नेहमी कनेक्ट करा. हॉट एअर पॅड्स व्यतिरिक्त, अतिरिक्त तांबे फॉइल/मेटल सपोर्ट देण्यासाठी आपण पॅड कनेक्शन लाइनच्या ठिकाणी अश्रू थेंब देखील जोडू शकता. हे यांत्रिक आणि थर्मल ताण कमी करण्यास मदत करेल.

ठराविक हॉट एअर पॅड कनेक्शन

हॉट एअर पॅड विज्ञान:

कारखान्यात प्रक्रिया किंवा एसएमटीचे प्रभारी असलेले अनेक अभियंते सहसा उत्स्फूर्त विद्युत उर्जा, जसे की विद्युत बोर्ड दोष जसे उत्स्फूर्त रिकामे, डि-ओले किंवा थंड ओले होतात. प्रक्रियेची परिस्थिती कशी बदलावी किंवा रिफ्लो वेल्डिंग भट्टीचे तापमान कसे समायोजित करावे हे महत्त्वाचे नाही, तेथे कथीलचे विशिष्ट प्रमाण वेल्डेड केले जाऊ शकत नाही. येथे काय चालले आहे?

घटक आणि सर्किट बोर्ड ऑक्सिडेशन समस्येच्या व्यतिरिक्त, विद्यमान वेल्डिंगचा बराच मोठा भाग प्रत्यक्षात सर्किट बोर्ड वायरिंग (लेआउट) डिझाईनमधून आल्यानंतर परत आल्याची तपासणी करा आणि सर्वात सामान्य घटकांपैकी एक आहे ठराविक वेल्डिंग पाय मोठ्या क्षेत्राच्या तांब्याच्या शीटशी जोडलेले आहेत, हे घटक रिफ्लो सोल्डरिंग वेल्डिंग वेल्डिंग फूट नंतर, काही हाताने वेल्डेड घटकांमुळे तत्सम परिस्थितींमुळे खोटे वेल्डिंग किंवा क्लॅडींगची समस्या उद्भवू शकते आणि काही खूप गरम झाल्यामुळे घटक वेल्ड करण्यात अपयशी ठरतात.

सर्किट डिझाईनमधील सामान्य पीसीबीला अनेकदा वीज पुरवठा (Vcc, Vdd किंवा Vss) आणि ग्राउंड (GND, ग्राउंड) म्हणून कॉपर फॉइलचे मोठे क्षेत्र घालण्याची आवश्यकता असते. कॉपर फॉइलचे हे मोठे क्षेत्र सहसा थेट काही कंट्रोल सर्किट (ICS) आणि इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या पिनशी जोडलेले असतात.

दुर्दैवाने, जर आपल्याला तांबे फॉइलच्या या मोठ्या क्षेत्रांना वितळलेल्या टिनच्या तपमानावर गरम करायचे असेल तर सामान्यत: वैयक्तिक पॅडपेक्षा जास्त वेळ लागतो (हीटिंग मंद आहे) आणि उष्णता नष्ट होणे वेगवान आहे. जेव्हा एवढ्या मोठ्या कॉपर फॉइल वायरिंगचे एक टोक लहान प्रतिकार आणि लहान कॅपेसिटन्स सारख्या लहान घटकांशी जोडलेले असते आणि दुसरे टोक नसते, तेव्हा टिन वितळण्याच्या विसंगतीमुळे आणि घनतेच्या वेळेमुळे वेल्डिंगची समस्या सोपी असते; जर रिफ्लो वेल्डिंगचे तापमान वक्र चांगले समायोजित केले गेले नाही आणि प्रीहिटिंग वेळ अपुरा आहे, तर मोठ्या कॉपर फॉइलमध्ये जोडलेल्या या घटकांचे सोल्डर पाय आभासी वेल्डिंगची समस्या निर्माण करणे सोपे आहे कारण ते वितळलेल्या टिन तापमानापर्यंत पोहोचू शकत नाहीत.

हँड सोल्डरिंग दरम्यान, मोठ्या तांब्याच्या फॉइल्सशी जोडलेल्या घटकांचे सोल्डर सांधे आवश्यक वेळेत पूर्ण होण्यासाठी खूप लवकर नष्ट होतील. सर्वात सामान्य दोष म्हणजे सोल्डरिंग आणि व्हर्च्युअल सोल्डरिंग, जेथे सोल्डर फक्त घटकाच्या पिनला वेल्डेड केले जाते आणि सर्किट बोर्डच्या पॅडशी जोडलेले नसते. देखावा पासून, संपूर्ण सोल्डर संयुक्त एक बॉल तयार करेल; आणखी काय, सर्किट बोर्डवर वेल्डिंग पाय वेल्ड करण्यासाठी ऑपरेटरने आणि सतत सोल्डरिंग लोहाचे तापमान वाढवणे, किंवा खूप जास्त वेळ गरम करणे, जेणेकरून घटक उष्णता प्रतिरोधक तापमानापेक्षा जास्त होते आणि ते नकळत नुकसान होते. खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे.

आम्हाला समस्या बिंदू माहित असल्याने, आम्ही समस्या सोडवू शकतो. साधारणपणे, आम्हाला मोठ्या तांबे फॉइल जोडणाऱ्या घटकांच्या वेल्डिंग पायांमुळे होणारी वेल्डिंग समस्या सोडवण्यासाठी तथाकथित थर्मल रिलीफ पॅड डिझाइनची आवश्यकता असते. खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, डावीकडील वायरिंग हॉट एअर पॅड वापरत नाही, तर उजवीकडील वायरिंगने हॉट एअर पॅड कनेक्शन स्वीकारले आहे. हे पाहिले जाऊ शकते की पॅड आणि मोठ्या तांबे फॉइल दरम्यान संपर्क क्षेत्रात फक्त काही लहान ओळी आहेत, जे पॅडवरील तापमानाचे नुकसान मोठ्या प्रमाणात मर्यादित करू शकतात आणि चांगले वेल्डिंग प्रभाव प्राप्त करू शकतात.

क्रमांक 5 – तुमचे काम तपासा

डिझाईन प्रकल्पाच्या शेवटी जेव्हा आपण सर्व तुकडे एकत्र करत आहात आणि पफ करत आहात तेव्हा ते भारावून जाणणे सोपे आहे. म्हणूनच, या टप्प्यावर आपले डिझाइन प्रयत्न दुप्पट आणि तिप्पट तपासणे म्हणजे उत्पादन यश आणि अपयश यातील फरक.

गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया पूर्ण करण्यात मदत करण्यासाठी, आम्ही नेहमी शिफारस करतो की आपण इलेक्ट्रिकल नियम तपासणी (ERC) आणि डिझाइन नियम तपासणी (DRC) सह प्रारंभ करा जेणेकरून हे सत्यापित केले जाईल की आपले डिझाइन सर्व नियम आणि मर्यादा पूर्ण करते. दोन्ही सिस्टीमसह, आपण क्लिअरन्स रुंदी, लाइन रुंदी, सामान्य उत्पादन सेटिंग्ज, उच्च गती आवश्यकता आणि शॉर्ट सर्किट सहजपणे तपासू शकता.

जेव्हा तुमचे ERC आणि DRC त्रुटीमुक्त परिणाम देतात, तेव्हा शिफारस केली जाते की तुम्ही प्रत्येक सिग्नलची वायरिंग तपासा, योजनाबद्ध ते पीसीबी पर्यंत, एका वेळी एक सिग्नल लाईन तपासा जेणेकरून तुम्हाला कोणतीही माहिती गहाळ होणार नाही याची खात्री होईल. तसेच, आपल्या PCB लेआउट सामग्री आपल्या योजनाशी जुळते याची खात्री करण्यासाठी आपल्या डिझाईन टूलची प्रोबिंग आणि मास्किंग क्षमता वापरा.